6～10kV电网接地故障的补偿研究

6～10kV电网接地故障的补偿研究
[摘要]减小接地故障点的残流有利于接地电弧的瞬间熄灭及降
低间歇性电弧接地过电压。

本文介绍了一种6～l0kv电网电容电流的自动跟踪补偿装置，阐述了该装置的自动跟踪补偿控制及对化工企业6～l0kv电网单相接地电容电流超标问题补偿进行的治理。

[关键词]单相接地电容电流补偿技术
中图分类号：tm76 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）13-0236-01
配电网故障的80%左右为单相接地故障.单相接地故障中的绝大
多数为可自恢复的故障，尤其是自然条件差（台风、雷电频繁）的架空线电网，需要分断断路器处理的永久性单相接地故障更是极少数。

因此，中压配电网大多数采用小电流接地方式。

小电流接地主要有三种方式：中性点不接地、中性点经高电阻接地、中性点经消弧线圈接地。

小电流接地方式是以单相接地故障电弧自行熄灭、故障自恢复为原则的，因此，当电网对地电容电流不太大时，可以采用前两种方式。

当电网电容电流增大后，接地故障点电弧便难以自熄灭。

因此宜采用消弧线圈接地方式。

消弧线圈电流补偿了电网的电容电流，使接地故障点的残流减少，有利于接地电弧的熄灭，同时也限制了接地故障电流的破坏作用，有利于故障点介质绝缘强度的恢复：当残流过零电弧熄灭后，消弧线圈全补偿时还有利于降低恢复电压的初始速度，避免电弧重燃，随即使接地电弧彻底熄灭。

一般电网的阻尼率在1.5%～4%，包含消弧线圈后，阻尼率可到3%～
7%，个别电缆绝缘老化或架空线路污秽严重的电网阻尼率可达到10%，消弧线圈仅能补偿电网对地基波电容电流。

随着电网容量的增大、供电电压的升高、供电距离的延伸、电缆网络的增多，接地电流将进一步增大，即使消弧线圈达到全补偿后，接地电流中的有功分量和谐波电流仍有相当值。

因此，当电网的电容电流很大时，消弧线圈接地方式将面临中性点不接地和经高阻接地的同样问题。

发电机会因单相接地故障电流而使铁芯叠片之间熔化焊接，现代高电压大容量发电机制造工艺复杂、造价高，即使定子铁芯发生轻度烧伤也会给检修带来很大的困难，造成很大的经济损失。

因此99%的绝大多数用户主张将接地故障电流保持在非常低的水平上使用。

因此，研究进一步能够补偿接地电流中的有功电流分量的技术，具有很大的实际意义。

1 单相接地全电流补偿原理
单相接地全电流补偿是指当电网发生单相接地故障单相漏电时，不同于自动跟踪补偿消弧线圈仅补偿电网的电容电流，而且补偿器还自动跟踪补偿电网的电导电流及补偿器自身的有功电流分量，使单相接地点或单相漏电点的故障电流趋于零。

现以中性点电阻接地超前相接电感的单相接地全电流补偿方式为例，讨论其全电流补偿原理在小电流接地系统中，电网的零序阻抗远远大于正负序阻抗，为简化推导，忽略线路和电源阻抗。

2 zbhx-6/20-50型电流自动跟踪补偿消弧成套装置
2.1 自动跟踪补偿控制原理
电网处于正常情况下，由于每相对地分布电容不完全相等，电网将出现不对称电压un。

在未加消弧线圈时，该电压一般小于相电压的1%。

当电网投入消弧线圈后，un随脱谐度v的减小而增大，当达到全补偿时（v=0），un最大。

控制部分根据un数据对参考相电压的相位移角进行自动调谐，驱动电抗器铁芯气隙大小，调节消弧线圈的电感，使其自动跟踪电网电容的变化。

当电网某支路发生单相接地故障时，接地点的接地电流最小。

2.2 装置特性
（1）成套装置包括接地变压器、可调电抗器、自动控制系统及高压开关柜等四大部分，自成一系统，可适用应△型连接高压电网。

（2）接地变压器用来引出中性点，采用曲折型结构，且有零序阻抗小、损耗低等特点，还可带二次侧，提供380v低压电源。

（3）可调电抗器为无级连续可调铁芯气隙式电抗器，且有噪声低、调节特性好，线性度好等特点，与接地变压器安装在同一油箱内。

（4）采用消弧电抗器串联电阻接地方式，解决了原有消弧线圈使用的谐振问题，消弧电抗器可运行欠补偿、全补偿和过补偿任一补偿方式，电网稳态、暂态过电压水平都比较低。

（5）消弧电抗器实现了自动跟踪调节，即在电网正常运行时，若电网参数（主要是指电网中一相接地电容电流）改变时，自动控制装置能根据电网实际参数调节消弧电抗器的电感电流到整定值。

当电网发生单相接地故障时，接地点的残流可控制在整定范围内，
做到在故障前调节。

（6）当电网为双母线或单母线分段运行时，可在每段母线上安装一套装置。

当二母线母联运行时，两套装置可并列运行，性能同单套运行性能，两套装置容量均分，不平衡值在5a以下。

如有联网，电网也可实现多套并列运行。

2.3 对化工企业电流超标问题补偿进行的治理
（1）电抗器调节驱动单相电动机功率偏小。

试验时发现电动机过热，将其更换为稍大功率的三相电动机后，效果良好。

（2）电抗器调节驱动轴机械强度不够。

试运行时，发生2次断轴事故。

加大驱动轴尺寸，采用新型材料制作后，再未发生断轴事故。

（3）自动跟踪补偿调节速度过慢。

由于其电抗器电感调节靠电动机实现，机械传动部分存在较大惯性动作时间需20s左右。

通过调换大电动机调整传动齿轮尺寸，动作时间山20s缩短到10s，基本满足了需要。

（4）调节时噪音过大。

调整传动装置结构，改进传动装置部分加工工艺，使得各部分衔接更加合理，经过充分磨合，噪音明显降低。

3 结语
利用zbhx-6/20-50型电流自动跟踪补偿消弧成套装置可以实现带有故障相电位补偿的6～10kv电缆电网中消弧线圈的自动调谐。

且具有可靠性高、精度高、速度快等优点，在运行电网中实现单相
接地电流自动补偿的实时控制，将会使我国应用6～10kv电缆电网的各大工矿企业的工作可靠性得到进一步提高。