電力系統(tǒng)單相接地電流自動(dòng)補(bǔ)償裝置

摘  要：通常情況下，在中壓配電網(wǎng)中，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，在接地點(diǎn)會(huì)流過(guò)較大的全系統(tǒng)對(duì)地電容電流，并進(jìn)而容易引起相間短路，對(duì)電網(wǎng)造成很大危害。研制的該裝置通過(guò)一系列的測(cè)量值實(shí)時(shí)計(jì)算出故障時(shí)的電網(wǎng)對(duì)地電容電流，并通過(guò)控制裝置調(diào)節(jié)消弧線圈實(shí)現(xiàn)跟蹤補(bǔ)償。經(jīng)論證本裝置能夠在較短的時(shí)間內(nèi)將接地電流減至規(guī)定的范圍內(nèi)，進(jìn)而實(shí)施完全補(bǔ)償。

      關(guān)鍵詞： 消弧線圈；跟蹤補(bǔ)償；自動(dòng)控制

　

1引言

       長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)6-10kV中壓配電網(wǎng)都是采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。

近年來(lái)隨著中壓配電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大，并且城市配電網(wǎng)大量采用電纜線路代替原來(lái)的架空線路，（電纜線路的對(duì)地電容約為架空線路的30倍）致使電網(wǎng)對(duì)地電容電流大大增加。當(dāng)中性點(diǎn)不接地時(shí)，在接地點(diǎn)將通過(guò)全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流，使非故障相的絕緣破壞進(jìn)而造成相間短路，對(duì)電網(wǎng)造成很大的危害。在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式下，單相接地時(shí)通過(guò)接地點(diǎn)的總電流為電感電流與全系統(tǒng)電容電流的向量和，即，但因?yàn)殡娋W(wǎng)的對(duì)地電容電流隨電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化而變化，也受環(huán)境的影響，要很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)地電容電流的補(bǔ)償，消弧線圈的電感值應(yīng)隨電容電流的變化而調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn) 佳補(bǔ)償。

        本文介紹的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置可以實(shí)時(shí)根據(jù)測(cè)量值采用相應(yīng)算法計(jì)算出電容電流，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)消弧線圈進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而將接地殘流降至安全范圍以?xún)?nèi)。

2裝置的組成

      自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧設(shè)備括消弧線圈本體、控制系統(tǒng)兩大部分，消弧線圈本體括接地變壓器，可調(diào)消弧線圈和串聯(lián)電阻，控制部分由單片機(jī)及相關(guān)芯片組成。

2.1消弧線圈部分

         消弧線圈部分由接地變壓器、消弧線圈、串聯(lián)電阻組成,如圖1所示。

　

　

       一般情況下無(wú)消弧線圈的不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)易引起其它故障，如相間短路等等，但在正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電壓一般較小。在加裝了消弧線圈以后，發(fā)生單相短路時(shí)接地電流減小，但在正常運(yùn)行狀態(tài)下的系統(tǒng)不平衡電壓往往會(huì)增加。

         加裝了消弧線圈后在正常運(yùn)行狀態(tài)下的系統(tǒng)不平衡電壓（即中性點(diǎn)位移電壓）為

別為電網(wǎng)三相對(duì)地電容。

       對(duì)于消弧線圈接地系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般要求的是脫諧度V越小越有利，但由公式（1）可見(jiàn)，加裝了消弧線圈后隨著脫諧度V的減小，中性點(diǎn)位移電壓UN往往會(huì)增加，而且很可能會(huì)超出安全范圍，因此需要加裝串聯(lián)電阻以減少正常狀態(tài)下的中性點(diǎn)位移電壓。

         當(dāng)存在串聯(lián)電阻時(shí)，在正常運(yùn)行狀態(tài)下電網(wǎng)的不平衡電壓為

       

         式（2）中的3C0為線路對(duì)地總電容，通過(guò)式（1）與式（2）的比較，可見(jiàn)通過(guò)接入適當(dāng)阻值的串聯(lián)電阻，可以將中性點(diǎn)位移控制在規(guī)定的15%的范圍內(nèi)，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)將串聯(lián)電阻切除，以取得較好的補(bǔ)償效果。串聯(lián)電阻采用漆鎳鉻電阻絲繞制而成，電阻值穩(wěn)定。阻尼電阻太大會(huì)使正常運(yùn)行中調(diào)節(jié)回路電流太小，不能滿(mǎn)足微機(jī)輸入信號(hào)要求，調(diào)節(jié)靈敏度降低，并且會(huì)增加接地殘流。

2.2自動(dòng)控制系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì)

2.2.1自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理

        a) 中性點(diǎn)位移電壓的監(jiān)測(cè)

       在裝置中根據(jù)UN的變化來(lái)判斷是否有單相接地。當(dāng)UN的變化超過(guò)一定數(shù)值ηUø時(shí),控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)測(cè)量電容電流,然而UN的值受很多因素的影響(如絕緣泄漏的變化,式(1)中各參數(shù)的變化等等),在本系統(tǒng)中采用以固定時(shí)間間隔采

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