隨著電纜在配電網(wǎng)中的大量使用,，系統(tǒng)電容電流大幅度增長(zhǎng)。對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí),，由于電容電流較大，弧光不能自熄,，造成跳閘事故率上升,，嚴(yán)重危脅著電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

220kV雙閘變電站是南京河西奧體地區(qū)的一個(gè)重要電源點(diǎn),，其10kV出線直供周邊的用戶。奧體周邊的經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直很快,，2014年南京的青奧會(huì),，更是讓周邊的基礎(chǔ)建設(shè)及用電需求突飛猛進(jìn)。24面10kV出線柜已全部投運(yùn),，其中有5條出線是雙拼出線,，實(shí)際出線29回,，近期又新增了6回出線柜。所有的10kV線路均是全電纜出線,，電容電流非常大,。本文針對(duì)220kV雙閘變電站長(zhǎng)期誤發(fā)10kV單相接地現(xiàn)象進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了變電站消弧線圈容量不足,，造成長(zhǎng)期欠補(bǔ)償運(yùn)行的現(xiàn)象,，對(duì)此進(jìn)行了技術(shù)分析，并提出了改造方案,。

2012年4月17日上午9時(shí)左右,，220kV雙閘變電站10kVⅡ段母線接地動(dòng)作，母線三相電壓分別為U_A=10.21 kV,，U_B=0.38 kV,，U_C=10.51kV，選線裝置顯示新城2號(hào)線251線路單相接地,、恢復(fù)頻發(fā),。試?yán)鲁?號(hào)線251后接地消失，對(duì)新城2號(hào)線251線進(jìn)行絕緣測(cè)試,，無(wú)異常,，巡視也未發(fā)現(xiàn)異常，中午12時(shí)試送正常,。在處理故障時(shí)發(fā)現(xiàn)10kV XHK-Ⅱ型消弧線圈自動(dòng)調(diào)諧及接地選線成套裝置的人機(jī)界面顯示：“2號(hào)消弧線圈容量過(guò)小,，當(dāng)前擋位12擋，已到最大擋,，上調(diào)無(wú)效,！”（見圖1），過(guò)后又顯示正常,，擋位在12擋,，電容電流86.04 A。

2013年220kV雙閘變電站發(fā)生多起10kV母線單相接地,、恢復(fù)頻發(fā)現(xiàn)象,，表現(xiàn)為母線三相電壓不平衡（兩相偏高，一相偏低）,，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)判斷為母線接地故障,，但經(jīng)拉合10kV線路后接地消失，電壓恢復(fù)平衡,。線路單相接地,、恢復(fù)頻發(fā)現(xiàn)象發(fā)生時(shí)間不固定，原因不清楚,。為排查原因需運(yùn)行人員按故障處理流程巡視檢查,，費(fèi)時(shí)費(fèi)力,，找出發(fā)生故障的根本原因。

圖1 消弧線圈控制裝置圖

220kV雙閘變電站10kV系統(tǒng)采用的是上海思源公司生產(chǎn)的XHK-Ⅱ型消弧線圈自動(dòng)調(diào)諧及接地選線成套裝置,。由于220kV雙閘變電站是南京河西奧體地區(qū)的一個(gè)重要電源點(diǎn),，其10kV出線直供周邊的用戶。10kV 24面出線柜已全部上滿,，其中有5條出線是雙拼出線,，實(shí)際出線29回，近期又新增了6回出線柜,。所有的10kV線路均是全電纜出線,，系統(tǒng)對(duì)地電容電流非常大，10kV系統(tǒng)采用經(jīng)接地變壓器中性點(diǎn)消弧線圈接地方式,。

220kV雙閘變電站消弧線圈成套裝置采用的是預(yù)先調(diào)節(jié)式補(bǔ)償方式,，即：系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，消弧線圈預(yù)先調(diào)節(jié),，備在補(bǔ)償位置,；單相接地故障時(shí)，消弧線圈零延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償,。在回路中增加阻尼電阻可防止系統(tǒng)振蕩時(shí)諧振過(guò)電壓產(chǎn)生,。而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，中性點(diǎn)流過(guò)很大的電流,，這時(shí)阻尼電阻的保護(hù)單元?jiǎng)幼?，阻尼電阻被短接，流過(guò)消弧線圈的電感性電流與流入接地點(diǎn)的電容性電流相位相反,，電感性電流對(duì)電容性電流進(jìn)行補(bǔ)償,，從而消除弧光接地過(guò)電壓。

阻尼電阻的保護(hù)投退由一套可控硅設(shè)備控制,，當(dāng)阻尼電阻兩端電壓大于可控硅觸發(fā)電壓時(shí),，可控硅觸發(fā)，迅速將阻尼電阻短接,，系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常達(dá)到可控硅返回值時(shí),，阻尼電阻投入。

由阻尼電阻投退原理可知,，正常情況下可控硅應(yīng)不會(huì)觸發(fā)動(dòng)作,，但如果10kV母線三相負(fù)荷不平衡較嚴(yán)重，正常運(yùn)行狀態(tài)下中性點(diǎn)位移電壓就比較大,，一旦系統(tǒng)發(fā)生變化就會(huì)造成阻尼電阻非正常短接,，這時(shí)由于消弧線圈已處于補(bǔ)償狀態(tài)（即X_C=X_L），系統(tǒng)諧振條件具備,，中性點(diǎn)位移電壓將急劇升高,。同樣，如果可控硅返回電壓設(shè)置不當(dāng),，會(huì)造成可控硅觸發(fā)后無(wú)法返回,，阻尼電阻無(wú)法再次投入，引發(fā)系統(tǒng)諧振,。

220kV雙閘變電站消弧線圈系統(tǒng)主要配置如表1所示,。由表1可知220kV雙閘變電站消弧線圈容量配置不足，已接近補(bǔ)償極限,，系統(tǒng)不對(duì)稱電壓正常情況下均在260V左右,，可控硅觸發(fā)電壓為270V，系統(tǒng)運(yùn)行方式改變或三相負(fù)荷出現(xiàn)較大變化時(shí)均會(huì)造成系統(tǒng)不對(duì)稱電壓增大,，引起可控硅觸發(fā)并短接阻尼電阻,。系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障后由于可控硅返回電壓偏小，阻尼電阻將無(wú)法再次投入,，以上兩點(diǎn)可以解釋線路單相接地,、恢復(fù)頻發(fā)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

欠補(bǔ)償是指運(yùn)行中線圈電感電流I_L小于系統(tǒng)電容電流I_C的運(yùn)行方式,。當(dāng)0＜I_C-I_L≤I_d（I_d為消弧線圈相鄰擋位間的級(jí)差電流）時(shí),，即當(dāng)殘流為容性且殘流值小于或等于級(jí)差電流時(shí)，消弧線圈不進(jìn)行調(diào)擋,。若對(duì)地電容發(fā)生變化不滿足上述條件時(shí),，則消弧線圈將向上或向下調(diào)節(jié)分接開關(guān)，直至重新滿足上述條件為止,。

空載電纜電容電流的計(jì)算方法有以下兩種：

1) 根據(jù)單相對(duì)地電容,，計(jì)算電容電流：

式中：U_p為電網(wǎng)線電壓，kV,；C為單相對(duì)地電容,，F，一般電纜的單位電容為200~400 pF/m,。

2) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式,，計(jì)算電容電流：

式中：U_p為電網(wǎng)線電壓，kV,；L 為電纜長(zhǎng)度,，km。

若采用第二種計(jì)算方法,，雙閘變電站10kVⅡ段母線上的所有出線總電容電流I_CΣ=0.1×10×90.825=90.825(A) (L由10kVⅡ段母線上的所有出線電纜長(zhǎng)度疊加,再考慮未投運(yùn)的3條出線電纜的長(zhǎng)度得出) ,。

消弧線圈容量應(yīng)主要根據(jù)系統(tǒng)單相接地故障時(shí)電容電流的大小來(lái)確定，并應(yīng)留一定裕度,，以適應(yīng)系統(tǒng)今后的發(fā)展和滿足設(shè)備裕度的要求等,。消弧線圈的容量可按式（3）確定：

式中：Q 為消弧線圈的容量, kVA,；U_N 為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓，kV,；I_C 為對(duì)地電容電流,，A。

根據(jù)式（3）,，雙閘變電站消弧線圈容量

通過(guò)上述分析得知,，虛假接地現(xiàn)象的成因有兩個(gè)：一是變電站出線較多，系統(tǒng)電容電流較大,，而消弧線圈容量偏小,，消弧線圈補(bǔ)償裕度不足；二是系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)位移電壓較大,，阻尼電阻保護(hù)可控硅觸發(fā)返回電壓偏小,，造成正常運(yùn)行時(shí)阻尼電阻短接或無(wú)法返回，本文重點(diǎn)對(duì)后一種原因進(jìn)行分析,。

消弧線圈補(bǔ)償裕度不足,，可通過(guò)消弧線圈增容改造處理，但投資較大,。中性點(diǎn)位移電壓較大,，其根本原因是三相負(fù)荷不平衡造成的，變電站投運(yùn)后負(fù)荷情況復(fù)雜,，處理難度更大,。如原來(lái)是自動(dòng)跟蹤的消弧線圈系統(tǒng)，容量不足時(shí)可增加一臺(tái)固定式并聯(lián)電抗器方法,，就能恢復(fù)原來(lái)消弧線圈的自動(dòng)調(diào)諧功能,。增加的容量為：710-630=80( kVA)。

如圖2所示：L為原有的消弧線圈,，容量是630kVA,，新增加的L2為固定式電抗器，容量為80kVA,，K2為小開關(guān),，B2為小型避雷器。這樣消弧線圈原有的自動(dòng)調(diào)諧裝置可以在15~90A之間分成12擋進(jìn)行調(diào)節(jié),。

按照環(huán)流法的原理：在電壓不變的情況下,，并聯(lián)一個(gè)同類型的阻抗，可以分流,。通過(guò)這種方法變相的增加了消弧線圈的容量,，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)型增容的目的。

2013年該變電站小電流接地系統(tǒng)消弧線圈容量不足經(jīng)濟(jì)型技改方案被作為群眾性創(chuàng)新項(xiàng)目在220kV雙閘變電站開發(fā)、試驗(yàn),、實(shí)施,，并取得了成功。

圖2 消弧線圈增容圖

本文通過(guò)對(duì)雙閘變電站長(zhǎng)期誤發(fā)10kV單相接地現(xiàn)象的分析,，發(fā)現(xiàn)了變電站消弧線圈容量不足,、長(zhǎng)期處在欠補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行方式下的現(xiàn)象，并通過(guò)技術(shù)分析,，提出了增加并聯(lián)電抗器的經(jīng)濟(jì)安全的方法，能夠?yàn)槠渌冸娬境霈F(xiàn)的類似情況提供借鑒和解決思路,。