燕子山变电站35kV系统接地方式的优化改造

李录涛

(大同煤矿集团电业公司,山西大同 037003)

0 引言

110 kV 燕子山变电站是同煤本部电网四大枢纽变电站之一,建于1987年,有3台主变压器容量分别为50 MVA,电压等级为110/35/6 kV,变压器接线组别是YN,yn0,d11,每台主变中、低压侧分别带一段35 kV母线和6 kV 母线,35 kV 和6kV 系统为中性点非有效接地系统。由于主变的35 kV 侧有中性点出线,因此,35kV 系统在主变35 kV 侧中性点通过消弧线圈接地,接线如图1所示。

图1 35 kV系统中性点经消弧线圈接线图

35 kV 消弧线圈型号为XDJ1-550/35,额定电压35 kV,额定容量为550 kVA,共分5 个无载调流档位,各档位额定电流如表1,消弧线圈最大运行电流为26A,运行时间不超过2小时。

表1 XDJ1-550/35消弧线圈各档位额定电流及运行时间

变电站投运之初,35 kV架空供电回路少,电容电流约为11 A左右,消弧线圈在1档运行,符合过补偿的运行规定。

随着燕子山站35 kV 架空供电回路的不断增加,35 kV 系统对地电容电流亦相应增加,当手动调匝式消弧线圈投入运行时,消弧线圈调到最高电流档位时仍然是欠补偿。我们使用YSB919A 系统容性电流接地测试仪进行实际测量,该35 kV 系统运行在最大配出线方式时,线路对地电容电流为30 A 左右,与现有手动调匝式消弧线圈最高补偿电流26 A相比,不能满足补偿电容电流的运行要求,并考虑到:手动调匝式消弧线圈不能在线实时测量监视电网电容电流,调节不方便,需要装置退出运行才能进行调节；手动调匝式消弧线圈无法对系统运行状态做出准确判断,很难保证脱谐度和中性点位移电压满足要求,所以需对消弧线圈补偿容量进行相应的增容改造。

1 研究内容

针对传统的手动调匝式消弧线圈接地方式,分析了自动调谐偏磁式消弧线圈接地方式的工作原理,得出了在满足正常状态和故障状态下均实现全状态补偿原理和实现方式,使消弧线圈的熄弧作用得到充分的发挥。具体研究内容如下：

(1)手动调匝式消弧线圈的调谐方式

手动调匝式消弧线圈的调谐方式是：根据已设定的方案对不同的运行方式人工调节消弧线圈的分接头,使电网的脱谐度、残流和中性点位移电压在规定的范围内,调谐时需将消弧线圈退出电网。另外,规程要求消弧线圈接地系统每年对电网电容电流实测一次,重新设定补偿方案,工作量大。如今,配电网迅速发展,系统单相接地电流增长较快,运行方式也经常变化,人工调节无法满足调谐要求,熄弧能力差,而且容易产生系统谐振过电压,影响电网的安全运行。

(2)自动调谐偏磁式消弧线圈的调谐方式

自动调谐偏磁式消弧线圈的调谐方式是：利用施加直流励磁电流,改变铁芯的磁阻,从而达到改变消弧线圈电抗值的目的,实现电感的连续可调。在电网正常运行时,不施加励磁电流,将消弧线圈调整到远离谐振点的状态,避免串联谐振过电压的产生,同时实时检测电容电流的大小,当电网发生单相接地故障后,瞬间调节消弧线圈,实施最佳补偿。

(3)偏磁式消弧线圈的整定

35 kV 电网消弧线圈的整定不能同时满足保证正常运行时的三相电压平衡和单相接地故障时适度的补偿度要求,其结果会造成线路故障跳闸率升高。因此消弧线圈的整定必须同时兼顾三个原则：①系统带消弧线圈正常运行时,中性点位移电压规程规定小于15%UΦ,考虑到三相电压的平衡,小于5%UΦ为宜；②对于35 kV 系统,经消弧线圈补偿后的单相接地电流即残流应控制在10 A 以内；③有合适的补偿度,一般应控制在±5%以内。

(4)35 kV 两段母线并列时,3 套偏磁式消弧线圈运行原则

当35 kV 系统Ⅰ段、Ⅱ段母线并列时,会出现2 套消弧线圈并列运行的情况,因为2 套消弧线圈不得同时接在35 kV系统中,所以需从技术上实现3套消弧只能有1套为主实行自动运行,另2套为辅实行手动停止状态。

2 手动调匝式和自动调谐偏磁式消弧线圈的技术比较

手动调匝式消弧线圈接地方式与自动调谐偏磁式消弧线圈的小电流接地方式的比较：手动调匝式消弧线圈补偿范围小、调节速度慢、有载开关不能带高压调节、采用预调的方式、补偿电流有级差等,不能在线实时测量监视电网电容电流,造成实际运行中不能根据电网电容电流的实际变化及时调节,消弧线圈不能始终运行在最佳档位,其补偿作用得不到充分发挥；而偏磁式消弧线圈补偿范围大、调节速度快、可带高压调节、无级连续调节、采用动态补偿等,依靠自动控制系统按电网电容的实时变化来改变消弧线圈的电感,使单相接地电容电流得到电感电流的有效补偿,残流控制到最小。同时,抑制谐振过电压的产生,避免单相接地扩大为相间短路,降低线路故障跳闸率。

3 应用效果

我们引进了在技术上属国内领先水平的自动调谐偏磁式消弧线圈成套装置,型号为：DB-CHG-890/38.5/5-40,该接地补偿装置一次部分为电控无级连续可调消弧线圈,无任何触点,可靠性高,调节速度快,基本工作原理是利用施加励磁电流,改变铁芯的磁阻,从而达到改变铁芯电抗值的目的,它可带高压以电的速度调节电感值。DB-CHG系列偏磁式消弧线圈接地补偿装置由偏磁式消弧线圈与消弧控制柜二部分组成,控制屏体上装有自动跟踪补偿控制器、仪表、整流设备等。经过现场勘查,我们制定出了3 套消弧线圈安装运行的增容及接地方式优化改造方案,原理接线如图2所示。

图2 35kV系统消弧线圈增容及接地方式优化改造接线图

在现有运行的3 台主变旁边,按照新消弧线圈基础图纸,制作了三个消弧线圈基础,将消弧线圈装在新基础上,如图3 所示就是现场安装的图片。对消弧线圈进行绝缘电阻、交流耐压、直流电阻测量等试验,所测数值均合格,符合投运条件。

图3 消弧线圈现场安装图片

原有消弧线圈至新控制器之间控制电缆利旧,新安装的消弧线圈与控制器之间按照设计图纸敷设新的控制电缆,完成三套消弧线圈与控制器之间的二次接线。

经过现场电气试验、调试,试验数据、手动调节、自动跟踪调节等数据、动作性能全部合格,具备正式投入运行的条件。当配出线路停电和送电时,消弧线圈亦能完成电容电流的自动判断和消弧线圈的自动调节,现场运行安全可靠,使用效果良好。

(1)中性点长时间电压位移不超过系统标称相电压的5%。

(2)接地点残流控制在5A以内。

(3)单相接地后补偿脱谐度在5%以内。

4 结束语

110 kV燕子山变电站35 kV系统中性点将手动调匝式消弧线圈接地方式升级改造为自动调谐偏磁式消弧线圈的小电流接地方式,在供电可靠性、人身设备安全,故障点熄弧能力等方面都占有优势,可避免单相接地扩大为相间短路,降低线路故障跳闸率；以自动调谐偏磁式消弧线圈接地方式为代表的小电流接地方式,实际运行效果表明其能够有效降低接地电容电流危害,熄灭接地电弧,从而减小弧光接地过电压和铁磁谐振过电压发生的几率,对中性点经消弧线圈接地系统的安全、稳定运行具有良好的适用性和较高的使用和推广价值。