调容式消弧线圈电容器选择若干问题的探讨

调容式消弧线圈电容器选择若干问题的探讨

[摘要]：本文扼要介绍了调容式消弧线圈比目前使用的调匝式、调隙式和调直流偏磁式消弧线圈的优点所在。着重讨论了调容式消弧线圈的重要部件——电容器的选择中值得注意的若干问题。

[关键词]：调容式消弧线圈、调匝式、调隙式、调直流偏磁、老式消弧线圈、单相变压器调容式消弧线圈面市后，立即引起电业界人士的关注，这是由于它比目前在中压电网上运行的调匝式、调隙式和调直流偏磁式消弧线圈有着很多优点。众所周知，调匝式消弧线圈靠有载分接开关调节其匝数，开关的机械寿命仅为50万次；调隙式消弧线圈靠改变铁芯的间隙来调节电感量从而达到改变电感电流的目的，但其存在噪音和机械磨损问题；调直流偏磁消弧线圈是靠向缠绕在铁芯上的辅助线圈注入可调节的直流电流达到改变电感电流的目的，它存在以下几个问题：

1．由于它是采用可控硅来控制电流的变化，因而对电网有一定的污染；

2．由于磁路易饱和，仅在饱和前的直线段调节，故其调节范围窄；

3．测量误差较大；

4．存在着为数不多的易损件。

调容式自动跟踪消弧线圈及单相接地选线成套装置具有以下特点：

1.调节范围宽：

10～50A；10～75A；10～100A；10～150A；

2.残流小，残流≤3A；

3.调节速度快，调档时间＜40ms；

4.调节方式：

预调谐方式(带电阻箱)；

接地后调谐方式(不带电阻箱)；

5.选线方式：

有功分量法(有阻尼电阻)；

变化量法(无阻尼电阻)；

选线路数：24路；

选线延时时间(变化量法)：2s；

6．预调谐跟踪响应时间≤3．04s；

综合以上比较可见，调容式消弧线圈在调节范围、调档时间和选线准确率等方面较调匝式、调隙式和调直流偏磁式消弧线圈具领先水平。

由于调容式消弧线圈挂网运行时间仅有一年，在选用时可能有不明之处，为了帮助拟选用调容式消弧线圈的用户进一步熟悉该线圈，笔者在此撰文介绍选用调容式消弧线圈时应考虑的问题，也借此文与同行共商榷。

一、调容式消弧线圈的由来及电容器选择

调容式消弧线圈，顾名思义，它是靠调节一定数量的电容器来控制电感电流的装置，系用真空接触器的开合以达到调节电容器的目的。那么，如何选择电容器呢?首先是型式选择问题，根据笔者多年工作经验，通常所选电容器为单相低压型，对6kV、10kV电网来说，所选电压均为1kV；其次，电容组合数的选择，主要取决于调节档数的多少，按笔者目前的做法，是选择两种档数，即16档和32档。由实践可知，四台电容的组合可得到16档；五台电容的组合可得到32档。有人提出，究竟是用16档，还是32档，如何确定?现在就来回答这个问题。有文献介绍，消弧线圈的调节档数可按下式求得：

式中：Imax——最大档位电流，A

Imin——最小档位电流，A

ν——脱谐度，通常选0．025～0．05

下限用于调流范围小者，上限用于调流范围大者。

例l：Imax＝150A，Imin＝10A

如选ν＝0．025时，则由式(1)可得：

实用上可行。

由于电容器有四台组合和五台组合等两种组合方式，四台组合可得到16档调节，五台组合可得到32档调节。各台电容器的容量如何分配呢?根据笔者的实践，四台组合者按20：21：22：23即1：2：4：8确定。电容器的总容量又是怎样确定呢?根据笔者的经验，可先按[文献2]提出的方法进行初选，即按消弧线圈容量50％进行选择，然后再用允许的残流值进行校核。

例2：某变电站装有一台老式550kV A／12．5～25A，9档手动调匝式35kV消弧线圈，级差电流为1．6A。现拟改为调容式消弧线圈。

1．确定档数

按式(1)可求出：

由于调流范围较窄，仅为25／12．5＝2，故脱谐度可取ν＝0．025

将各已知数代入(1)，则得：

根据计算结果，选择15档。

2．确定电容器的组合数及电容器的容量

根据经验，选用15档时，可采用四台电容器组合。电容器的总容量，初步按50％消弧线圈容量进行选择，即550×50％＝275kvar，各台电容器容量按1：2：4：8分配，则

信息来源

则C2＝2Cl＝36kvar

C3＝4Cl＝72kVar

C4＝8C1＝144kV ar

总容量C＝270kvar，占消弧线圈容量的270／550×100％＝49%。

为了能把问题说透，现仍以改造老式消弧线圈为例，进一步加以说明。从改造老式消弧线圈的角度，最简单的办法是选一台与消弧线圈容量相同的单相变压器，其高压侧电压为22．22kV，低压侧电压为lkV，于是可得出变压比n＝22．22／1＝22

3．投入电容时，电容电流变化规律

(1)．投入电容Cl时

投入电容Cl时，单相变压器低压绕组中的电容电流Icl=18kvar／1kV＝18A，将此值折算到高压侧时，其电容电流为l8A／n＝18A／22＝0．81A。

由下表可见：

如选用Cl＝19kvar时

由C2＝38kvar C3＝76kvar C4＝152kvar

此时总容量C＝285kvar占消弧线圈容量的285／550×100％＝51．8％。

此时Ic1(19)＝19kvar／lkV＝19A，将此值折算到高压侧时，其电容电流Ic1(19)＝19kvar ／22＝0．86A，从下表可以看到各档电流的变化情况：

经比较，两者相差甚微，且残流均小于3A。笔者在实际工程中选用了后者。

二．关于电容器的选型

调容式消弧线圈所用的低压电力电容器有所不同，在这里所用的电容器为单相的，其电压均选为lkV。目前此种电容器尚未系列化，暂时还是按所确定的电容器的容量委托电容器厂按具体工程要求进行生产。

三、附件(真空接触器和瓷瓶式套管等)选择时的注意事项：

1．真空接触器其机械寿命达10×l06次大于有载分接开关的机械寿命5×105次。电气寿命也高达1．2×106～3×l06次。

由于其分有四个电流等级：160A，250A(有一个厂家为320A)，400A和630A，外形尺寸为两组：160A和250A(或320A)为一组，其外形尺寸相同，400A和630A为一组，其外形尺寸也相同，但后一组比前一组外形尺寸大，在设置箱内布置设备时勿忘记此事，以免安装中出现问题。

2．瓷瓶式套管

套管的载流体通常为φ12紫铜杆，可承载总容量为380kvar的电容器。如果超过380kvar 时，需更换φ20的紫铜金属导杆。

四、调容式消弧线圈用户的反映

1.江苏南通醋酸纤维公司的投运报告称：“调容式自动跟踪消弧线圈首次在我公司6kV 系统投运成功，运行正常。”

2.珠海电力工业局称：“1999年10月，我局选用了邯郸市旭辉电力自动化设备有限公司研制生产的ZGTDCl0-400／10-66A调容式自动跟踪接地补偿及选线成套装置共3套，其中两套装于某变电站10kV I、II段母线，另一套装于某Z变电站10kV I段母线。某Z变电站一套于1999年12月30日调试试验合格后投入系统运行，投运后显示系统电容电流38A，消弧线圈运行在8档。目前，未发现异常。”