可控消弧線圈增容改造在攀鋼電網(wǎng)中的應用

黎林（攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司能源動力中心，四川攀枝花　617000）

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可控消弧線圈增容改造在攀鋼電網(wǎng)中的應用

黎林
（攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司能源動力中心，四川攀枝花617000）

【摘要】隨著配電網(wǎng)發(fā)展，攀鋼新冶煉變電站10 kV可控消弧線圈出現(xiàn)容量不足的問題，影響系統(tǒng)設備運行安全。通過對現(xiàn)狀深入分析，提出了以可控消弧線圈裝置自動跟蹤計算的電容電流為數(shù)據(jù)依據(jù)，并通過調(diào)整配電網(wǎng)運行方式找到最大電容電流值和工程計算共同核算消弧線圈增加容量的方法。實際應用結(jié)果表明，該方法簡單、實用、有效。

【關(guān)鍵詞】可控；消弧線圈；增容；電容電流

1　引言

攀鋼10 kV、6 kV配電網(wǎng)為小電流接地系統(tǒng)，采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。攀鋼新冶煉變電站10 kV系統(tǒng)在2005年增設KD-XH型可控消弧系統(tǒng)及DDS-02E型小電流接地選線裝置以來，設備運行穩(wěn)定，但隨著攀鋼建設發(fā)展的需要和供電負荷的增加，新冶煉變電站10 kV出線大多數(shù)為電纜出線，10 kV配電網(wǎng)絡中單相接地電容電流急劇增加，可控消弧線圈出現(xiàn)容量不足的情況。

在正常運行方式下，10 kVⅠ段上1#消弧線圈處于接近額定補償容量的欠補償狀態(tài)，影響消弧線圈的滅弧功能，若配電網(wǎng)絡負荷變化使系統(tǒng)電容電流接近額定補償容量時，極有可能會進入全補償狀態(tài)（即電壓諧振狀態(tài)）引起電力系統(tǒng)諧振；10 kVⅡ段2#消弧線圈在1#主變故障時處于欠補償狀態(tài)，因此要考慮10 kV消弧系統(tǒng)的增容改造。

2　新冶煉10 kV系統(tǒng)現(xiàn)狀

新冶煉變電站，主要向煉鐵燒結(jié)系統(tǒng)、四高爐和新三高爐供電，在保公司煉鐵系統(tǒng)生產(chǎn)和能動中心發(fā)電機組發(fā)電的地位十分重要。該變電站有1#、2#兩臺110/10/6 kV主變和3#、4#主變（110/10 kV，其中3#主變專供電動鼓風站一段母線），10 kV系統(tǒng)有Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅳ段共五段母線，分別由1#、2#、4#主變供電，站內(nèi)10 kV系統(tǒng)各段母線所帶饋出回路見圖1，系統(tǒng)運行方式見表1。

新冶煉變電站10 kVⅠ-1段、Ⅱ-1段各設有一臺消弧裝置（KD-XH-400/10.5，最大補償電流66 A，分別為1#消弧裝置和2#消弧裝置）和小電流接地選線裝置（DDS-02E）；10 VⅣ段設有一臺小電流接地選線裝置（DDS-02E），未設置消弧裝置。目前新冶煉變電站站內(nèi)10 kV系統(tǒng)在不同運行方式下現(xiàn)有1#、2#消弧裝置運行顯示的信息見表2。

圖1　新冶煉變電站站內(nèi)10 kV系統(tǒng)運行方式圖

表1　10 kV系統(tǒng)運行方式表

表2　現(xiàn)有1#、2#消弧裝置運行顯示的信息

存在問題：

（1）正常運行方式下，1#消弧裝置補償10 kVⅠ段母線，欠補償；2#消弧裝置補償10 kVⅡ段母線，過補償；10 kVⅣ段母線未補償。

（2）1#主變故障或檢修，2#消弧裝置補償10 kV Ⅰ-2、Ⅱ-1、Ⅱ-2段母線，欠補償；1#消弧裝置補償10 kVⅠ-1、Ⅳ段母線處于過補償。

（3）2#主變故障或檢修，1#消弧裝置、2#消弧裝置共同補償10 kVⅠ、Ⅱ段，均為過補償；10 kVⅣ段母線未補償。

（4）4#主變故障或檢修，10 kV 1#消弧裝置補償Ⅰ、Ⅳ段，欠補償；2#消弧裝置補償Ⅱ段，過補償。

3　消弧系統(tǒng)運行分析

裝設消弧線圈可以使接地故障容性電流減少，利用消弧線圈的感性電流補償接地故障時的容性電流。唯一的解決方案是增加消弧線圈的補償容量，避免欠補償、全補償?shù)墓r出現(xiàn)[1]。

3.1單相接地電容電流的計算

根據(jù)目前10 kV系統(tǒng)高壓電纜饋出回路及10 kV下級站所饋出電纜，通過工程計算法[2]得出各段接地電容電流值見表3，不同運行方式下的接地電容電流值見表4。

表3　新冶煉變電站10 kV系統(tǒng)接地電容電流

表4　不同運行方式下的接地電容電流

對表2與表4中不同運行方式下的接地電容電流比較，可以看到，消弧裝置運行顯示值略小于工程計算值，其相差不大（＜8 A）。

3.2單相接地電容電流的補償

發(fā)電機額定電壓為10.5 kV，發(fā)電機容量為50～100 MW的系統(tǒng)的單相接地故障電容電流超過3 A或無發(fā)電機系統(tǒng)的3～10 kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)單相接地故障電容電流超過30 A時中性點不接地系統(tǒng)采用消弧線圈接地方式，消弧補償采用過補償[2]。

3.3消弧線圈容量的確定

消弧線圈的容量應根據(jù)系統(tǒng)5～10年的發(fā)展規(guī)劃確定，并應按下式計算[3]：

式中，W——消弧線圈的容量，kVA；

Ic——接地電容電流，A；

Un——系統(tǒng)標稱電壓，kV。

Ic接地電容電流值按表4取值，其對應消弧線圈補償容量見表5。

4　可控消弧線圈增容應用

表5　不同運行方式下的消弧線圈容量

KD-XH型可控消弧系統(tǒng)是廣州智光電氣有限公司產(chǎn)品，采用高短路阻抗變壓器式可控消弧線圈和大功率可控硅技術(shù)，配以新型控制器和單相接地故障檢測裝置，可實時跟蹤配電網(wǎng)，對瞬時性單相接地故障具有極佳的快速補償效果而確保能消除，對非瞬時性單相接地故障能快速（遠小于10 s）判斷故障線路并跳閘（可選）。

新冶煉變電站10 kV系統(tǒng)消弧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2　新冶煉變電站10 kV消弧系統(tǒng)主接線圖

以實效、經(jīng)濟、便利為目標，具體增容方案如下：

（1）將1#消弧裝置補償容量增容至800 kVA（最大補償電流132 A），滿足4#主變故障或檢修時1#消弧裝置的最大補償要求。1#消弧裝置現(xiàn)有饋出間隔利舊，不進行改造，繼電保護重新計算、調(diào)試。

（2）將2#消弧裝置補償容量增容至630 kVA（最大補償電流104 A），滿足1#主變故障或檢修時2#消弧裝置的最大補償要求。2#消弧裝置現(xiàn)有饋出間隔利舊，不進行改造，繼電保護重新計算、調(diào)試。

（3）經(jīng)與廠家研究，

中心屏內(nèi)KZ-IIB型消弧控制器硬件利舊，軟件升級。另外，1#、2#消弧裝置共用該控制器（一控二方式），在觸發(fā)可控硅導通角時，兩個通道都會下發(fā)觸發(fā)脈沖，為避免運行消弧可控硅導通后與電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧振，所以在做消弧試驗時應將運行消弧的觸發(fā)線在中心屏端子上解掉，試驗完畢后恢復。

（4）小電流接地選線裝置利舊。

（5）10 kV系統(tǒng)Ⅳ段電容電流未超過30 A（目前計算電容電流為21.35 A，見表4），發(fā)電機容量未達到50 MW（3#高爐TRT額定容量為6 MW），可暫不考慮10 kV系統(tǒng)Ⅳ段增設消弧補償裝置。為提高3#高爐TRT運行可靠性，在發(fā)電機繼電保護中增設100%定子接地保護（功能為停機）。

5　結(jié)束語

目前新冶煉變電站10 kV可控消弧線圈增容改造已完成，1#、2#消弧裝置和小電流接地選線裝置運行穩(wěn)定，在幾次主變檢修過程中均處于過補償狀態(tài)。設備改造與運行狀況效果顯著。

采用自動跟蹤的可控消弧線圈裝置能夠自動跟蹤系統(tǒng)電容電流的變化，通過對系統(tǒng)中性點電壓和消弧線圈補償電流的監(jiān)測，依靠狀態(tài)方程計算系統(tǒng)電容電流，實現(xiàn)自動跟蹤[4]。如果運行的消弧線圈容量不能夠滿足電網(wǎng)發(fā)展的需要，可以根據(jù)消弧線圈控制器上顯示的電容電流值進行監(jiān)測，通過不同的供電運行方式核實最大電容電流值，并按電容電流工程計算法校核，是消弧線圈增容改造依據(jù)的有效手段，值得大力推廣應用。

[參考文獻]

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[4]劉義華，王建忠.中壓電網(wǎng)經(jīng)消弧線圈接地的補償容量[J].供用電，2007，24（2）.

燃氣

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

作者簡介：黎林（1981-），男，2004年畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學電氣工程及其自動化專業(yè)，電氣工程師，現(xiàn)從事繼電保護和電氣運行管理工作。

收稿日期；2015－05－12

【中圖分類號】TM864

【文獻標識碼】B

【文章編號】1006-6764(2015)10-0007-03