調匝調容式自動跟蹤消弧線圈系統研究

張永武 劉淑敏 曹華明 王長征 馬景芬

目前普遍應用的單一調匝式或調容式消弧線圈很難滿足大容量、寬調節范圍和細調節的需要，有必要開發研究一種新型消弧線圈，以解決大容量、寬調節范圍和細調節的難題，使補償后系統接地電流減小，有利于故障點的熄弧，降低系統過電壓。這是一種利用現有成熟的調匝式消弧線圈和調容式消弧線圈理論和經驗優化組合的新產品，具有調節速度快、調節范圍寬、調節級差電流小、線性度好、沒有諧波污染等優點。

一、調匝式、調容式消弧線圈的弊端

調匝式消弧線圈是用有載開關調節消弧線圈的匝數，達到調節消弧線圈電感電流的目的，以補償系統電容電流，它適合于中小容量的消弧線圈。當消弧線圈容量較大時，如10kV1200kVar的消弧線圈，電流調節范圍為20～198A，采用調匝式25檔真空開關，等差調節，級差電流達到7.4A，大于行標允許的5A電流，而且檔位太多對有載開關機械部分不利，有載開關的級電壓也很難滿足要求，消弧線圈制造工藝復雜。調容式消弧線圈，設有二次調容線圈，在調容線圈上配置幾組不同容量的組合電容器來調節消弧線圈的電感電流，電容器組按照補償電流的大小使用不同容量的電容器。消弧線圈本體是一個帶二次繞組的鐵芯電感線圈，產生感應電流，特點是單組電容器容量大，組數多，體積大，因此造價高，制作和調節困難；而且大容量調容式消弧線圈需設一、二次抽頭，且調節時要停電操作。對于大容量寬調節范圍的消弧線圈，單獨采用調匝式或者調容式都難以滿足要求。

二、調匝調容式消弧線圈系統設計

調匝調容式消弧線圈是用調匝調容相結合的方式達到減小故障點殘流的目的，先用調匝式消弧線圈將大電流分成幾檔，再在級差電流大的檔位之間接入晶閘管，利用電容器組進行細調。調匝調容式消弧線圈系統結構如圖1所示，整個系統由接地變壓器、有載寬調節的消弧線圈、電容調節柜、阻尼電阻箱及其控制部分、微機控制器及控制屏、內過電壓保護器構成。

調匝調容式消弧線圈是在調匝式消弧線圈和調容式消弧線圈的基礎上設計開發出來的，在調匝式消弧線圈上增加一個較大容量的二次線圈，其上并接組合電容器構成調匝調容式消弧線圈，它兼具調匝式消弧線圈和調容式消弧線圈的優點。如10kV1200kVar消弧線圈，如果用調匝調容相結合的粗細調結構，選用12檔有載開關進行粗調，等比調節，最大級差電流為37.2A；消弧線圈二次線圈并聯4組電容器，電容器總容量C總=6062×37.2=220kVar，每級電容器容量（即最小電容器容量）Cb=6062×2.3=14kVar，共分16檔，等差調節，則級差電流減小為2.3A。由此看出，采用調匝調容式消弧結圈，真空開關的檔位減少，電容器總容量小，級差電流小，故障點殘流減小，很好地解決了大容量寬調節范圍調檔難的問題。同時采用預調方式，二次阻尼使消弧線圈快速響應，縮短殘流穩定時間，提前投入消弧線圈，抑制暫態過電壓的產生。

圖1

三、調匝調容式消弧線圈系統的控制

調匝調容式消弧線圈具有調匝和調容式消弧線圈的所有功能，采用預調方式，控制系統根據需要采集不同狀態的系統中性點電流、電壓等數據，計算出電容電流和不平衡電壓以及殘流脫諧度等參數，將有載開關設定在接近接地電流的檔位，并判斷是否投入電容器組，計算需投入電容器的容量補償，電容器使用獨立的過零檢測觸發模塊，觸發模塊接收到控制輸出指令后可自動根據晶閘管兩端的電壓投切電容器組，保證整個系統級差電流不大于2～3A，接地時立即輸出需要的補償電流，不受任何外來因素的影響，具有快速響應的特點。

四、結論

隨著配電網逐步擴大,電力電纜大量使用,大容量寬調節的消弧線圈的需求量必將隨之增大。因此調匝調容式自動跟蹤消弧線圈系統是一種具有廣闊前景的補償裝置。