摘  要：分析了影響配電網(wǎng)安全的主要因素，就配電網(wǎng)的安全可靠性提出了相應(yīng)措施。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；消弧線圈；電流；電壓

    一般來講，配電網(wǎng)的絕緣水平相對(duì)來講其絕緣強(qiáng)度比較大，是可以承受內(nèi)過電壓的侵襲，不致發(fā)生事故。宜賓電網(wǎng)30多年來曾發(fā)生過幾次內(nèi)過電壓事故，有35 kV母線對(duì)鄰近物體放電，有10 kV開關(guān)相間放電，由于該局配電網(wǎng)不斷發(fā)生多種內(nèi)過電壓事故，造成經(jīng)濟(jì)損失還是比較驚人的，遺憾的是由于現(xiàn)場條件所限未能查清究竟有多高的過電壓，是哪一種性質(zhì)的過電壓。因此從目前配電網(wǎng)不斷發(fā)生內(nèi)過電壓事故情況看，應(yīng)當(dāng)研究該問題并采取必要的防內(nèi)過電壓的保護(hù)措施。

1影響配電網(wǎng)安全的主要因素

    在配電網(wǎng)中影響其安全的主要因素有如下幾個(gè)方面。

        1) 由于歷史原因，許多地區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，技術(shù)裝備落后，事故跳閘一直比較多。雖然經(jīng)過目前正在進(jìn)行的城網(wǎng)改造工作，情況有所好轉(zhuǎn)，但由于歷史上欠債太多，資金不足等原因，要在短時(shí)間內(nèi)更改目前的狀況是不現(xiàn)實(shí)的。只有在現(xiàn)有配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，一方面加快進(jìn)行城網(wǎng)改造工作，另一方面采取一些切實(shí)可行的技術(shù)措施以降低跳閘率，防止過電壓事故的擴(kuò)大，從而提高配電網(wǎng)的運(yùn)行安全性。

         2) 隨著城市電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，電力電纜增多、加長，而且近幾年交聯(lián)電纜的采用增多，以到電網(wǎng)對(duì)地電容電流大幅度上升；從城市電網(wǎng)的改造中將一部分架空線改為電纜，也加大了電容電流的數(shù)值。不少10 kV配電網(wǎng)電容電流已達(dá)到30～

        3) 配電網(wǎng)中當(dāng)對(duì)地電容電流超過規(guī)定時(shí)，在主網(wǎng)部分變電站內(nèi)裝設(shè)老式的手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈。這種消弧線圈系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)上的限制，只允許在過補(bǔ)償狀態(tài)下運(yùn)行，欠補(bǔ)償只能短時(shí)間運(yùn)行，為防止出現(xiàn)中性點(diǎn)諧振過電壓，其脫諧度整定比較大(達(dá)到10%)。這種系統(tǒng)如果遇到斷線很可能造成斷線諧振過電壓，對(duì)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行影響較大。

        4) 配電網(wǎng)大多是由110 kV降壓到10～35 kV，由于110 kV電網(wǎng)為限制單相接地短路電流的需要，對(duì)部分終端站的110 kV中性點(diǎn)不接地，這樣當(dāng)110 kV電網(wǎng)出現(xiàn)非全相運(yùn)行時(shí)，有可能在中性點(diǎn)上產(chǎn)生位移電壓。通過變壓器的耦合電容，傳遞到中低壓側(cè)，造成中低壓側(cè)避雷器爆炸和套管閃絡(luò)擊穿事故。

2提高配電網(wǎng)安全可靠性的措施

    根據(jù)上述影響配電網(wǎng)安全的主要因素，為提高配電網(wǎng)的安全可靠性，可采取如下技術(shù)措施。

2.1熄弧方式

    在中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中，由于對(duì)地電容電流的增大，單相接地后電容電流超過以上電弧就不可能自行熄滅。如果把電弧消滅了，問題就得到了解決。當(dāng)然消弧要靠消弧線圈，利用電感電流與電容電流在相位上相差180°的關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償。但是老式消弧線圈經(jīng)過幾十年的運(yùn)行實(shí)踐，有許多不足的地方影響了它功能的發(fā)揮，主要原因是：

        1) 老式消弧線圈是手動(dòng)調(diào)分接頭式的。電網(wǎng)對(duì)地電容經(jīng)人工計(jì)算后需要調(diào)整時(shí)，一般將消弧線圈從電網(wǎng)上停下來，手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)然在運(yùn)行中脫諧度是無法控制的，不能隨著電網(wǎng)對(duì)地電容電流的變化及時(shí)調(diào)整到最佳工作位置，這樣就影響了它的功能發(fā)揮，也不適應(yīng)電網(wǎng)自動(dòng)化的需要。

        2) 規(guī)程規(guī)定，老式消弧線圈只能在過補(bǔ)償方式下運(yùn)行，而且脫諧度整定在10%，主要是防止中性點(diǎn)出現(xiàn)諧振過電壓。在實(shí)際整定中，為安全起見，脫諧度一般整定在20%～30%。

        3) 老式消弧線圈的調(diào)流范圍比較小，不適合工程初期和終期的需要，若其容量按工程終期選，但在工程初期消弧線圈又投不上；如果按初期選擇在工程終期消弧線圈又不適應(yīng)了。為了使消弧線圈能在電網(wǎng)上充分發(fā)揮作用，必須對(duì)老式的消弧線圈接地補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改造。其方法如下。

        (1) 用單相有載開關(guān)代替原來的手動(dòng)開關(guān)，這樣為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和自動(dòng)調(diào)諧打下基礎(chǔ)，有載開關(guān)使用在消弧線圈上，在預(yù)調(diào)式的工況下(即在正常不接地的情況下進(jìn)行調(diào)整)工作是很輕松的，幾乎處在空載狀態(tài)下切換，壽命非常長。

        (2) 為使消弧線圈在單相接地時(shí)，在限制弧光過電壓方面充分發(fā)揮作用必須有效地限制諧振(即I_L＝I_C)中性點(diǎn)的過壓數(shù)值。如果當(dāng)系統(tǒng)的電容電流與消弧線圈工作電流相等時(shí)，中性點(diǎn)位移電壓將被限制到允許值以下，這樣就可以實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償運(yùn)行方式，這是殘流為最小的最佳工作方式，接地時(shí)殘流很小，就不會(huì)引起電弧弧光過電壓。為此可在消弧線圈的高壓回路中，用串入高壓大功率阻尼電阻的方法來實(shí)現(xiàn)，即采取增大阻尼率的措施來達(dá)到，由下式可知：

式中：U₀——中性點(diǎn)的位移電壓(伏)；

            U_bd——配電網(wǎng)的不對(duì)稱電壓(伏)；

            V——消弧線圈的脫諧度U＝［(I_C－I_L)／I_C］×100%。

    中性點(diǎn)位移電壓U₀與電網(wǎng)不對(duì)稱電壓U_bd、消弧線圈的脫諧度V及電網(wǎng)的阻尼率d有關(guān)。當(dāng)電網(wǎng)形成后其不對(duì)稱電壓基本不變是個(gè)固定值，消弧線圈的脫諧度V為保證在單相接地時(shí)有效抑制弧光過電壓的產(chǎn)生要求在±5%以內(nèi)。顯然只有改變阻尼率才能改變中性點(diǎn)位移電壓U_bd。因此在消弧線圈回路中串入了阻尼電阻時(shí)，增大了d，使中性點(diǎn)位移電壓U₀下降。串入電阻的大小與配電網(wǎng)的阻尼率有關(guān)，經(jīng)在電網(wǎng)上實(shí)際使用情況看，10 kV配電網(wǎng)采用10 Ω左右的阻尼電阻即可將中性點(diǎn)的位移電壓降低到相電壓的10%以下(中性點(diǎn)位移電壓允許在15%相電壓下長期運(yùn)行)，對(duì)35 kV電網(wǎng)阻尼在電阻選40～80 Ω即可滿足要求。

        (3) 為使消弧線圈接地補(bǔ)償系統(tǒng)能實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)參數(shù)的變化，自動(dòng)及時(shí)調(diào)整其分接頭位置，始終保證殘流在最小的最佳工作點(diǎn)，必須解決自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)調(diào)諧的問題。這個(gè)問題利用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)完全可以做到，關(guān)鍵是如何把電網(wǎng)的電容電流測(cè)量準(zhǔn)確。可采用測(cè)量相位和測(cè)量位移電壓的方法予以實(shí)現(xiàn)。通過測(cè)量位移電壓以及它和中性點(diǎn)電位之間的相位，再經(jīng)過計(jì)算、判斷，在需要調(diào)整時(shí)適時(shí)發(fā)出指令自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)自動(dòng)顯示有關(guān)參數(shù)，如電容電流、電感電流、殘流、位移電壓等，并進(jìn)行報(bào)警、自動(dòng)打印和信號(hào)遠(yuǎn)送等，以滿足無人值守站的需要。

2.2限制內(nèi)過電壓

    實(shí)踐證明配電網(wǎng)確實(shí)存在多種內(nèi)過電壓(鐵磁諧振、弧光、斷線、傳遞和操作等過電壓)的事故，應(yīng)當(dāng)采取安全措施加以限制才能保證配電網(wǎng)的安全運(yùn)行?？稍谝韵聨讉€(gè)方面進(jìn)行工作。

        1) 鐵磁諧振過電壓在中國已是老問題了，在這方面采取了多種消諧措施，取得了一些效果，但并不是特別理想。如在PT開口三角中接消諧器的方法，在有的地方起作用，而在有的地方不起作用，裝了消諧器還是產(chǎn)生了諧振過電壓。這是由于鐵磁諧振過電壓本身是一個(gè)非線性的過程，而且不同的參數(shù)產(chǎn)生不同次的諧振過電壓。而且在一個(gè)配電網(wǎng)上有多臺(tái)PT，而只在某一PT的開口三角上裝消諧器是很難奏效的。必須要使配電網(wǎng)參數(shù)發(fā)生較大的變化才能將諧振過電壓抑制住。經(jīng)過多年的試驗(yàn)和實(shí)踐，如果在配電網(wǎng)中性點(diǎn)上接入消弧線圈破壞它的諧振條件，能比較有效地抑制諧振過電壓的發(fā)生。

        2) 10 kV配電網(wǎng)系統(tǒng)中弧光過電壓現(xiàn)象也是比較普遍的，其特點(diǎn)是一處故障會(huì)引起多處絕緣擊穿，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。利用改進(jìn)型的消弧線圈補(bǔ)償系統(tǒng)，使脫諧度整定在±5%以內(nèi)，用殘流降得很小以使電弧引燃不起的辦法來抑制弧光過電壓的發(fā)生，其效果也是很明顯的。

    3)配電網(wǎng)系統(tǒng)中除了鐵磁諧振和弧光過電壓外，還有如斷線諧振過電網(wǎng)和傳遞過 電壓等， 也需要有效的抑制才能保證整個(gè)系統(tǒng)的安全，可采用中性點(diǎn)加裝高壓非線性電阻的辦法。配 電網(wǎng)中性點(diǎn)通過消弧線圈與高壓非線性電阻并聯(lián)接地的方式可使不接地電網(wǎng)單相接地后不立 即跳閘，而在中性點(diǎn)發(fā)生過電壓時(shí)又因?yàn)槭堑碗娮杞拥胤绞娇梢韵拗七^電壓。

        4) 對(duì)有高壓電動(dòng)機(jī)的配電網(wǎng)，由于國產(chǎn)無間隙氧化鋅避雷器的參數(shù)選擇上存在問題，所以 保護(hù)電動(dòng)機(jī)對(duì)地絕緣比較勉強(qiáng)，對(duì)保相間絕緣根本不起作用，為防止操作過電壓對(duì)高壓電機(jī) 的危害，大電機(jī)旁增設(shè)特制的帶間隙的四端星型過電壓保護(hù)器，加強(qiáng)對(duì)操作過電壓的抑制。

3結(jié)論

    經(jīng)過多年來在配電網(wǎng)上所進(jìn)行的工作和探索，初步摸索到了比較經(jīng)濟(jì)而又有效的提高 配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性的技術(shù)措施，即在配電網(wǎng)的中性點(diǎn)裝設(shè)由改進(jìn)型的消弧線圈及高壓非線性 電阻組成的消弧限壓裝置，同時(shí)在適當(dāng)?shù)奈恢眉釉O(shè)防止操作過電壓的專用保護(hù)器，就能有效 地解決配電網(wǎng)的兩大問題即消弧與限制內(nèi)過電壓。