配电网消弧及选线装置运行状况试验分析

林振国

国网福建省电力有限公司仙游县供电公司

前言：

当前，10KV—30KV配电网系统的电容电流日趋增大。配电网消弧线圈只具备有限的补偿电流，单线接地故障极易引发各类停电事故，并导致设备损坏。同时，中线点经配电网消弧线圈实现接地时，难以有效保障选线的准确性。因此，有必要深入研究配电网消弧及选线装置的运行状况。

一、配电网消弧及选线装置运行状况试验内容

1、消弧线圈运行状况试验

该试验内容主要包括以下三点：(1)对配电网系统的电容电流、消弧线圈的补偿电流以及各类故障点的残留电流进行试验与准确测量[1]。(2)对消弧线圈补偿电流的阻性及谐波分量进行科学计算和深入分析。(3)对配电网选线装置的准确性进行深入分析。

2、开关型消弧消谐装置运行状况试验

该试验内容主要包括以下三点：(1)对故障点转移前及转移后的实际电流以及转移电流进行试验与准确测量。(2)对三相、中性点具体电压进行准确测量和科学分析。(3)对配电网选线装置的准确性进行深入分析。

3、试验站点消弧方式基本情况

在某电力公司电网中对采用消弧线圈的12座变电站和采用开关型消弧消谐装置的1座变电站作为本文的试验站点。

二、配电网消弧及选线装置运行状况试验结果及分析

1、消弧线圈运行状况试验结果及分析

(1)电容电流。对12座试验站点进行试验，得出如下结论：①采用直接法及间接法获取的测量值和消弧线圈的具体显示值相比存在较大差别，其偏差程度最大可达783%，其偏差程度平均为210%。②采用间接法进行测量，其误差原因主要有：在测量过程中，没有将TV消谐器退出、由于测量原理导致的误差、电压互感器的结构特性等原因导致的误差、测量仪器的性能原因导致的误差等[2]。

(2)故障残流。当配电网系统具备较大的电容电流时，配电网消弧线圈呈现出容量不足的状况，补偿之后仍具有较大的残流。试验站点中有7座变电站在补偿之后仍具有100A以上的残流，其中最高残流为398A。

(3)补偿电流阻性分量。对配电网消弧线圈的补偿电流和阻性电流进行比较，可知部分变电站具备较大的电容电流，其配电网消弧线圈也具备较大的补偿电流阻性分量。当配电网消弧线圈的阻性残流过大时，其接地电弧将难以熄灭。试验站点中有7座变电站，其补偿电流阻性分量在10A以上。

(4)补偿电流谐波分量。当配电网消弧线圈处于运行状态下时，单相弧光性接地故障产生之后，其补偿电流呈现出较为平稳的波形。当产生单相弧光性接地故障时，配电网消弧线圈呈现饱和状态将引发中性点发生电流畸变，对补偿电流谐波分量进行分析可知：在补偿电流谐波分量中存在较大的奇次谐波分量。

2、开关型消弧消谐装置运行状况试验结果及分析

变电站对开关型消弧消谐装置进行采用时，对产生弧光接地故障时装置的实际转移电流值以及金属性和小电阻接地故障时消弧柜的具体转移电流值进行分析可得出如下结论：(1)通常，配电网电容电流的数值大小不会对配电网开关型消弧消谐装置造成限制影响。(2)当产生弧光性接地故障以及小电阻接地故障时，开关型消弧消谐装置经转移之后，其接地点的电流值呈现为零；当产生金属性接地故障时，消弧柜经过转移之后，存在极小的故障点电流。(3)开关型消弧消谐装置在反复试验中均可实现正确动作，大致在20ms之内，即可快速消弧。

3、选线装置的准确性分析

(1)对于以消弧线圈为消弧装置的变电站，进行多达25次的单相接地选线试验，其中，有11次实现了选线装置的正确，具有44%的准确率。(2)对于以开关型消弧消谐装置为消弧装置的变电站，进行了多达18次的单相接地选线试验，其中，有16次实现了选线装置的正确，具有89%的准确率。(3)对选线装置的准确性造成影响的因素主要包括：①电压互感器出现了铁磁谐振。②选线装置缺乏良好的稳定性。③选线装置存在二次回路。④电流互感器缺乏较高的精度。⑤选线装置自身存在的运维管理相关问题。

4、试验中典型案例分析

(1)当小分支上产生单相接地故障时，小分支会在过流保护作用下发生动作跳闸。(2)个别变电站出现单相接地故障时，其线路保护会频繁进行启动。(3)将消弧线圈投入个别变电站之后，弧光性接地故障产生，接地故障消失之后，振荡波形会出现在中性点电流上。

结语

综上所述，对配电网电容电流采取间接法进行测量，极易受到各种因素，诸如电压互感器漏抗等影响，产生较大的误差，且难以有效校准。因此，必须通过直接法对电容电流进行测量。少数自动消弧线圈装置中存在部分电容电流，难以对之进行准确测量，极易造成对档位的错误选取，对此，必须对直接法进行使用，对残留进行准确测量，以实现对补偿效果的良好验证。当前，配电网内运行的小电流选线装置，在选线方面普遍缺乏较高的准确率。对此，应对人工接地方法进行采用实现对试验的有效验证。当配电网系统存在较大的电容电流时，其消弧线圈的补偿电流相应地存在较大的阻性分量。因此，当配电网系统存在较大的电容电流时，不适宜对消弧线圈进行采用。当配电网系统对消弧线圈接地进行采用时，在单线接地故障的情况下，难以实现电缆绝缘的有效恢复，进而引发相间短路。当配电网系统对开关型消弧装置进行采用时，具有良好的消弧效果，且能有效避免相间短路，能减少人身安全威胁。因此，采用开关型消弧装置实施消弧具有最为理想的效果。将快速开关作为人工单相接地开关，能避免试验过程中产生线路跳闸。另外，接地故障在消失之后，调容式自动消弧线圈极易引发配电网系统出现谐振。

[1]杨佳，韦芬卿，付磊，等.一种基于RTDS的消弧选线装置的试验研究[J].电力工程技术，2012，31(4)：43-47.