黎林（攀钢集团攀枝花钢钒有限公司能源动力中心，四川攀枝花　617000）



可控消弧线圈增容改造在攀钢电网中的应用

黎林
（攀钢集团攀枝花钢钒有限公司能源动力中心，四川攀枝花617000）

【摘要】随着配电网发展，攀钢新冶炼变电站10 kV可控消弧线圈出现容量不足的问题，影响系统设备运行安全。通过对现状深入分析，提出了以可控消弧线圈装置自动跟踪计算的电容电流为数据依据，并通过调整配电网运行方式找到最大电容电流值和工程计算共同核算消弧线圈增加容量的方法。实际应用结果表明，该方法简单、实用、有效。

【关键词】可控；消弧线圈；增容；电容电流

1　引言

攀钢10 kV、6 kV配电网为小电流接地系统，采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。攀钢新冶炼变电站10 kV系统在2005年增设KD-XH型可控消弧系统及DDS-02E型小电流接地选线装置以来，设备运行稳定，但随着攀钢建设发展的需要和供电负荷的增加，新冶炼变电站10 kV出线大多数为电缆出线，10 kV配电网络中单相接地电容电流急剧增加，可控消弧线圈出现容量不足的情况。

在正常运行方式下，10 kVⅠ段上1#消弧线圈处于接近额定补偿容量的欠补偿状态，影响消弧线圈的灭弧功能，若配电网络负荷变化使系统电容电流接近额定补偿容量时，极有可能会进入全补偿状态（即电压谐振状态）引起电力系统谐振；10 kVⅡ段2#消弧线圈在1#主变故障时处于欠补偿状态，因此要考虑10 kV消弧系统的增容改造。

2　新冶炼10 kV系统现状

新冶炼变电站，主要向炼铁烧结系统、四高炉和新三高炉供电，在保公司炼铁系统生产和能动中心发电机组发电的地位十分重要。该变电站有1#、2#两台110/10/6 kV主变和3#、4#主变（110/10 kV，其中3#主变专供电动鼓风站一段母线），10 kV系统有Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅳ段共五段母线，分别由1#、2#、4#主变供电，站内10 kV系统各段母线所带馈出回路见图1，系统运行方式见表1。

新冶炼变电站10 kVⅠ-1段、Ⅱ-1段各设有一台消弧装置（KD-XH-400/10.5，最大补偿电流66 A，分别为1#消弧装置和2#消弧装置）和小电流接地选线装置（DDS-02E）；10 VⅣ段设有一台小电流接地选线装置（DDS-02E），未设置消弧装置。目前新冶炼变电站站内10 kV系统在不同运行方式下现有1#、2#消弧装置运行显示的信息见表2。

图1　新冶炼变电站站内10 kV系统运行方式图

表1　10 kV系统运行方式表

表2　现有1#、2#消弧装置运行显示的信息

存在问题：

（1）正常运行方式下，1#消弧装置补偿10 kVⅠ段母线，欠补偿；2#消弧装置补偿10 kVⅡ段母线，过补偿；10 kVⅣ段母线未补偿。

（2）1#主变故障或检修，2#消弧装置补偿10 kV Ⅰ-2、Ⅱ-1、Ⅱ-2段母线，欠补偿；1#消弧装置补偿10 kVⅠ-1、Ⅳ段母线处于过补偿。

（3）2#主变故障或检修，1#消弧装置、2#消弧装置共同补偿10 kVⅠ、Ⅱ段，均为过补偿；10 kVⅣ段母线未补偿。

（4）4#主变故障或检修，10 kV 1#消弧装置补偿Ⅰ、Ⅳ段，欠补偿；2#消弧装置补偿Ⅱ段，过补偿。

3　消弧系统运行分析

装设消弧线圈可以使接地故障容性电流减少，利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流。唯一的解决方案是增加消弧线圈的补偿容量，避免欠补偿、全补偿的工况出现[1]。

3.1单相接地电容电流的计算

根据目前10 kV系统高压电缆馈出回路及10 kV下级站所馈出电缆，通过工程计算法[2]得出各段接地电容电流值见表3，不同运行方式下的接地电容电流值见表4。

表3　新冶炼变电站10 kV系统接地电容电流

表4　不同运行方式下的接地电容电流

对表2与表4中不同运行方式下的接地电容电流比较，可以看到，消弧装置运行显示值略小于工程计算值，其相差不大（＜8 A）。

3.2单相接地电容电流的补偿

发电机额定电压为10.5 kV，发电机容量为50～100 MW的系统的单相接地故障电容电流超过3 A或无发电机系统的3～10 kV电缆线路构成的系统单相接地故障电容电流超过30 A时中性点不接地系统采用消弧线圈接地方式，消弧补偿采用过补偿[2]。

3.3消弧线圈容量的确定

消弧线圈的容量应根据系统5～10年的发展规划确定，并应按下式计算[3]：

式中，W——消弧线圈的容量，kVA；

Ic——接地电容电流，A；

Un——系统标称电压，kV。

Ic接地电容电流值按表4取值，其对应消弧线圈补偿容量见表5。

4　可控消弧线圈增容应用

表5　不同运行方式下的消弧线圈容量

KD-XH型可控消弧系统是广州智光电气有限公司产品，采用高短路阻抗变压器式可控消弧线圈和大功率可控硅技术，配以新型控制器和单相接地故障检测装置，可实时跟踪配电网，对瞬时性单相接地故障具有极佳的快速补偿效果而确保能消除，对非瞬时性单相接地故障能快速（远小于10 s）判断故障线路并跳闸（可选）。

新冶炼变电站10 kV系统消弧系统结构见图2。

图2　新冶炼变电站10 kV消弧系统主接线图

以实效、经济、便利为目标，具体增容方案如下：

（1）将1#消弧装置补偿容量增容至800 kVA（最大补偿电流132 A），满足4#主变故障或检修时1#消弧装置的最大补偿要求。1#消弧装置现有馈出间隔利旧，不进行改造，继电保护重新计算、调试。

（2）将2#消弧装置补偿容量增容至630 kVA（最大补偿电流104 A），满足1#主变故障或检修时2#消弧装置的最大补偿要求。2#消弧装置现有馈出间隔利旧，不进行改造，继电保护重新计算、调试。

（3）经与厂家研究，

中心屏内KZ-IIB型消弧控制器硬件利旧，软件升级。另外，1#、2#消弧装置共用该控制器（一控二方式），在触发可控硅导通角时，两个通道都会下发触发脉冲，为避免运行消弧可控硅导通后与电力系统产生谐振，所以在做消弧试验时应将运行消弧的触发线在中心屏端子上解掉，试验完毕后恢复。

（4）小电流接地选线装置利旧。

（5）10 kV系统Ⅳ段电容电流未超过30 A（目前计算电容电流为21.35 A，见表4），发电机容量未达到50 MW（3#高炉TRT额定容量为6 MW），可暂不考虑10 kV系统Ⅳ段增设消弧补偿装置。为提高3#高炉TRT运行可靠性，在发电机继电保护中增设100%定子接地保护（功能为停机）。

5　结束语

目前新冶炼变电站10 kV可控消弧线圈增容改造已完成，1#、2#消弧装置和小电流接地选线装置运行稳定，在几次主变检修过程中均处于过补偿状态。设备改造与运行状况效果显著。

采用自动跟踪的可控消弧线圈装置能够自动跟踪系统电容电流的变化，通过对系统中性点电压和消弧线圈补偿电流的监测，依靠状态方程计算系统电容电流，实现自动跟踪[4]。如果运行的消弧线圈容量不能够满足电网发展的需要，可以根据消弧线圈控制器上显示的电容电流值进行监测，通过不同的供电运行方式核实最大电容电流值，并按电容电流工程计算法校核，是消弧线圈增容改造依据的有效手段，值得大力推广应用。

[参考文献]

[1]郭红梅.自动调谐消弧线圈容量不足的改进方法[J].企业技术开发，2013，32（12）.

[2]陈立军. 10 kV配电网单相接地电容电流的工程计算法探讨[J].继电器，2006，34（15）.

[3]DL/T620-1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].

[4]刘义华，王建忠.中压电网经消弧线圈接地的补偿容量[J].供用电，2007，24（2）.

燃气

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

作者简介：黎林（1981-），男，2004年毕业于沈阳工业大学电气工程及其自动化专业，电气工程师，现从事继电保护和电气运行管理工作。

收稿日期；2015－05－12

【中图分类号】TM864

【文献标识码】B

【文章编号】1006-6764(2015)10-0007-03