摘要：闡述了電網(wǎng)系統(tǒng)電容電流的測量方法，以及其在變電站10kV母線應用中對消弧裝置補償功能的校驗技術。通過分析電容電流的3種測量技術：最大中性點位移電壓法，信號注入法和阻抗三角形法，結合變電站實際工況，提出了一種創(chuàng)新校驗方法。該方法通過構建模擬電路，施加已知電容和電壓，利用消弧線圈控制裝置測量電容電流，并與理論值比對，有效驗證了測量精度與自動調檔功能。經(jīng)10所變電站實測驗證，該方法能準確識別補償準確度低和檔位切換異常問題，對保障電網(wǎng)安全運行具有重要意義。

關鍵詞：電容電流消弧裝置校驗電網(wǎng)安全

ResearchonaVerificationMethodforCompensationFunctionofArc-SuppressionDevices

QIANYufeng

YangzhouPowerSupplyBranchofStateGridJiangsuElectricPowerCo.，Ltd.，Yangzhou，JiangsuProvince，225000China

Abstract：Thisarticleelaboratesonthemeasurementmethodofcapacitivecurrentinthepowergridsystemandtheverificationtechnologyforthecompensationfunctionofarc-suppressiondevicesintheapplicationof10kVbusbarsinsubstations.Byanalyzingthreemeasurementtechniquesforcapacitivecurrent：maximumneutralpointdisplacementvoltagemethod，signalinjectionmethod，andimpedancetrianglemethod，combinedwiththeactualworkingconditionsofsubstations，aninnovativeverificationmethodisproposed.Thismethodconstructsasimulatedcircuit，appliesknowncapacitanceandvoltage，usesanarc-suppressioncoilcontroldevicetomeasurethecapacitancecurrent，andcomparesitwiththetheoreticalvalue，effectivelyverifyingthemeasurementaccuracyandautomaticgearshiftingfunctionThroughactualtestingandverificationin10substations，thismethodcanaccuratelyidentifyissuessuchaslowcompensationaccuracyandabnormalgearswitching，whichisofgreatsignificanceforensuringthesafeoperationofthepowergrid.

KeyWords：Capacitivecurrent;Arc-suppressiondevice;Verification;Powergridsafety

近年來，隨著電網(wǎng)的規(guī)模也在不斷擴大，變電站內(nèi)系統(tǒng)的電容電流也在逐漸增加。為了避免由于電容電流過大導致在發(fā)生單相接地時產(chǎn)生較大的電弧放電事故，我國中壓配電網(wǎng)大多采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。當發(fā)生單相接地故障時，由于消弧線圈的電感與線路對地電容發(fā)生并聯(lián)諧振[1]，因此，消弧線圈的感性電流可以補償故障電流中的容性成分，從而使接地點電流減小，以熄滅電弧，抑制電弧重燃。但是，現(xiàn)階段的變電修試專業(yè)缺乏相關的設備和手段對消弧線圈補償功能進行檢驗[2-3]。本文對消弧裝置的工作原理和電容電流的測量方法進行了分析，結合變電站電網(wǎng)系統(tǒng)實際情況，提出了一種對于消弧裝置補償功能校驗的方法。

1電容電流測量方法

1.1最大中性點位移電壓法

中性點電壓UN的大小與系統(tǒng)的脫諧度的大小有關。當脫諧度等于0時，中性點電壓UN達到最大值，此時，消弧線圈的感抗與線路對地容抗相等。根據(jù)這一原理，可以自動調節(jié)消弧線圈的合適檔位，方法如下。測量消弧線圈在各個檔位系統(tǒng)中性點電壓UN、中性點電流IN的大小，當補償?shù)碾娍古c對地容抗相等時，即

此時，系統(tǒng)為純阻性，中性點電壓UN達到最大值UNmax，所對應的檔位即為全補償（或者接近全補償）位置。消弧線圈控制系統(tǒng)再根據(jù)過補償?shù)脑瓌t，選定合適的預調檔位。

但是，當不對稱電壓很小時，在諧振點附近時，中性點電壓變化比較小，從而導致比較大的誤差。另外，采用這種方法的消弧線圈需要增加阻尼電阻，否則會導致串聯(lián)諧振過電壓。

1.2信號注入法

信號注入法主要分為恒頻注入和變頻注入。恒頻注入法即在電網(wǎng)正常運行時向電網(wǎng)注入某一種頻率的電流信號，通過測量注入的信號產(chǎn)生的零序壓降，計算得到系統(tǒng)的電容電流。變頻注入法是指向電網(wǎng)注入變頻電流信號，找出諧振頻率，無需測量消弧線圈的任何參數(shù)。

無論是注入恒定頻率，還是注入一系列的頻率，信號注入法存在一個共同的問題，即需要專門的信號發(fā)生裝置，并且信號大小受到信號發(fā)生裝置和注入設備功率的限制。

1.3阻抗三角形法

阻抗三角形法應用于消弧線圈串聯(lián)阻尼電阻接地系統(tǒng)，利用阻尼電阻R與系統(tǒng)，對地容抗和消弧線圈感抗組成的阻抗三角形關系進行對地電容大小的測量，如圖1所示。

在不對稱電壓下，在線調節(jié)消弧線圈的2個檔位（電抗值分別為XL1和XL2）。圖1中，R為阻尼電阻，補償后的總阻抗為Z1、Z2，兩者之間的夾角為θ，Z2與R之間的夾角為φ，根據(jù)對應公式，即可計算出系統(tǒng)的對地容抗。在計算過程中，當電阻值R過小時，得到的容抗XC存在很大的誤差，所以，這種方法僅適用于串聯(lián)阻尼電阻的調匝式消弧線圈。

2線路系統(tǒng)分析

針對變電站內(nèi)10kV母線運行情況，在沒有配置消弧線圈時，可以簡化為如圖2所示的等效電路。

圖2中，UA、UB、UC為系統(tǒng)的三相電壓，CA、CB、CC為三相線路分別的等效對地電容，O為系統(tǒng)的中性點，O1點為接地點。

當系統(tǒng)需要配置消弧線圈時，相當于在圖2位置的O點增加一個接地的消弧裝置，如圖3所示。

中性點電壓Uoo1具有零序電壓的性質，它和CA、CB、CC及L組成的等效電路可以用戴維南等效定理得到：等效電路中的等值電壓等于不接入負載L時的開路電壓，即為中性點電壓Uoo1；等效內(nèi)阻為電源短路后從O點觀察的等效阻抗，即為A、B、C三相對地電容并聯(lián)之后的等效容抗，記為C1，得到的等效電路如圖4所示[4]。

圖4中，R1為消諧器與線路電阻組成的等效電阻，可以看出，電壓為中性點電壓的恒壓源，Uoo1的內(nèi)阻為A、B、C三相對地電容并聯(lián)之后的等效容抗C1，所以，在實際運行中，C1與L和R1為串聯(lián)關系。

3補償功能檢驗方法

現(xiàn)擬定一種檢測消弧線圈控制屏柜的電容電流測量結果的驗證方法。

從上述的系統(tǒng)分析中得到結論：C1與L和R1為串聯(lián)關系，將消弧線圈的與接地變高壓側線圈斷開，接入一個可調電容值的電容C0（用于模擬線路中的雜散電容），并在電容上施加大小為5～20V的交流電壓（模擬系統(tǒng)中性點的位移電壓），效果如圖5所示。

由于模擬的電容量和中性點位移電壓都已知，系統(tǒng)中的電容電流也可以確定，通過測量結果和已知數(shù)據(jù)的對比，評價消弧線圈控制裝置測量的準確性[5]。

該裝置也可對消弧裝置的自動調檔功能進行驗證：在消弧裝置控制屏上將消弧線圈的補償檔位調至最小，打開自動調檔功能，在接入的校驗裝置上變更接入電容的大小，觀察消弧裝置的動作情況。如果消弧裝置能正確調節(jié)檔位，則證明該消弧裝置的檔位調節(jié)功能正常[6]。

4方法應用

利用上述方法對10所變電站的消弧裝置進行校驗，統(tǒng)計結果如表1所示。

由表1中可以看出，10所變電站中，3號變電站和6號變電站的補償準確度相較于其他變電站的準確度較差，8號變電站的檔位切換功能異常。經(jīng)檢查后，發(fā)現(xiàn)該消弧裝置的傳動齒輪損壞。因此，使用該方法進行變電站消弧裝置的補償功能校驗，可以較為準確地驗證消弧裝置的補償準確度和檔位切換功能的好壞。

5結語

本文通過對多種電容電流測量原理的分析和實際系統(tǒng)等效電路的研究，提出了一種用于校驗消弧線圈補償功能的方法。該方法可以較為有效地檢測出變電站消弧裝置補償功能的異常，找出消弧裝置補償功能的缺失。目前，該方法的研究還處于起步階段，以該方法為原理的檢測設備仍在研制當中，后續(xù)的研究將圍繞檢測手段的智能化展開，以填補變電修試專業(yè)在消弧裝置補償功能校驗方面的空白。

參考文獻

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