第八章諧振接地方式的優(yōu)化

第八章諧振接地方式的優(yōu)化OK第一節(jié)引言第二節(jié)微機選線和微機接地保護裝置第三節(jié)自動跟蹤補償?shù)谒墓?jié)需要說明的幾個問題第五節(jié)結(jié)語第一節(jié)引言

國內(nèi)外中壓電網(wǎng)的運行經(jīng)驗表明,諧振接地方式在供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全和通信干擾等方面,具有較好的運行特性。

但過去存在兩個技術(shù)難題:一是接地保護的選擇性長期沒有得到滿意的解決;一是消弧線圈需用人工進行調(diào)諧,加之電弧接地過電壓和諧振過電壓的理論與研究在相當(dāng)長的時間內(nèi)不夠完善,因此,在一定程度上限制了此種接地方式在一些國家和地區(qū)的應(yīng)用與發(fā)展。

近些年來,隨著科學(xué)技術(shù)的進步和制造業(yè)的發(fā)展,這些問題在國內(nèi)外均已獲得解決。利用微機選線裝置或微機接地保護,加上自動跟蹤補償?shù)南【€圈,在保持諧振接地方式原有優(yōu)點的基礎(chǔ)上克服了上述的缺點,使此種接地方式得到了優(yōu)化和推廣,成為中壓電網(wǎng)包括電纜網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的比較理想的中性點接地方式。

在大電流(低電阻、低電抗和直接)接地系統(tǒng)中,利用零序過電流保護實現(xiàn)故障線路的選擇性,一直被認(rèn)為是比較簡便的,但如今有時也遇到困難。數(shù)十年來,大電流接地方式在技術(shù)內(nèi)涵方面缺乏明顯的進步,難于滿足現(xiàn)代負(fù)荷特性及人身安全等等要求,法國電力公司(EDF)所走過的曲折道路,恰好說明了這點。

本章將主要結(jié)合國內(nèi)外科技的發(fā)展和創(chuàng)新成果,就諧振接地方式優(yōu)化工作中的微機接地保護選擇性和自動跟蹤補償裝置等有關(guān)問題,進行較為全面的分析和論述,并在此基礎(chǔ)上提出若干值得說明的問題。第二節(jié)微機選線和微機接地保護裝置

在前面有關(guān)章節(jié)中已經(jīng)述及,諧振接地方式可以自動消除電網(wǎng)的瞬間單相接地故障,無需繼電保護和斷路器動作。

發(fā)生永久性單相接地故障時,則要求繼電保護在很小的接地故障電流下瞬間檢出故障線路并自動跳閘,或盡快轉(zhuǎn)移負(fù)荷后再令斷路器跳閘。

近代的微機技術(shù)為繼電保護領(lǐng)域帶來了一次革命,并將之提高到一個嶄新的水平。

放棄了過去保護裝置中沿用的“絕對定值”概念,應(yīng)用數(shù)字技術(shù),按不同條件選用“群體比幅”、“相對相位”、“雙重判據(jù)”和“重復(fù)判斷”等辦法。

充分發(fā)揮微機的靈敏度高、計算速度快和綜合分析判斷能力強等特點,對電網(wǎng)中各條饋電線路的有關(guān)電量信息進行實時同步采集、記錄與集中處理。

克服了電網(wǎng)運行方式多變與線路長短不一的等等限制,使多種模式的接地保護裝置,均能在小電流接地系統(tǒng)中實現(xiàn)對故障線路的選擇性

為了更好地說明問題,本節(jié)從接地保護所涉及的基礎(chǔ)物理量談起,并用理論發(fā)展與技術(shù)進步的觀點,簡述不同微機接地保護的工作原理和新型的保護裝置。在介紹我國電網(wǎng)中已經(jīng)投入運行或試運行的不同型式的微機接地保護時,將同時介紹國外有關(guān)新型接地保護方面的情況。一基波電量解析

在小電流接地系統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生永久性單相接地故障時,流過故障點的接地電流中含有暫態(tài)分量、高次諧波分量和基波分量等三種物理量。暫態(tài)電流中又含有電容電流和電感電流分量,高次諧波電流中主要為5次諧波分量,基波電流中有有功電流和無功電流分量,而基波電流同時又可分為零序、負(fù)序和正序分量等。

以上三種電流量中的多個分量,以及有功功率、零序?qū)Ъ{和相對相位等,均可被用來構(gòu)成不同原理的接地保護。

為實現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)接地保護的選擇性,首先應(yīng)掌握發(fā)生單相永久性接地故障時,電網(wǎng)中的基波零序電壓的變化和線路中基波零序電流的分布狀況。1基波電壓的變化及基波零序電壓

小電流接地(中性點不接地和諧振接地)系統(tǒng)中,假定正常運行情況下的三相電壓對稱平衡,三相對地電容相等,同時忽略三相對地電導(dǎo)和消弧線圈的有功損耗,便可得到電網(wǎng)的等值接線圖(圖8-1).

當(dāng)C相發(fā)生單相永久性接地故障時,由于系統(tǒng)的零序阻抗甚大,此時電網(wǎng)的各相和中性點的對地電壓的變化情況如圖8-2所示。2基波零序電流的分布

(按照零序網(wǎng)絡(luò)講)

對于中性點不接地和諧振接地的電網(wǎng),當(dāng)發(fā)生永久性單相接地故障時,兩者基波電壓的變化情況相同,已如上述,可是在故障點的接地電流方面,兩者情況有所不同,以下將分別進行討論。

(1)中性點不接地電網(wǎng)

在中性點不接地的電網(wǎng)中,假定有3條長度不等的線路,當(dāng)線路3的C相發(fā)生永久性單相接地故障時,電網(wǎng)中基波電容電流的分布狀況如圖8-3所示。對于非故障的線路1來說,其三相電容電流各為:===這樣,非故障線路1基波零序電流可用下式求得:=

由式(8-2)可知,線路1的零序電流

的大小,等于該線路三相對地電容電流的相量和,方向是從母線流向線路.同理,非故障線路2的基波零序電流其方向與線路1相同,從母線流向線路

(如果電網(wǎng)中有更多的線路,皆可依此類推)

。

對于故障線路3來說,健全相的電容電流仍用同樣方法求得,只是故障相的電容電流不再為零。此時,三相的電容電流值分別為:

×3同樣,利用式(8-2)可求得故障線路3的基波零序電流為:式(8-4)說明,故障線路的零序電流等于所有非故障線路零序電流的相量和,唯方向相反,由線路流向母線。(2)諧振接地電網(wǎng)

在中性點諧振接地的電網(wǎng)中(圖8-4),當(dāng)線路3的C相發(fā)生永久性接地故障,線路1和線路2的零序電流分布狀況,與中性點不接地電網(wǎng)中的非故障線路的情況相同,此時故障點的接地電流由原來的電容電流變?yōu)檠a償后的殘流（零序）。經(jīng)化簡后的故障線路首端基波零序電流之值為:υ為消弧線圈的失諧度由式(8-5)知,當(dāng)失諧度v<0（過補)時,故障線路首端的零序電流3I03

方向是由母線流向線路;當(dāng)v>0(欠補)時,3I03方向是由線路流向母線;當(dāng)v=0,3I03方向一般是由母線流向線路。

由此可見,諧振接地電網(wǎng)在運行方式不變的條件下,隨著消弧線圈調(diào)諧狀態(tài)的不同,故障線路零序電流的方向不同,而且通常消弧線圈靠近諧振點運行,故其數(shù)值變化也很小(圖8-5)。

除以上討論的基波電量外,故障電網(wǎng)中的一些其他物理量也可用來構(gòu)成微機接地保護.二有功電流接地保護

三功率方向接地保護四

諧波電流接地保護

當(dāng)小電流接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時,高次諧波電流便隨之產(chǎn)生。在高次諧波電流中主要為5次諧波分量,它在電網(wǎng)中的分布,與上面討論的基波零序電流的分布情況相同。在有效值相同的電壓作用下：高次諧波電流中的容性分量與諧波次數(shù)成正比,5次諧波電容電流增大為基波時的電容電流的5倍;感性分量與諧波次數(shù)成反比,消弧線圈的5次諧波感性補償電流,減小為基波時的補償電流的1/5,兩者不僅不會相互補償,甚至后者諧波的感性電流幾乎可以忽略不計。這樣,不論消弧線圈的補償狀況如何，情況均與中性點不接地時幾乎相同.

在理論上,故障線路中的5次諧波零序電流應(yīng)當(dāng)最大,且滯后5次諧波零序電壓90度;非故障線路中的5次諧波零序電流較小,且超前5次諧波零序電壓90度，藉此可以進行對故障線路的選擇.

在實際運行的電網(wǎng)中,可能由于干擾和諧波污染等原因,使故障線路中的5次諧波電流不一定總是最大;在這種情況下,保護裝置可從5次諧波電流較大的少數(shù)幾條線路之中,利用相位判據(jù)進行重復(fù)判斷,以正確檢出故障線路。同時采用小波變換技術(shù),也可改善諧波電流接地保護,提高其可靠性和靈敏度。

如果5次諧波電流分量在所有線路上的方向相同,且大小相差不多時,則接地保護判定為母線故障。

5次諧波微機保護中的零序電流,不僅在故障線路和非故障線路上的差值懸殊,而且在判定方向時,對相位的要求也不很嚴(yán)格,只要小于90度,即判定為同相;反之,只要大于90度,則判定為反相。這樣有利于防止保護的誤動作。

保護裝置由零序電壓啟動后,便可對各條線路的零序電容電流數(shù)據(jù)采樣,找出2條以上5次諧波電容電流較大的線路,再比較它們的電流相位,其中方向相反者,即為故障線路;方向都相同時,即為母線故障。

1987年,華北電力學(xué)院在我國首先提出上述原理，解決了小電流接地系統(tǒng)接地保護的選擇性。

該保護裝置還具有自動校對現(xiàn)場零序電流互感器極性的功能,以保障接地保護裝置動作的正確性。2011-3-9五、暫態(tài)電流接地保護

當(dāng)諧振接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時,從故障點暫態(tài)電流的組成來看,主要包含：電網(wǎng)故障相的對地電容的放電波與非故障相的對地電容的充電波,以及消弧線圈的暫態(tài)電感電流分量等三個成分,由于暫態(tài)接地電流的頻率很高,幅值很大,且該暫態(tài)零序電流與零序電壓的首半波之間存在著固定的相位關(guān)系,此種特性可供構(gòu)成接地保護之用。對于放射形結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)而言,在故障線路上兩者的極性相反,而在非故障線路上,則兩者的極性相同,藉此可以檢出故障線路。

這里應(yīng)當(dāng)指出,在環(huán)形結(jié)構(gòu)的補償電網(wǎng),由于具有電容電流“分界點”的非故障線路,其兩端的零序電壓和零序電流首半波的極性相同;而“分界點”不在其上的非故障線,則一端相反,一端相同;同時,對于故障線路而言,兩者的極性,也是相反。

所以,環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的暫態(tài)電流接地保護的選擇性問題,尚待研究解決。不過,在一般情況下環(huán)網(wǎng)多為開環(huán)運行,這一問題就顯得比較次要了。否則,也可先將環(huán)網(wǎng)解開,再進行故障線路的選擇,在環(huán)網(wǎng)的接地保護選擇性問題解決之前,這是可行的。當(dāng)然,為了安全起,在盡快檢除故障線路之后可再行合環(huán)。六負(fù)序電流接地保護

當(dāng)補償電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時,接地故障基波電流可分解為正序、負(fù)序和零序分量,其中的基波負(fù)序電流分量具有三個特征:①基波負(fù)序電流分量基本與負(fù)荷電流無關(guān);②故障線路基波負(fù)序電流分量的有效值,與所有非故障線路者相比,前者不僅數(shù)值最大,而且比后者高出許多;③故障線路與非故障線路的負(fù)序電流分量的相位相反。1諧振接地電網(wǎng)

（基波零序電流不可用?。?/p>

為了選擇諧振接地電網(wǎng)中的故障線路,需要對所有線路的基波負(fù)序電流分量的增量,進行大小和方向的比較。

故障線路基波負(fù)序電流分量增量的絕對值,從理論上講應(yīng)當(dāng)最大;實際由于存在干擾就不一定如此;但是,故障線路的基波負(fù)序電流分量的增量,與各條具有較大增量絕對值的非故障線路的增量之間,相位是相反的,藉此可以實現(xiàn)對接地故障線路的選擇性。因為需要電流的增量，所以需要故障前的電流量，需要電流錄波，所以較復(fù)雜。2中性點不接地電網(wǎng)（基波零序電流也可用！）

為了選擇中性點不接地電網(wǎng)中的故障線路,應(yīng)當(dāng)對所有線路的基波負(fù)序增量值的相對大小進行比較,故障線路的增量值應(yīng)當(dāng)是最大的。

基波零序電流分量的增量也具有上述特性。

我國研制的該負(fù)序電流接地保護裝置已投入電網(wǎng)運行。七電流信號注入式接地保護

藉助電壓互感器處于空閑狀態(tài)的接地相,可以向電力系統(tǒng)注入一個特殊波形的電流信號,以供實現(xiàn)綜合保護功能之用。

由于系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,被注入信號僅在接地相的線路中流通,經(jīng)過接地故障點后即行返回,非接地相的線路中沒有信號,故只要檢測各線路中有無注入信號電流,便可進行故障選線。

而通過對注入信號電流和電壓的檢測,計算變電所到接地故障點之間的電抗,便可實現(xiàn)故障測距。

如果在變電所和接地故障點之間存在分支線路,注入信號也不會進入無接地故障的分支線路,根據(jù)這一特點,便可查找出接地分支線路及其上的故障點確切位置,從而實現(xiàn)故障定位功能。

此種裝置于1994年研制成功后,約有2000套產(chǎn)品已投入電網(wǎng)運行,效果良好,不過,這批裝置需要依靠人工手動探測故障。1996年改進為微機自動巡檢式,要求在每條饋線上裝設(shè)一個帶有編碼電路的探測器,使每條線路對應(yīng)一個編碼,所有的探測器都通過3條公共導(dǎo)線并接在一起,接至主機的解碼輸入端,自動檢出故障線路使性能得到進一步的提高。這樣便可應(yīng)用于無人值班變電所。八零序?qū)Ъ{接地保護

零序?qū)Ъ{接地保護是奧地利研究開發(fā)的。EDF利用了一種新的求值方法,測量線路的零序?qū)Ъ{,以判別諧振接地電網(wǎng)中的高阻接地故障。

在諧振接地電網(wǎng)中,假定有數(shù)條饋電線路,根據(jù)該電網(wǎng)正常運行時的零序回路,利用消弧線圈適當(dāng)?shù)氖еC狀況和位移電壓的相應(yīng)改變,便可將每條饋線的對地零序?qū)Ъ{和導(dǎo)納系數(shù)計算出來。如果所有的零序?qū)Ъ{系數(shù)都不超過健全電網(wǎng)限定的允許值,它就被儲存起來作為相應(yīng)饋線的參考值。當(dāng)任何一條饋線發(fā)生單相接地故障時,就相當(dāng)于產(chǎn)生了一個附加的不對稱電源,這就會導(dǎo)致零序電壓和饋線零序電流的總和量發(fā)生變化。此時,同樣可計算出該條饋線的對地導(dǎo)納系數(shù),比較接地故障前后饋線零序?qū)Ъ{系數(shù)的變化,藉此便可檢出發(fā)生接地故障的饋線.

在中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)中,由導(dǎo)納絕對值和電導(dǎo)兩個判據(jù)構(gòu)成的接地保護,至少有一個判據(jù)始終能滿足檢出接地故障的要求.波蘭研制的導(dǎo)納接地保護裝置,已在國內(nèi)推廣應(yīng)用,到1996年為止,已有多套投入中壓電網(wǎng)運行.九殘流增量接地保護

理論分析表明,在電網(wǎng)發(fā)生單相永久接地故障的情況,若增大消弧線圈的失諧度(或改變限壓電阻的阻值),則只有故障線路中的零序電流(即故障點的殘余電流)會隨之增大。

藉助微機計算速度快、綜合分析和判斷能力強的特點,對失諧度變化前、后各條饋線的零序電流進行實時采集、同步記錄和集中處理,然后通過對比找出殘余電流明顯變化的饋線,便可確定為發(fā)生永久接地故障的線路。

根據(jù)這一物理現(xiàn)象,凡是隨調(diào)式的自動消弧線圈,均可利用殘流增量法構(gòu)成微機接地保護或微機選線裝置。

由調(diào)容式消弧線圈構(gòu)成的此種微機接地保護成套裝置,其主要特點是接地保護與消弧線圈的自動測控系統(tǒng)實現(xiàn)了一體化,經(jīng)過模擬試驗和現(xiàn)場試驗,動作全部正確,已經(jīng)先后在南通、珠海和深圳等一些城市的中壓電網(wǎng)中投入運行。1999年9月獲得國家專利。

此種微機接地保護的原理簡明,計算迅速,依靠檢測殘流的相對量值進行判斷,擺脫了電流互感器等測量誤差的影響,同時可以進行重復(fù)計算和重復(fù)判,所以靈敏度和可靠性都較高。該保護可作用于信號,也可動作于線路跳閘。十本節(jié)小結(jié)

德國中部供電公司(MEAG)在所轄的中性點諧振接地和不接地系統(tǒng)中,采用了多種多樣的方法,對多種接地故障的檢測方案進行了研究,同時進行了50多次的現(xiàn)場試驗,得到的主要結(jié)論為:

(1)所有使用原始技術(shù)數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方法,均不能完全滿足接地保護裝置的啟動和選擇性的要求,而慎重改變故障量值的一些方法,則較為可靠; (2)各種保護裝置的動作成功率,都隨接地故障電阻的增大而降低,當(dāng)故障電阻超過1kΩ

時,傳統(tǒng)繼電保護的可靠性急劇降低;(3)通過適當(dāng)變動失諧度而改變零序電流的方法,可以很好地滿足啟動條件;(4)只有數(shù)字式方法才能利用原始的技術(shù)數(shù)據(jù)測得很高阻值的接地故障的方向和距離。

在本節(jié)所述的各種微機接地保護中,除注入電流信號的保護外,其余的保護都要用到電網(wǎng)在故障時的一些參數(shù)作為啟動條件（多采用基波零序電壓）。

有功電流、負(fù)序電流和諧波電流三種接地保護,主要是依靠檢測相關(guān)電流的絕對值進行判斷,當(dāng)故障線路對應(yīng)的相關(guān)電流不是最大時,還需要增加相位等參數(shù)作為輔助措施。殘余基波有功電流、功率方向和暫態(tài)電流三種接地保護,通過對所檢測的相位進行比較以判別故障線路。

零序?qū)Ъ{系數(shù)、殘余電流增量兩種接地保護,則是藉助檢測相對值,即比較有關(guān)參數(shù)的變化量來檢測故障線路的。

在后者情況下,可以排除測量系統(tǒng)誤差的影響,所以靈敏度和可靠性最高。

缺點：需要知道系統(tǒng)在非故障時的相關(guān)數(shù)據(jù)。

第三節(jié)自動跟蹤補償

自動跟蹤補償裝置一般由驅(qū)動式消弧線圈和自動測控系統(tǒng)配套構(gòu)成,自動完成跟蹤測量和跟蹤補償。當(dāng)補償電網(wǎng)的運行方式改變時,該裝置便自動跟蹤測量電網(wǎng)的電容電流,并將消弧線圈調(diào)諧到合理的補償狀態(tài);或者當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時,迅即將消弧線圈調(diào)諧到接近諧振點的位置運行,使接地電弧瞬間熄滅。

就調(diào)諧方式而論,可分為兩種,在接地故障發(fā)生前,調(diào)整消弧線圈到靠近諧振點運行的,稱為“預(yù)調(diào)式”,在此條件下為使中性點的位移電壓不大于15%額定相電壓,需要串聯(lián)(或并聯(lián))一定數(shù)值的限壓電阻;另一種稱為“隨調(diào)式”,即在正常情況下消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點運行,中性點位移電壓較低,而在接地故障發(fā)生后,迅即調(diào)整到位,故不需加裝限壓電阻。前者可利用機械調(diào)節(jié)或電氣調(diào)節(jié)完成,后者則必須利用電氣調(diào)節(jié)完成。

對于無中性點引出的3-10kV中壓電網(wǎng),補償裝置一般由接地變壓器、消弧線圈和限壓電阻器等構(gòu)成,三者或兩者可以共箱,也可以分體。對于35-66kV的中壓電網(wǎng),因有中性點引出,可省去接地變壓器。一多級有載細(xì)調(diào)消弧線圈

初期的人工調(diào)匝式消弧線圈,只有5個分接頭,欲將殘流的無功分量限制5A以下,一般會遇到困難,后來增加到9個或更多的分接頭。利用有載分接開關(guān)的不同組合,將消弧線圈的可調(diào)分接頭作到15-21個,一般是不困難的。二無級連續(xù)調(diào)節(jié)消弧線圈

無級機械連續(xù)調(diào)節(jié)的消弧線圈,主要有動鐵式和動圈式兩種型式。

1動鐵式

此種無級連續(xù)調(diào)節(jié)的消弧線圈,由于鐵心存在著可調(diào)氣隙,一般說來振動和噪聲較大。只要將鐵心的固定部分形成剛體并規(guī)范可動鐵心的活動范圍,便可將振動與噪聲降低到普通電力變壓器或傳統(tǒng)的消弧線圈的相應(yīng)水平。

世界著名的哈弗萊公司(Haefely)開發(fā)的插棒式消弧線圈,就是動鐵式連續(xù)無級調(diào)節(jié)方式,其設(shè)計原理見圖8-7。此種消弧線圈的補償電流調(diào)節(jié)范圍大,連續(xù)運行時可達1:10，2h運行時可達1:12.5。圖8-7中所示的中置鐵心塊,對改善上下插棒鐵心氣隙周圍的磁場分布狀況,具有顯著的作用,因此,氣隙的調(diào)節(jié)范圍很大。

此種消弧線圈已在歐洲及其他許多國家推廣應(yīng)用,其整體結(jié)構(gòu)如圖8-8所示.法國中壓電網(wǎng)的中性點由低阻抗接地方式改為諧振接地方式后,采用的補償裝置就是這種插棒式消弧線圈。由動鐵式無級連續(xù)調(diào)節(jié)的消弧線圈構(gòu)成的自動跟蹤補償裝置,最早在我國煤礦系統(tǒng)的電纜網(wǎng)絡(luò)中投入運行,收到了顯著的效果。2動圈式

動圈式無級連續(xù)調(diào)節(jié)的消弧線圈,通過調(diào)節(jié)活動線圈對固定線圈的相對位置而改變兩者之間的互感,其原理和結(jié)構(gòu)與動圈式感應(yīng)調(diào)壓器相同。我國80年代初期研制成功的此種充油式消弧線圈,額定容量為180kVA,額定電流調(diào)節(jié)范圍為15-30A,至今已安全運行近20年未發(fā)生異常現(xiàn)象。該產(chǎn)品已于1984年申報國家專利。三、直流助磁式消弧線圈

直流助磁式的消弧線圈是一種"隨調(diào)式"的補償裝置,它的原理是在交流工作繞組內(nèi)設(shè)置一個鐵心磁化段,通過改變直流助磁磁通的大小,以調(diào)節(jié)交流的等值磁導(dǎo).四、磁閥式補償裝置

此種“隨調(diào)式”補償裝置,需要預(yù)先將多個補償電抗值存儲于數(shù)據(jù)庫內(nèi),一旦電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障,由電壓互感器的信號啟動跟蹤測量運算系統(tǒng),通過實測電網(wǎng)的容抗值,

然后在數(shù)據(jù)庫中提取與之對應(yīng)的補償電抗值,控制磁閥式消弧線圈，即可自動實現(xiàn)跟蹤補償。五、可控硅調(diào)節(jié)消弧裝置

1可控硅調(diào)節(jié)消弧變壓器

關(guān)于消弧變壓器的結(jié)構(gòu)和原理,在第二章中已有闡述。主要是將塞流線圈的電感量用可控硅調(diào)節(jié)便是本節(jié)所說可控硅調(diào)節(jié)消弧變壓器。2可控硅調(diào)節(jié)消弧線圈

利用可控硅也可以實現(xiàn)消弧線圈電感的連續(xù)調(diào)節(jié),主要方法是通過改變與消弧線圈部分可調(diào)繞組相并聯(lián)的晶閘管的導(dǎo)通時間來改變消弧線圈的等值電感,達到連續(xù)調(diào)節(jié)補償電流的目的.見圖8-16(a).此種消弧線圈雖然可以提高調(diào)諧精度,但調(diào)諧范圍依然較難擴展.

廣東省電力試驗研究所研制開發(fā)的10.5kV調(diào)感式自動消弧線圈,可以克服這一缺點.原理與變壓器基本相同,但增加了濾波回路見圖8-16(b).

六、調(diào)容式消弧線圈

調(diào)容式自動消弧線圈是在傳統(tǒng)人工調(diào)匣式消弧線圈的基礎(chǔ)上,去除繞組上的分接頭,同時增加一個二次繞組,通過改變接入其中的電容器組數(shù),達到逐級調(diào)節(jié)補償電流的目的.其接線原理如圖8-17所示.當(dāng)電容器組全部投人時,補償電流

;反之,當(dāng)電容器組全部退出時

,可見,其調(diào)節(jié)范圍是相當(dāng)寬的.電容器組數(shù)和容量可按一定的數(shù)學(xué)規(guī)律進行選配,若采用4組電容器,則可提供16個補償電流值;若采用5組電容器,則可提供32個補償電流值;若采用6組電容器,則可提供64個補償電流值,等等.

此種調(diào)容式自動消弧線圈先后在珠海、深圳等地的6～35kV中壓電網(wǎng)投入運行,同時其自動測控系統(tǒng)與殘流增量微機接地保護實現(xiàn)了一體化,這對熄滅接地電弧與檢出接地故障十分有利。八、限壓電阻的選擇

預(yù)調(diào)式自動跟蹤補償?shù)南【€圈，一般需要加裝限壓電阻，限壓電阻可以與消弧線圈串聯(lián)，也可以與之并聯(lián)。由于后者的電壓高、阻值大，設(shè)計與制造比較困難，運行維護也較麻煩，所以現(xiàn)在很少采用，此處不再討論。

目前國產(chǎn)的預(yù)調(diào)式自動消弧線圈，一般多帶有串聯(lián)限壓電阻，其阻值有10、14、40、80、100、320Ω,和370Ω,等多種，阻值相差懸殊，看來不盡合理。

加裝串聯(lián)電阻的主要目的是限制正常運行時的中性點位移電壓和斷線故障時的諧振過電壓，同時也可提高部分微機接地保護裝置的靈敏度。但是，對接地電弧的瞬間熄滅也會帶來一些不利的影響，基于消弧線圈的熄弧原理，在滿足限壓要求的條件下，不僅阻值應(yīng)適當(dāng)減小，并且當(dāng)發(fā)生單相接地故障時也必須在盡可能短的時間內(nèi)將其退出運行。否則，除影響接地電弧的熄滅外，還會降低自動測控系統(tǒng)的靈敏度。

理論分析和運行經(jīng)驗表明，在一般的情況下，對于3～10kV的補償電網(wǎng)，串聯(lián)限壓電阻采用十幾歐姆；35～66kV者，阻值采用數(shù)十歐姆即可滿足要求，否則，應(yīng)當(dāng)采取措施降低不對稱度。對于電纜補償電網(wǎng)來說，阻值還可適當(dāng)降低。九自動測控系統(tǒng)

以上所述不同調(diào)節(jié)方式的可驅(qū)動補償裝置，配以適當(dāng)?shù)淖詣訙y控系統(tǒng)后，即可具有自動跟蹤補償?shù)墓δ?。?dāng)電網(wǎng)運行方式改變時，便可實現(xiàn)對電網(wǎng)接地電容電流的自動跟蹤測量和補償，同時能夠保證調(diào)諧的精度。這樣，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，可使接地電弧瞬間自行熄滅。由于生產(chǎn)廠家的不同，自動測控系統(tǒng)的軟件和硬件也有區(qū)別。但是，都應(yīng)當(dāng)滿足如下的基本要求：

(1)跟蹤測量和跟蹤調(diào)諧要快：當(dāng)電網(wǎng)運行方式改變后，能在較短時間內(nèi)自動啟動并完成跟蹤測量和合理的調(diào)諧；

(2)靈敏度較高：對電網(wǎng)參數(shù)的少量改變，也能及時作出反應(yīng)，以便進行跟蹤；

(3)動作可靠性高：抗電磁干擾能力強，具有自檢功能，動作簡捷準(zhǔn)確，使用壽命較長；

(4)監(jiān)測參數(shù)直觀實用：主要包括電容電流、補償電流(相應(yīng)的分接頭檔位)、殘余電流(或失諧度)和中性點位移電壓等參數(shù)的測量，以及接地故障的自動記錄等，并能自動(液晶)顯示、報警和打??；(5)工作方式靈活：可自動也可手動控制，可獨立也可并聯(lián)運行，可就地控制也可遠(yuǎn)方控制；(6)適用性較廣：應(yīng)能適用于架空線路電網(wǎng)，混合電網(wǎng)和中性點不對稱電壓較低的電纜

電網(wǎng)；(7)定時測控：在電網(wǎng)正常運行的情況下，測控應(yīng)盡量減少調(diào)節(jié)次數(shù)并定時周期進行,不應(yīng)休眠、死機或退出運行；(8)測控保護一體化：測量控制系統(tǒng)與接地保護裝置“兩者合一”,相輔相成，便于瞬間熄滅接地電弧或迅速清除接地故障，等等。能夠避免對消弧線圈進行過于頻繁的調(diào)整。

第四節(jié)需要說明的幾個問題

發(fā)電機是電力系統(tǒng)的原動力,作用十分重要。發(fā)電機在運行中必須具備對突發(fā)性故障的應(yīng)變能力,而發(fā)電機的中性點接地方式與此有密切的關(guān)系。中性點不同接地方式的發(fā)電機,對同一故障的應(yīng)變能力是有區(qū)別的,其中的化解能力較強者,運行可靠性就較高。

發(fā)電機中性點的接地方式,按照其發(fā)展的歷程可劃分為:①中性點直接接地;②中性點經(jīng)低阻抗接地;③中性點不接地;④中性點經(jīng)高電阻接地;⑤中性點經(jīng)消弧線圈(諧振)接地等。

從以上討論的內(nèi)容中可以清楚地看出，由于采用了高新技術(shù)，諧振接地方式的技術(shù)裝備已經(jīng)是今非昔比，面貌一新。在這種情況下，有些問題值得說明如下。一、電阻接地方式問題 我國諧振接地的中壓電網(wǎng)，已經(jīng)有了50年的運行經(jīng)驗，取得了良好的效果。近些年來,

越來越多的城市電網(wǎng)加裝了或正在裝備微機接地保護和自動跟蹤補償裝置，使電網(wǎng)的運行特性得到了進一步的改善。

在諧振接地方式優(yōu)化之前，可以認(rèn)為電阻接地是解決中壓電網(wǎng)中性點接地方式的途徑之一?？墒牵娮杞拥胤绞皆跀?shù)十年的時間內(nèi)，就技術(shù)內(nèi)涵而言，沒有什么實質(zhì)性的進步，

在制定我國的有關(guān)規(guī)程、導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)時，一般都要著重考慮其科學(xué)性、實用性和方向性。大型發(fā)電機的中性點接地方式也同此理，《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》早在80年代初期進行修訂時，就增加了發(fā)電機中性點采用諧振接地方式的明確規(guī)定。二、法國的實踐經(jīng)驗法國中壓電網(wǎng)的中性點，從60年代初采用低阻抗接地方式以來，曾經(jīng)有近30年的歷史。為了滿足電能質(zhì)量不斷提高的要求，1989年法國電力公司(EDF)和法國燃?xì)夤?GDF)明確規(guī)定，從1995年開始，每年達到的目標(biāo)應(yīng)當(dāng)優(yōu)于:(1)1min以上的停電，不多于6次；(2)因延遲重合而帶來的10～15s的停電，不多于30次；(3)因快速重合而帶來的0.3s的停電，不多于70次；(4)累計停電小時不超過3h。同時，為了保障人身安全和適應(yīng)負(fù)荷特性變化等的需要，EDF毅然決定從90年代初開始，將城市和農(nóng)村的純電纜網(wǎng)絡(luò)、混合電網(wǎng)和架空線路電網(wǎng)的中性點，全部改為諧振接地方式運行。

中性點接地方式的全面改造，雖然花費了一定的投資，可是經(jīng)濟效益和社會效益是十分顯著的。三、美國的現(xiàn)狀問題

美國中壓電網(wǎng)的中性點主要采用大電流接地方式，這是由歷史原因形成的。原AIEE明確承認(rèn)諧振接地方式的優(yōu)點而沒有采用，乃因從前的接地保護問題沒有獲得圓滿的解決。因此說過去未采用諧振接地方式，是由于技術(shù)上的原因。

而現(xiàn)在仍保持大電流接地方式，則主要是經(jīng)濟因素。因為美國基本為私營電力企業(yè)，系統(tǒng)的備用容量大，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)好，自動化水平和管理水平高等，故供電可靠率自然也高。根據(jù)1983年CIRED的會議資料，美國的配電網(wǎng)廣泛采用可以過負(fù)荷50%～70%的變壓器，配電網(wǎng)、站裝有大量的可調(diào)電容器組作為無功電源，等等。顯然，在此情況下改變中性點接地方式是不合算、不必要的。但是，大電流接地系統(tǒng)中的人身安全，依然受到較大的威脅，統(tǒng)計資料說明不容樂觀，而低壓設(shè)備的絕緣水平雖然可以提高，也畢竟不是上策。四、日本的變遷問題

日本過去的情況與德國相同，電力系統(tǒng)的中性點主要采用諧振接地方式。它在侵華期間，從我國的東北到海南島，對3～154kV電網(wǎng)的中性點就是如此處理的。日本在二戰(zhàn)失敗后，美國作為戰(zhàn)勝國進駐日本，由于美國的電力設(shè)備大量地傾銷并占領(lǐng)日本市場，在這種情況下，相應(yīng)的大電流接地方式便隨之進入日本，到了1947年時，在22～77kV的電網(wǎng)中，中性點