CN103746395A - 改善经消弧线圈接地小接地电流系统电压不平衡方法 - Google Patents

Abstract

改善经消弧线圈接地小接地电流系统电压不平衡方法，它涉及中低压供电系统电压不平衡。它为了解决现有的供电系统由于投入消弧线圈的原因，导致系统的电压不平衡的问题。采用中性点位移电压来增大电网阻尼率d或者是增大电网脱谐度V实现电网的电压平衡。它可用于供电系统中。

Description

改善经消弧线圈接地小接地电流系统电压不平衡方法

技术领域

本发明涉及一种改善经消弧线圈接地小接地电流系统电压不平衡方法。

背景技术

目前，我国的城市配电网的中低压供电系统大部分为中性点不接地即小电流接地系统，近些年来随着经济的发展，6-66kV配电网不断发展，电缆线路占配电线路的比例日益增大，系统电容电流显著增加，当发生接地故障时不能不考虑电容电流严重加大对系统造成的危害，因此普遍配备安装了消弧线圈装置。本身由于线路参数的原因，就导致了系统电压有三相不平衡的现象，同时又由于消弧线圈投入后会对系统中性点不平衡电压放大，从而造成母线电压不平衡或不平衡度加剧成为一个较普遍的问题。

根据《电力系统电压质量和无功电力管理规定》要求，电压质量是电能质量的重要指标之一，电力企业要保证系统的电压质量，降低电网损耗，向用户提供电压质量合格的电能。电压不平衡度有着明确规定，消弧线圈接地系统，在正常运行情况下，中性点的长时间电压位移不应超过系统标称相电压的15%。综述以上原因我们不得不深入研究并整改这一问题，为保证电网能够长期处在高效可靠的运行状态，我们成立了项目小组，以220kV巴彦变66kV系统为试点进行分析和方案实施测试工作。

现有的供电系统由于投入消弧线圈的原因，导致系统的电压不平衡的问题。

发明内容

本发明是为了解决现有的供电系统由于投入消弧线圈的原因，导致系统的电压不平衡的问题，而提出了改善经消弧线圈接地小接地电流系统电压不平衡方法。

改善经消弧线圈接地小接地电流系统电压不平衡方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、运行220kV变66kV电站的消弧线圈接地系统，通过设置消弧线圈的残留值，调节电网脱谐度ν或者电网阻尼率d，使电网的中性点位移电压趋于平衡；

步骤二、计算电站电网的中性点位移电压，其具体方法为：

根据三相对地电容Ca、Cb、Cc，获得电网不对称度

${\stackrel{\·}{K}}_{C0}=\frac{C_a+{\mathrm{\α}}^2{C}_b+\mathrm{\α}{C}_c}{C_a+C_b+C_c}$

式中，

j为复数运算中虚部单位；

采用公式：

$d=\frac{1}{R_0\mathrm{\ω}(C_a+C_b+C_c)}$

获得电网阻尼率d，

式中，

R₀为中性点等值电阻，ω为消弧线圈接地系统的角速度；R为消弧线圈接地系统的A、B、C三相的泄漏电阻，R_L为消弧线圈有功损耗的等值电阻，

根据公式：

$v=\frac{\mathrm{\ω}(C_a+C_b+C_c)-1/\mathrm{\ωL}}{\mathrm{\ω}(C_a+C_b+C_c)}=\frac{I_C-I_L}{I_C}$

获得电网脱谐度ν，

式中，L为消弧线圈的等值电感，I_L为消弧线圈产生的电感电流，I_C为接地电容电流，

根据公式：

${\stackrel{\·}{U}}_0=\frac{\mathrm{j\ω}(C_a+{\mathrm{\α}}^2{C}_b+\mathrm{\α}{C}_c)}{\mathrm{j\ω}(C_a+C_b+C_c)-j\left(\frac{1}{\mathrm{\ωL}}\right)+\frac{1}{R_0}}{\stackrel{\·}{E}}_A=-\frac{{\stackrel{\·}{K}}_{c0}}{v-\mathrm{jd}}{\stackrel{\·}{E}}_A$

获得中性点位移电压为 ${\stackrel{\·}{U}}_0=\frac{U_N}{\sqrt{v^2+d^2}},$

式中，U_N为消弧线圈未投入时中性点不平衡电压，

为接地相相电压。

步骤三、根据步骤二获得的中性点位移电压调节中性点位移电压方程中的电网脱谐度ν或者电网阻尼率d；使消弧线圈的残留值接近下限值2.11A，中性点位移电压趋于平衡，实现消弧线圈接地小接地电流系统的电压平衡。

本发明中当消弧线圈投入后，通过调节中性点位移电压方程中的电网阻尼率d或者是电网脱谐度V实现电网的电压平衡。它可用于供电系统中。

附图说明

图1是本发明中消弧线圈接地系统正常运行时的等值电路图，其中，

为A相的接地相相电流，

为B相的接地相相电流，为C相的接地相相电流，为消弧线圈的接地相相电流，Ra、Rb、Rc为各相泄漏电阻，如果三相电源电势对称，且各相泄漏电阻相等为R。

具体实施方式

具体实施方式一、本实施方式所述的改善经消弧线圈接地小接地电流系统电压不平衡方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、运行220kV变66kV电站的消弧线圈接地系统，通过设置消弧线圈的残留值，调节电网脱谐度ν或者电网阻尼率d，使电网的中性点位移电压趋于平衡；

步骤二、计算电站电网的中性点位移电压，其具体方法为：

根据三相对地电容Ca、Cb、Cc，获得电网不对称度

${\stackrel{\·}{K}}_{C0}=\frac{C_a+{\mathrm{\α}}^2{C}_b+\mathrm{\α}{C}_c}{C_a+C_b+C_c}$

式中，

j为复数运算中虚部单位；

采用公式：

$d=\frac{1}{R_0\mathrm{\ω}(C_a+C_b+C_c)}$

获得电网阻尼率d，

式中，R₀为中性点等值电阻，ω为消弧线圈接地系统的角速度；R为消弧线圈接地系统的A、B、C三相的泄漏电阻，R_L为消弧线圈有功损耗的等值电阻，

根据公式：

$v=\frac{\mathrm{\ω}(C_a+C_b+C_c)-1/\mathrm{\ωL}}{\mathrm{\ω}(C_a+C_b+C_c)}=\frac{I_C-I_L}{I_C}$

获得电网脱谐度ν，

式中，L为消弧线圈的等值电感，I_L为消弧线圈产生的电感电流，I_C为接地电容电流，

根据公式：

${\stackrel{\·}{U}}_0=\frac{\mathrm{j\ω}(C_a+{\mathrm{\α}}^2{C}_b+\mathrm{\α}{C}_c)}{\mathrm{j\ω}(C_a+C_b+C_c)-j\left(\frac{1}{\mathrm{\ωL}}\right)+\frac{1}{R_0}}{\stackrel{\·}{E}}_A=-\frac{{\stackrel{\·}{K}}_{c0}}{v-\mathrm{jd}}{\stackrel{\·}{E}}_A$

获得中性点位移电压为 ${\stackrel{\·}{U}}_0=\frac{U_N}{\sqrt{v^2+d^2}},$

式中，U_N为消弧线圈未投入时中性点不平衡电压，

为接地相相电压。

步骤三、根据步骤二获得的中性点位移电压调节中性点位移电压方程中的电网脱谐度ν或者电网阻尼率d；使消弧线圈的残留值接近下限值2.11A，中性点位移电压趋于平衡，实现消弧线圈接地小接地电流系统的电压平衡。

本实施方式中，在电网阻尼率一定的情况下，消弧线圈接地系统中性点电压的大小与脱谐度有关。脱谐度越小，中性点电压越高；脱谐度等于零即谐振补偿时，中性点电压最高。脱谐度愈小,放大作用愈强。所以加装消弧线圈后，对中性点位移电压起到了放大作用，造成系统电压的不平衡；如果消弧线圈未投入前系统已经不平衡，投入消弧线圈后，将加剧系统的不平衡。

具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一所述的改善经消弧线圈接地小接地电流系统电压不平衡方法的不同点在于，调节步骤三中的中性点位移电压方程中的电网脱谐度ν或者电网阻尼率d是根据增大电网脱谐度ν或者电网阻尼率d实现的。

实现本发明的一个具体实施例为：对220kV巴彦变电站66kV的消弧线圈接地系统停电，将220kV变66kV电站的消弧线圈接地系统的巴大甲22km、巴大乙22km、巴利线22km、巴风线17.105km以及巴龙线14.48km四条长线路分别进行A、B、C三相导线的调整，使A、B、C三相导线对地电容平衡，实现消弧线圈接地小接地电流系统的电压平衡。

本发明中，220kV巴彦变电站66kV系统电压现状：

当消弧线圈投入后加剧了电压不平衡度，此时消弧线圈的实际运行情况如下：

系统电容电流（A）	线圈档位	补偿电流（A）	残流（A）
				50.96	5档	52.97	2.11

改进前消弧线圈运行情况：

根据消弧线圈厂家说明，可以设置残流上限于下限值，当实际残流接近下限值时为补偿效果最优。但是如果下限值设定过低会造成线圈工作点接近谐振点，脱谐度接近零，根据公式 ${\stackrel{\·}{U}}_0=\frac{\mathrm{j\ω}(C_a+{\mathrm{\α}}^2{C}_b+\mathrm{\α}{C}_c)}{\mathrm{j\ω}(C_a+C_b+C_c)-j\left(\frac{1}{\mathrm{\ωL}}\right)+\frac{1}{R_0}}{\stackrel{\·}{E}}_A=-\frac{{\stackrel{\·}{K}}_{c0}}{v-\mathrm{jd}}{\stackrel{\·}{E}}_A$ 及 ${\stackrel{\·}{U}}_0=\frac{U_N}{\sqrt{v^2+d^2}}$ 可知，为减小中性点位移电压，要么增大脱谐度，要么采取措施增大阻尼电阻值。根据巴彦变66kV消弧线圈的实际特点，决定采用增大系统脱谐度的方法。重设装置残流范围，即在电容电流不变的前提下增大系统的残流。结合《DL/T620-1997,交流电气装置过电压保护和绝缘配合》规程“消弧线圈接地系统故障点的残余电流不宜超过10A，必要时可将系统分区运行。消弧线圈宜采用过补偿运行方式。”规定，将消弧线圈残流值设定范围为“6-10A”，仍采用过补偿运行方式。

系统电容电流（A）	线圈档位	补偿电流（A）	残流（A）
				50.96	6档	57.97	7.11

改进后消弧线圈运行情况：

改进后系统电压情况：

同时，分别对巴大甲22km、巴大乙22km、巴利线22km、巴风线17.105km以及巴龙线14.48km进行停电换相改造，虽然此项工程较庞大，但为系统长期运行考虑必须进行改造，需要通过为期近3个月的时间完成了线路换相的改造工作。

Claims (2)

1.改善经消弧线圈接地小接地电流系统电压不平衡方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、运行220kV变66kV电站的消弧线圈接地系统，通过设置消弧线圈的残留值，调节电网脱谐度ν或者电网阻尼率d，使电网的中性点位移电压趋于平衡；

步骤二、计算电站电网的中性点位移电压，其具体方法为：

根据三相对地电容Ca、Cb、Cc，获得电网不对称度

${\stackrel{\·}{K}}_{C0}=\frac{C_a+{\mathrm{\α}}^2{C}_b+\mathrm{\α}{C}_c}{C_a+C_b+C_c}$

式中，j为复数运算中虚部单位；

采用公式：

$d=\frac{1}{R_0\mathrm{\ω}(C_a+C_b+C_c)}$

获得电网阻尼率d，

式中，

R₀为中性点等值电阻，ω为消弧线圈接地系统的角速度；R为消弧线圈接地系统的A、B、C三相的泄漏电阻，R_L为消弧线圈有功损耗的等值电阻，

根据公式：

$v=\frac{\mathrm{\ω}(C_a+C_b+C_c)-1/\mathrm{\ωL}}{\mathrm{\ω}(C_a+C_b+C_c)}=\frac{I_C-I_L}{I_C}$

获得电网脱谐度ν，

式中，L为消弧线圈的等值电感，I_L为消弧线圈产生的电感电流，I_C为接地电容电流，

根据公式：

${\stackrel{\·}{U}}_0=\frac{\mathrm{j\ω}(C_a+{\mathrm{\α}}^2{C}_b+\mathrm{\α}{C}_c)}{\mathrm{j\ω}(C_a+C_b+C_c)-j\left(\frac{1}{\mathrm{\ωL}}\right)+\frac{1}{R_0}}{\stackrel{\·}{E}}_A=-\frac{{\stackrel{\·}{K}}_{c0}}{v-\mathrm{jd}}{\stackrel{\·}{E}}_A$

获得中性点位移电压为 ${\stackrel{\·}{U}}_0=\frac{U_N}{\sqrt{v^2+d^2}},$

式中，U_N为消弧线圈未投入时中性点不平衡电压，

为接地相相电压。

步骤三、根据步骤二获得的中性点位移电压调节中性点位移电压方程中的电网脱谐度ν或者电网阻尼率d；使消弧线圈的残留值接近下限值2.11A，中性点位移电压趋于平衡，实现消弧线圈接地小接地电流系统的电压平衡。

2.根据权利要求1所述的改善经消弧线圈接地小接地电流系统电压不平衡方法，其特征在于，调节步骤三中的中性点位移电压方程中的电网脱谐度ν或者电网阻尼率d是根据增大电网脱谐度ν或者电网阻尼率d实现的。