可控消弧線圈增容改造在攀鋼電網中的應用

黎林（攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司能源動力中心，四川攀枝花　617000）

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可控消弧線圈增容改造在攀鋼電網中的應用

黎林
（攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司能源動力中心，四川攀枝花617000）

【摘要】隨著配電網發展，攀鋼新冶煉變電站10 kV可控消弧線圈出現容量不足的問題，影響系統設備運行安全。通過對現狀深入分析，提出了以可控消弧線圈裝置自動跟蹤計算的電容電流為數據依據，并通過調整配電網運行方式找到最大電容電流值和工程計算共同核算消弧線圈增加容量的方法。實際應用結果表明，該方法簡單、實用、有效。

【關鍵詞】可控；消弧線圈；增容；電容電流

1　引言

攀鋼10 kV、6 kV配電網為小電流接地系統，采用中性點不接地或經消弧線圈接地方式。攀鋼新冶煉變電站10 kV系統在2005年增設KD-XH型可控消弧系統及DDS-02E型小電流接地選線裝置以來，設備運行穩定，但隨著攀鋼建設發展的需要和供電負荷的增加，新冶煉變電站10 kV出線大多數為電纜出線，10 kV配電網絡中單相接地電容電流急劇增加，可控消弧線圈出現容量不足的情況。

在正常運行方式下，10 kVⅠ段上1#消弧線圈處于接近額定補償容量的欠補償狀態，影響消弧線圈的滅弧功能，若配電網絡負荷變化使系統電容電流接近額定補償容量時，極有可能會進入全補償狀態（即電壓諧振狀態）引起電力系統諧振；10 kVⅡ段2#消弧線圈在1#主變故障時處于欠補償狀態，因此要考慮10 kV消弧系統的增容改造。

2　新冶煉10 kV系統現狀

新冶煉變電站，主要向煉鐵燒結系統、四高爐和新三高爐供電，在保公司煉鐵系統生產和能動中心發電機組發電的地位十分重要。該變電站有1#、2#兩臺110/10/6 kV主變和3#、4#主變（110/10 kV，其中3#主變專供電動鼓風站一段母線），10 kV系統有Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅳ段共五段母線，分別由1#、2#、4#主變供電，站內10 kV系統各段母線所帶饋出回路見圖1，系統運行方式見表1。

新冶煉變電站10 kVⅠ-1段、Ⅱ-1段各設有一臺消弧裝置（KD-XH-400/10.5，最大補償電流66 A，分別為1#消弧裝置和2#消弧裝置）和小電流接地選線裝置（DDS-02E）；10 VⅣ段設有一臺小電流接地選線裝置（DDS-02E），未設置消弧裝置。目前新冶煉變電站站內10 kV系統在不同運行方式下現有1#、2#消弧裝置運行顯示的信息見表2。

圖1　新冶煉變電站站內10 kV系統運行方式圖

表1　10 kV系統運行方式表

表2　現有1#、2#消弧裝置運行顯示的信息

存在問題：

（1）正常運行方式下，1#消弧裝置補償10 kVⅠ段母線，欠補償；2#消弧裝置補償10 kVⅡ段母線，過補償；10 kVⅣ段母線未補償。

（2）1#主變故障或檢修，2#消弧裝置補償10 kV Ⅰ-2、Ⅱ-1、Ⅱ-2段母線，欠補償；1#消弧裝置補償10 kVⅠ-1、Ⅳ段母線處于過補償。

（3）2#主變故障或檢修，1#消弧裝置、2#消弧裝置共同補償10 kVⅠ、Ⅱ段，均為過補償；10 kVⅣ段母線未補償。

（4）4#主變故障或檢修，10 kV 1#消弧裝置補償Ⅰ、Ⅳ段，欠補償；2#消弧裝置補償Ⅱ段，過補償。

3　消弧系統運行分析

裝設消弧線圈可以使接地故障容性電流減少，利用消弧線圈的感性電流補償接地故障時的容性電流。唯一的解決方案是增加消弧線圈的補償容量，避免欠補償、全補償的工況出現[1]。

3.1單相接地電容電流的計算

根據目前10 kV系統高壓電纜饋出回路及10 kV下級站所饋出電纜，通過工程計算法[2]得出各段接地電容電流值見表3，不同運行方式下的接地電容電流值見表4。

表3　新冶煉變電站10 kV系統接地電容電流

表4　不同運行方式下的接地電容電流

對表2與表4中不同運行方式下的接地電容電流比較，可以看到，消弧裝置運行顯示值略小于工程計算值，其相差不大（＜8 A）。

3.2單相接地電容電流的補償

發電機額定電壓為10.5 kV，發電機容量為50～100 MW的系統的單相接地故障電容電流超過3 A或無發電機系統的3～10 kV電纜線路構成的系統單相接地故障電容電流超過30 A時中性點不接地系統采用消弧線圈接地方式，消弧補償采用過補償[2]。

3.3消弧線圈容量的確定

消弧線圈的容量應根據系統5～10年的發展規劃確定，并應按下式計算[3]：

式中，W——消弧線圈的容量，kVA；

Ic——接地電容電流，A；

Un——系統標稱電壓，kV。

Ic接地電容電流值按表4取值，其對應消弧線圈補償容量見表5。

4　可控消弧線圈增容應用

表5　不同運行方式下的消弧線圈容量

KD-XH型可控消弧系統是廣州智光電氣有限公司產品，采用高短路阻抗變壓器式可控消弧線圈和大功率可控硅技術，配以新型控制器和單相接地故障檢測裝置，可實時跟蹤配電網，對瞬時性單相接地故障具有極佳的快速補償效果而確保能消除，對非瞬時性單相接地故障能快速（遠小于10 s）判斷故障線路并跳閘（可選）。

新冶煉變電站10 kV系統消弧系統結構見圖2。

圖2　新冶煉變電站10 kV消弧系統主接線圖

以實效、經濟、便利為目標，具體增容方案如下：

（1）將1#消弧裝置補償容量增容至800 kVA（最大補償電流132 A），滿足4#主變故障或檢修時1#消弧裝置的最大補償要求。1#消弧裝置現有饋出間隔利舊，不進行改造，繼電保護重新計算、調試。

（2）將2#消弧裝置補償容量增容至630 kVA（最大補償電流104 A），滿足1#主變故障或檢修時2#消弧裝置的最大補償要求。2#消弧裝置現有饋出間隔利舊，不進行改造，繼電保護重新計算、調試。

（3）經與廠家研究，

中心屏內KZ-IIB型消弧控制器硬件利舊，軟件升級。另外，1#、2#消弧裝置共用該控制器（一控二方式），在觸發可控硅導通角時，兩個通道都會下發觸發脈沖，為避免運行消弧可控硅導通后與電力系統產生諧振，所以在做消弧試驗時應將運行消弧的觸發線在中心屏端子上解掉，試驗完畢后恢復。

（4）小電流接地選線裝置利舊。

（5）10 kV系統Ⅳ段電容電流未超過30 A（目前計算電容電流為21.35 A，見表4），發電機容量未達到50 MW（3#高爐TRT額定容量為6 MW），可暫不考慮10 kV系統Ⅳ段增設消弧補償裝置。為提高3#高爐TRT運行可靠性，在發電機繼電保護中增設100%定子接地保護（功能為停機）。

5　結束語

目前新冶煉變電站10 kV可控消弧線圈增容改造已完成，1#、2#消弧裝置和小電流接地選線裝置運行穩定，在幾次主變檢修過程中均處于過補償狀態。設備改造與運行狀況效果顯著。

采用自動跟蹤的可控消弧線圈裝置能夠自動跟蹤系統電容電流的變化，通過對系統中性點電壓和消弧線圈補償電流的監測，依靠狀態方程計算系統電容電流，實現自動跟蹤[4]。如果運行的消弧線圈容量不能夠滿足電網發展的需要，可以根據消弧線圈控制器上顯示的電容電流值進行監測，通過不同的供電運行方式核實最大電容電流值，并按電容電流工程計算法校核，是消弧線圈增容改造依據的有效手段，值得大力推廣應用。

[參考文獻]

[1]郭紅梅.自動調諧消弧線圈容量不足的改進方法[J].企業技術開發，2013，32（12）.

[2]陳立軍. 10 kV配電網單相接地電容電流的工程計算法探討[J].繼電器，2006，34（15）.

[3]DL/T620-1997，交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合[S].

[4]劉義華，王建忠.中壓電網經消弧線圈接地的補償容量[J].供用電，2007，24（2）.

燃氣

Application of Transformation of Controllable Arc Suppression Coil Capacity Increase in the Power Grid of PanSteel

LI Lin
(The Energy Power Center of Panzhihua Iron & Steel Co., Panzhihua, Sichuan 617000, China)

【Abstract】With the development of the power distribution network, the Xinyelian substation 10 kV controllable arc suppression coil of Pangang had the problem of insufficient capacity, which influenced the operation safety of system equipment. Through in-depth analysis of the present situation, it was put forward that taking the capacitance current automatically tracked and calculated by the controllable arc suppression coil device as the data basis and by adjusting the power grid operation mode to find the maximum capacitor current and the method for engineering calculation of common accounting arc suppression coil capacity increase. Practical application results have shown that the method is simple, practical and effective.

【Keywords】controllable; arc suppression coil; capacity increase; capacitive current

作者簡介：黎林（1981-），男，2004年畢業于沈陽工業大學電氣工程及其自動化專業，電氣工程師，現從事繼電保護和電氣運行管理工作。

收稿日期；2015－05－12

【中圖分類號】TM864

【文獻標識碼】B

【文章編號】1006-6764(2015)10-0007-03