諧振接地系統(tǒng)基本原理介紹

摘 要：隨著電力系統(tǒng)市場(chǎng)化的加深和信息技術(shù)的更新，對(duì)應(yīng)的電力系統(tǒng)與市場(chǎng)、用戶的交互在不斷增強(qiáng)，電能質(zhì)量的要求標(biāo)準(zhǔn)隨著發(fā)展陸續(xù)提高，與此相關(guān)的電網(wǎng)保護(hù)裝置、測(cè)量裝置、補(bǔ)償裝置等都需要升級(jí)以適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展。在電力系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，中性點(diǎn)接地方式始終是一項(xiàng)關(guān)乎系統(tǒng)供電可靠性、電力設(shè)備安全、線路絕緣水平、繼電保護(hù)、人身安全及通信干擾等問(wèn)題的重要技術(shù)應(yīng)用。文章主要介紹了諧振接地系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，論述了消弧線圈工作的基本原理及電容電流的計(jì)算方式。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn)接地；消弧線圈；消弧線圈工作原理；電容電流計(jì)算

4 電容電流計(jì)算方法

計(jì)算電容電流的目的是調(diào)節(jié)消弧線圈進(jìn)行合理補(bǔ)償，以減小接地故障后的對(duì)地殘余電流，使接地電弧能夠可靠熄滅，重合閘能夠成功，保證供電可靠性。在實(shí)際運(yùn)行中，系統(tǒng)的故障電流一般不等于電容電流，因?yàn)閱蜗嘟拥毓收弦话闶墙?jīng)過(guò)渡電阻發(fā)生的。但研究表明這并不影響以電容電流為依據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)消弧線圈補(bǔ)償?shù)暮侠硇浴Ｔ蛟谟冢еC度與阻尼率不變的前提下，由上節(jié)分析可知，殘流值與中性點(diǎn)位移電壓成正比。因此我們假設(shè)系統(tǒng)發(fā)生金屬性單相接地故障，此時(shí)過(guò)渡電阻為零，中性點(diǎn)位移電壓達(dá)到最大值，而對(duì)應(yīng)的殘余電流也最大，我們只要確定消弧線圈補(bǔ)償能夠滿足當(dāng)前故障情況下的補(bǔ)償要求，無(wú)論過(guò)渡電阻多大，補(bǔ)償后的殘余電流都在限定值以下，而此時(shí)的補(bǔ)償可以根據(jù)電容電流和殘流限定值來(lái)確定。以下是幾種電容電流計(jì)算方法的簡(jiǎn)單介紹：

4.1 中性點(diǎn)位移電壓法

由上節(jié)對(duì)中性點(diǎn)電壓U0的分析可知，當(dāng)Xc、d一定時(shí)，通過(guò)改變消弧線圈L，能夠得到U0與失諧度v的關(guān)系圖，如圖4所示。

如圖4所示，在失諧度v=0時(shí)，U0達(dá)到最大值，此時(shí)系統(tǒng)容抗值等于消弧線圈投入的感抗值，由此可得系統(tǒng)容抗值，進(jìn)一步可計(jì)算出系統(tǒng)的接地電容電流。

這種測(cè)量方法要求消弧線圈必須串聯(lián)或并聯(lián)阻尼電阻限壓，否則諧振時(shí)中性點(diǎn)電壓會(huì)遠(yuǎn)超出規(guī)定的電壓最大允許值。同時(shí)，如果采用不能連續(xù)調(diào)節(jié)的消弧線圈，如多級(jí)有載細(xì)調(diào)或者調(diào)容式消弧線圈，會(huì)由于級(jí)差的存在，無(wú)法正好找到諧振點(diǎn)，因而造成一定的測(cè)量誤差。此外，在系統(tǒng)不對(duì)稱度很低的情況下，由于中性點(diǎn)電壓很小，整條位移電壓的曲線會(huì)比較平緩，諧振峰值不明顯，此時(shí)的測(cè)量值也會(huì)有較大誤差。

4.2 兩點(diǎn)法

兩點(diǎn)法的測(cè)量計(jì)算過(guò)程即是解兩元一次方程組，屬于電容電流比較常用的一種測(cè)量方法。應(yīng)用時(shí)調(diào)節(jié)消弧線圈的檔位，分別測(cè)得中性點(diǎn)位移電壓U01及相鄰檔位的中性點(diǎn)電壓U02。然后根據(jù)消弧線圈基本原理簡(jiǎn)化圖，列出電壓方程式求解，可求得系統(tǒng)電容，進(jìn)而求得對(duì)地電容電流，此處不做具體推導(dǎo)。

實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，這種方法忽略了阻尼率，在系統(tǒng)實(shí)際阻尼較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致較大的計(jì)算誤差，可能達(dá)到10%以上，所以兩點(diǎn)法不適用于中性點(diǎn)不接入限壓電阻的隨調(diào)式自動(dòng)補(bǔ)償裝置。

4.3 三點(diǎn)法

該方法原理上與兩點(diǎn)法類似，區(qū)別在于將未知量增加到了三個(gè)，同時(shí)考慮了阻尼率的影響，在準(zhǔn)確度上有很大提高，相對(duì)的計(jì)算過(guò)程變得復(fù)雜。測(cè)量過(guò)程與兩點(diǎn)法類似，通過(guò)調(diào)節(jié)消弧線圈檔位調(diào)節(jié)電感值，取得三組對(duì)應(yīng)的中性點(diǎn)電壓值和中性點(diǎn)電流值，聯(lián)立解方程組求得系統(tǒng)電容，進(jìn)而求得系統(tǒng)對(duì)地電容電流。

三點(diǎn)法不用考慮失諧度的正負(fù)，但同時(shí)也存在計(jì)算過(guò)程中忽略了gL的誤差以及計(jì)算中性點(diǎn)電壓時(shí)忽略了gc所造成的誤差，但是相比較而言，三點(diǎn)法比兩點(diǎn)法的理論誤差要小，誤差值一般能控制在5%以下。

4.4 注入信號(hào)法

注入信號(hào)法是向系統(tǒng)外加一個(gè)變頻信號(hào)，在變頻信號(hào)的作用下使中性點(diǎn)對(duì)地諧振回路發(fā)生并聯(lián)諧振，由此測(cè)出系統(tǒng)的諧振頻率f，然后再根據(jù)公式C=1/4？仔2f2L解得系統(tǒng)的對(duì)地電容值，其中L為消弧線圈的當(dāng)前電感值。

這種測(cè)量方法能夠在系統(tǒng)的不平衡電壓為0時(shí)，仍然可以通過(guò)注入信號(hào)測(cè)量計(jì)算電容電流，而之前的幾種方法則不行。這種方法誤差一般在5%以下，且對(duì)于消弧線圈的類型無(wú)限制。不過(guò)由于向系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)注入了非工頻信號(hào)，因此無(wú)論多少總會(huì)影響到系統(tǒng)的波形和頻率質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)日新月異的探索發(fā)展，消弧線圈及其控制系統(tǒng)也會(huì)隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步有更多突破，許多理論問(wèn)題和應(yīng)用問(wèn)題仍等待著我們進(jìn)一步研究。就消弧線圈的控制系統(tǒng)而言，期待高性能、高可靠性的控制系統(tǒng)和靈活的控制模式，以期滿足各種不同應(yīng)用范圍的需求。隨著我國(guó)生產(chǎn)力水平的不斷發(fā)展，新環(huán)境新城市的不斷開拓，電力系統(tǒng)規(guī)模將不斷增加，對(duì)地電容電流也會(huì)隨之提高，如何有效利用一套控制系統(tǒng)，集成兩臺(tái)或者多臺(tái)消弧線圈的并聯(lián)控制也將成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。

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作者簡(jiǎn)介：趙霜霜（1989-），女，陜西渭南人，學(xué)歷：本科。