消弧线圈分散补偿研究

刘富荣张劲光陈志刚

（1.河南恩湃电力技术有限公司，河南 郑州 450016；2.国网河南省电力公司，河南 郑州 450000；3.国网河南省电力公司郑州供电公司，河南 郑州 450006）

消弧线圈分散补偿研究

刘富荣1张劲光2陈志刚3

（1.河南恩湃电力技术有限公司，河南 郑州 450016；2.国网河南省电力公司，河南 郑州 450000；3.国网河南省电力公司郑州供电公司，河南 郑州 450006）

分散补偿消弧线圈控制系统由主站消弧线圈控制器和多个开闭所消弧线圈控制器等共同组成。主站消弧线圈控制器与多个开闭所消弧线圈控制器通过通讯模块实现一对多的数据通讯。主站消弧线圈控制器通过智能软件，统一控制主站消弧线圈和多个开闭所消弧线圈的档位调节、电流补偿程度。

消弧线圈；分散补偿；智能控制

1 背景介绍

目前我国6～66kV的配电网大多采用中性点不接地运行方式，电网普遍采用谐振接地方式，即在中性点装消弧线圈［1］。当发生单相接地时，由于消弧线圈产生的感性电流补偿了故障点的容性电流，因此使故障点的残流变小，从而达到自然熄弧，防止事故扩大的目的。运行经验表明，消弧线圈对抑制间歇性弧光过电压及由于电磁式电压互感器饱和而产生的谐振过电压，降低线路的事故跳闸率，减少人身伤亡及设备的损坏都有明显的作用［2］。因此，对于目前变电站来说，设计时每段母线只设计配备一套消弧线圈，以满足当前电网运行需求，如图1所示。

随着电缆出线的增多，系统容性电流增大，对于大多数变电站来说，就目前技术条件一母一套消弧线圈往往满足不了系统运行的需求［3］。例如，国网河南省电力公司郑州供电公司某10kV变电站母线实测容性电流300A，目前国内技术水平消弧线圈能够做到1 000kVA，最大补偿感性电流为165A，远远满足不了该段母线的运行需要。因此，需要采用新技术或者加装2套甚至更多套消弧线圈。但对于目前变电站来说，设计时每段母线一般只会预留一套消弧线圈安装空间，因此没有足够的空间来放置新的消弧线圈设备，为保证系统安全运行，需在同一条母线上的开闭所加装消弧线圈，以达到分散补偿系统容性电流的目的。开闭所在高压电网中称为开关站。中压电网中的开闭所一般用于10kV电力的接受与分配，设有中压配电进出线、对功率进行再分配的配电装置，相当于变电站母线的延伸，可用于解决变电站进出线间隔有限或进出线走廊受限，并在区域中起到电源支撑的作用。有些开闭所的10kV出线距离较远，进而会增加相应10kV线路系统的容性电流，也就是开闭所加装消弧线圈的必要性［4］，如图2所示。

图1 消弧线圈示意图

图2 开闭所示意图

2 消弧线圈分散补偿系统特征

开闭所加装消弧线圈后，势必会对相应10kV系统母线的容性电流产生影响。一般开闭所是无人值守，当消弧线圈控制系统也是自动运行状态，会根据系统容性电流的变化而随之调谐，开闭所消弧线圈控制系统的调谐将会扰乱相应母线消弧系统对电容电流的补偿，主站和开闭所为同一条母线，主站消弧线圈且处于自动跟踪状态，那么主站消弧线圈系统也将会随着开闭所消弧线圈系统的调谐而调谐。反过来，主站消弧线圈系统的调谐将会影响开闭所消弧线圈系统的调谐。如果开闭所的数量不止一个，同一母线整个消弧线圈系统将处于无序调节状态，这不仅影响消弧线圈有载开关的机械生命，更重要的是无法真实补偿系统的容性电流，对电网运行来说是一种潜在的危险。如果将开闭所内的消弧线圈处于固定补偿状态，主站消弧线圈系统会根据整个系统的容性电流的多少给予恰当的感性补偿，若整条母线的容性电流超出主站消弧线圈系统的补偿范围时，开闭所内的消弧线圈需进行人工调整，以达到最佳补偿效果［5］。这样不仅增加工作量，也会出现人工调整不及时使系统处于欠补偿状态，期间如果发生接地，电网可能会产生谐振过电压的，这是很危险的。因此，必须做好主站与各个开闭所消弧线圈的相互协调工作。其结构如图3所示。

图3 消弧线圈分散补偿系统结构图

2.1 主站与开闭所结构关系特征

主站与开闭所（子站）之间形成星型拓扑结构。以主站为中心，以子站为节点，通过有线或无线通讯连接起来的辐射式互联结构，各结点与主站通过点与点方式连接，主站执行集中式通信控制策略及主站消弧线圈运行工作。主站消弧线圈控制装置选用标准4u机箱。前面操作板集成打印机、7寸彩色液晶显示屏、操作按键及状态指示灯。后拔插分立板主要有电源板、开关量输出板、开关量输入板、主板和通讯板等，如图3所示。

2.2 分散补偿集成系统特点

分散补偿集成系统软件从结构层次上来分，大致可以分为3层：第一层为数据库层，主要负责保存主站和各子站消弧线圈运行记录和配置信息，供用户查看和应用层调用；第二层为应用层，负责人机交换，响应用户的各种命令，处理来自通讯层的数据；第三层为通讯层，负责将应用层传递过来的配置信息无误地发送到下位机设备，并接收下位机上传过来的数据，返回到应用层。

3 消弧线圈分散补偿系统技术方案

3.1 消弧线圈分散补偿系统设计

分散补偿消弧线圈控制系统由主站消弧线圈控制器和多个开闭所消弧线圈控制器等共同组成。主站消弧线圈控制器与多个开闭所（子站）消弧线圈控制器通过有线或无线实现一对多的数据通讯。主站消弧线圈控制器通过智能软件，统一控制主站消弧线圈和多个开闭所（子站）消弧线圈的调谐、电流补偿程度。运行方式可以在自动控制和手动控制之间方便切换。主站消弧线圈控制器实时显示主站消弧线圈和多个开闭所消弧线圈的运行状况，系统容性电流大小等相关信息。通过通讯接口，把信息传到综合自动化装置。主站与开闭所消弧线圈控制系统能够显示各种重要数据、工作状态并能够上传主站，协同完成整条母线容性电流的补偿工作。

3.2 主站与子站及子之间协同技术研究

分散式消弧线圈补偿系统以主站系统为核心，通过人工智能技术，实现主站系统智能化，通过网络技术实现对各开闭所（子站）智能异地协同设计，确保相应母线上各个开闭所（子站）消弧线圈处于准确补偿程度。

3.3 分散补偿集成系统研究

实现系统桌面化，只需输入子站名称，即可打开相应子站消弧线圈运行情况，还可以对子站进行运行方式更改、手动/自动切换。软件系统简便、快捷批量查看或修改主站、子站参数，使设备运行更智能化。

4 结语

通过在主站和开闭所（子站）加装消弧线圈分散补偿系统，既能满足电网的日益发展，又能够解决因电缆出线的增多，系统容性电流增大的问题。智能化系统控制主站消弧线圈和多个开闭所（子站）消弧线圈之间的调谐、电流补偿等。主站消弧线圈控制器实时显示主站消弧线圈和多个开闭所（子站）的运行状况、系统容性电流等相关信息，协同完成整条母线容性电流的补偿工作，通过通讯接口并把相关信息传至综合自动化装置，保证电力系统安全运行。

［1］戈东方.关于6～10kV电网中性点接地方式的讨论［J］.电网技术，1998（7）：27-30.

［2］唐轶，牟龙华，王崇林.单相接地电容电流自动补偿成套装置［J］.高电压技术，1996（9）：88-90.

［3］要焕年，曹梅月.电缆网络的中性点接地方式问题［J］.电网技术，2003（2）：84-89.

［4］袁进伶，张涛.6～10kV电力系统电容电流自动跟踪补偿及接地选线装置原理及应用［J］.中国电力，1998（1）：67-68.

［5］要焕年，曹梅月.优化谐振接地方式前景趋好［J］.电力设备，2005（10）：33-37.

Study on the Dispersion Compensation of Arc Suppression Coil

Liu Furong1Zhang Jinguang2Chen Zhigang3
（1.Henan Epri Electric Power Technology Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450016；2.State Grid Henan Electric Power Company，Zhengzhou Henan 450000；3.Zhengzhou Power Supply Company of State Grid Henan Electric Power Company，Zhengzhou Henan 450006）

The control system of the dispersion compensation arc suppression coil was composed of a master arc suppression coil controller and a plurality of open and close arc suppression coil controllers.The master station arc suppression coil controller and a plurality of open and close arc suppression coil controllers realized one to many data communication through communication module.The master station arc suppression coil controller was used to control the position adjustment and the current compensation degree of the arc suppression coil of the master station and the arc suppression coil.

arc suppression coil；dispersion compensation；intelligent control

TM862

A

1003-5168（2017）05-0137-03

2017-04-02

刘富荣（1971-），男，本科，研究方向：中低压电气设备制造及运维管理。