浅析消弧线圈在电网应用中出现的问题

浅析消弧线圈在电网应用中出现的问题

【摘 要】本文通过对6-66kV配电网中电容电流的分析，阐述了消弧线圈在城乡配电网中应用的必要性，并结合实际生产过程中遇到的问题，阐明由于消弧线圈的工作原理、容量选择等方面可能给电网运行造成的问题，浅析了应如何尽量避免事故的发生保证电网的安全运行。

【关键词】消弧线圈；自动调谐；电容电流；接地变压器；中性点

随着国民经济的不断发展和电力系统的不断完善，电力系统的安全运行及供电的可靠性已显得越来越重要，而中性点接地方式的选择是直接影响以上两个指标的重要因素。我国6-66kV的配电网中大多采用中性点不接地运行方式，这种方式允许在发生单相接地故障时短时间内带故障运行，从而大大提高了系统供电的可靠性。但由于城乡电网的扩大及电缆出线的增多，系统对地电容电流急剧增加，单相接地故障后流经故障点的电流较大，电弧不易熄灭，容易产生间隙性弧光接地过电压，同时由于电磁式电压互感器铁芯饱和时容易引起谐振过电压，导致事故跳闸率上升。

因此为解决上述问题，我们在电网中采用谐振接地方式，即在中性点装设消弧线圈，当发生单相接地时，消弧线圈产生的感性电流补偿了故障点的电容电流，从而使故障点的残流变小达到自然熄弧。所以，电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中明确规定：3-10kV架空线路构成的系统和所有35、66kV电网，当单相接地故障电流大于10A时，中性点应装设消弧线圈，3-10kV电缆线路构成的系统，当单相接地故障电流大于30A时，中性点应装设消弧线圈。

现在，我们应用到电网中的消弧线圈自动调谐装置具有实时检测系统中的电容电流，自动调节消弧线圈的档位等等诸多优点，但是有部分在电网中运行的自动调谐装置存在隐患，下面我就结合潍坊一个实例浅析一下消弧线圈在电网应用中出现的几个问题。

事故经过：2011年4月8日13时20分左右，工作人员接到电话通知：110kV某变电站110kV内桥100开关跳闸，110kV、10kV一段母线失压，无保护动作信息。13时30分左右保护人员到达现场了解了事故的经过：“故障发生后，现场仅发#1主变110kV侧高后备保护电压回路断线信号，内桥100开关分闸。”而监控中心在13时6分秒时记录的信息是“直流系统合母、控母过欠压动作，绝缘异常、动作，交流电源故障动作，整流模块故障动作，预告总信号动作，所用电屏#1进线电源消失，UPS故障或异常，10kV空开跳闸及加热器回路故障，10kVII段母线接地告警，100开关分闸”。

事故分析：继电保护人员与运行人员共同对控制室内设备进行了巡视检查，在检查中发现充电机屏内的DZWM-2型直流设备监控装置的直流电源空气开关在分位，在检查设备无问题后，将电源空气开关送上，此时设备发“直流系统接

地”信号。保护人员于是用直流接地选线仪查找直流接地点，排除了馈线屏内所有馈线接地的可能后，便将接地点锁定在蓄电池及直流设备监控装置上，当用排除法对监控装置进行检查时，接地信号消失，随后对监控中心故障时记录的“直流系统合母、控母过欠压动作，绝缘异常、动作，交流电源故障动作，整流模块故障动作”信息进行现场模拟时发现其是在监控装置的直流电源空气开关脱扣时发出的，即直流电源空气开关脱扣在先。当天晚上继电保护人员针对现有的监控信息制定了下一步的检查方案，一组针对10kVII段母线接地告警信息对10kV设备进行全面检查，二组针对内桥100开关分闸检查100开关及相关二次回路，三组针对监控装置的直流电源空气开关脱扣查找原因。检查过程中，一组发现10kVII段自动调谐接地补偿装置的交直流熔断器熔断，在对熔断原因进行检查时发现一只DZY-208型（ZJ1）中间继电器节点和一只DX-31B信号继电器线圈烧损，进一步检查后发现10kVII段消弧线圈阻尼电阻断线、电阻自动控制接触器主触点与直流线圈绝缘电阻为零、中性点PT二次短路、110kV内桥100开关汇控柜信号负电源对地绝缘击穿。

根据现场实际情况，继电保护人员结合控制回路图对事故进行了分析：

1、故障是由中性点阻尼电阻断线引起的。一次系统的阻尼电阻保护过流控制出口继电器ZC2动作是由二次系统中的直流线圈回路启动的，ZC2的一次、二次回路在同一个模块即阻尼电阻保护控制开关内，当阻尼电阻断线后，10kV系统接地或不平衡产生的高电压导致PT二次短路，烧毁了继电器，同时击穿了距离很近的直流接触器线圈串入了直流回路，在直流回路中产生危及直流设备绝缘的高电压，击穿绝缘相对薄弱的回路。

2、监控装置的直流电源空气开关脱扣就是由于直流系统过电压造成的。

3、110kV内桥100开关跳闸是由于开关汇控柜内直流回路过电压对地绝缘低击穿造成的。

综上所述，我们不难发现这种消弧线圈自动调谐装置在电网运行中存在的问题。为了保证电网的安全可靠运行，我们应该采取什么样的防范措施呢？下面我谈一下自己的几点见解。

1、我们如果要从本质上解决的话就是应用新的设计原理的设备，比如消弧线圈阻尼电阻的保护使用大功率的可控硅，当发生单相接地故障时依靠阻尼电阻自身电压触发，使阻尼电阻迅速被短接，短接时间远远小于1毫秒，故障消失后，可控硅过零自然关断。这种方式不需要将交流和直流电源接入阻尼电阻箱，保证了一次、二次完全隔离，避免一次高压通过阻尼电阻箱串到工作电源造成重大事故的可能性。

2、对已应用此类可能发生故障的设备，如果原设备可以加以改进的话，我们就将启动阻尼箱保护出口的接触器更换为交流接触器。

3、平时工作中，我们要及时跟踪及测量系统电容电流，若消弧线圈在最大

补偿电流单位运行时而脱谐度仍小于15%，说明消弧线圈容量不能满足要求，应及时报请有关部门处理。

4、我们还要注意检查检查阻尼箱的容量是否与系统匹配，容量不足时更换大容量的阻尼箱，定期检查消弧线圈阻尼电阻保护控制器的接触器工作是否正常，并且尽量缩短阻尼电阻工作时间。