摘要：随着国家一带一路建设倡议实施，带动港口装卸量增长迅速，不断有更多变电站投运，使集控站系统电容电流迅速增加，单套消弧线圈设备补偿容量也存在一些局限性。为保障供电的安全、可靠和持续性，港口一般采用中性点经消弧线圈接地系统来降低故障点电容电流、熄灭电弧。
关键词：消弧线圈、港口、中性点接地方式、并运
引言 ：
日照港集团某110KV变电站是该生产区域的电力供应枢纽，由于新增用电设备和电缆较多，使系统电容电流增长迅猛，如何有效保障供电安全、可靠是港口供电的头等大事。本文就110KV变电站供电系统电容电流实际情况，分析了接地方式选择依据、调节方式选择依据、消弧线圈并运协调等实际问题及解决方法。
一、接地方式
根据国家电网Q GDW 10370—2016 配电网技术导则，其中5.8中性点接地方式中5.8.4描述：按单相接地故障电容电流考虑，10kV 配电网中性点接地方式选择应符合以下原则:
1、单相接地故障电容电流在 10A 及以下，宜采用中性点不接地方式;
2、单相接地故障电容电流超过 10A 且小于 100A~150A，宜采用中性点经消弧线圈接地方式;
3、单相接地故障电容电流超过 100A~150A 以上，或以电缆网为主时，宜采用中性点经低电阻接地方式;
4、同一规划区域内宜采用相同的中性点接地方式，以利于负荷转供。
二、接地方式的选择
1、不接地系统，适用于电容电流小于10A，港区内很多开关站电容电流均大于10A，整个供电所容量远超10A，这种情况下出现接地不能有效降低接地点电容电流而导致拉弧和过电压，从而扩大事故，排除这种接地方式。
2、经低电阻接地，其工作机理是，当出现接地时迅速投入低电阻，从而产生大电流，使接地线路过电流保护动作切除故障线路，现实港口变电站很多线路馈出线负荷均为一个开关站，这样容易整个开关站的某条线路出现接地而导致整个开关站供区均停电，从而事故扩大降低了供电可靠的保障。
3、经消弧线圈接地：当发生单相接地时，消弧线圈能够及时、有效的产生电感电流补偿系统电容电流，抑制电弧接地的过电压，从而让电网安全运行，使电网运行时间延迟，便于相关工作人员反应时间和实施解决方案，最大优点是接地后在满足规程时间要求下能持续为用户供电。
综上结合港口变电站实际电容电流情况及供电可靠性要求，只能选择消弧线圈接地方式。
三、调节方式选择
消弧线圈有调匝、调容、偏磁、相控四种调节方式，其中每种方式的工作原理和优缺点不一样。
【调容】
调节原理:通过控制二次绕组投入电容器组数量，达到改变电感电流输出的目的。
优点:档位多,可达64档,补偿范围较大，灭弧效果较好。
缺点:
1、电容器处在电流冲击状态下，容易损坏，同时自愈式电容值也随着时间的推移而衰减，导致电容电流测量精度和补偿效果变差。
2、谐波较大。
【偏磁】
调节原理:在交流工作线圈内布置一段铁芯磁化段，通过改变铁芯磁化段磁路上的直流助磁磁通的大小来改变铁芯的饱和程度，从而实现电感连续调节。
优点:电感量连续可调、补偿范围较大，一般可从10A起调。
缺点:响应速度较慢，谐波大，补偿电流输出精度难保证，灭弧效果一般。响应速度一般在 50~100ms及以上。主流厂家的偏磁消弧响应速度在70ms左右。
【相控】
调节原理:控制回路:晶闸管控制导通角，改变感应到一次侧的感抗大小;滤波回路:进行(3次、5 次)谐波的吸收过滤。
优点:可在0~100%IN间连续无级调节。
缺点:应用电压等级受限(一般10kV以下)，谐波大，接地瞬间主要为暂态过程，无稳定过零点，会造成瞬间的过压和过流现象。灭弧时间较长，灭弧效果差。响应速度方面，由于在暂态过程无法提供有效补偿，响应速度在40ms以上。
【调匝】
调节原理:通过有载分接开关改变主绕组的匝数来实现。
优点: 采用机械结构调档，保证了消弧线圈是一个特性稳定的真实电抗器，而其他技术(相控、偏磁、调容等)往往是在模拟电抗器的特性，调匝结构简单、响应速度快、灭弧效果好，电容电流测量精度高，运行直观可靠、谐波小。因为是预调式，响应速度快，一般40ms实现全补偿。
国家电网主要采用调匝式消弧线圈，综合港口实际现状最优选择调匝式消弧线圈。
四、110KV变电站现状
日照港集团某110KV变电站现在两母段，长期处于并列运行情况，每一段带一套补偿容量150A的调匝式消弧线圈，其中控制器为同一家，在运行中长期显示欠补偿，最高时欠补偿100A以上，后通过专业机构和人员运用注入法电容电流测试仪，选取一个上午和下午，分母线和时段分别进行了20组采样数据，取各次测量的平均值。
各母线测试结果如下：
1#母线的电容电流为：169.1A；
2#母线的电容电流为：160.1A。
由于电容电流测试仪本身有10%左右的误差，建议考虑实际电容电流值比测量值大10%。测试结果与运行消弧线圈监测结果一致。
五、解决方案
考虑到测试误差某110KV变电站现在长期电容电流应该在360A左右，考虑到后期东煤南移工程的实施，新增电缆线路的电容电流40A左右，以及新增10KV开关站，预估电容电流在2年到450A左右。由于消弧线圈的补偿方式均为过补偿，国网要求消弧线圈设计容量为实际的1.35倍，则总补偿607A，需要新增307A，考虑到分列运行、标准化、补偿级差满足国标（低于5A）等关系，选择每一段补加一套同厂家调匝式165A（1000KVA）消弧线圈成套装置，通过他们的技术实现一控四，最大化调节补偿区间和最佳补偿效果。
原有一段1#、二段2#消弧线圈补偿容量50A~150A；补增一段3#、二段4#消弧线圈补偿容量50A~165A
独立运行时：母段一为1#和3#消弧线圈，系统设定3#号为主控制器；母段二为：2#、4#消弧线圈，系统设定4#号为主控制器；
并列运行时：四台控制器全部设置为自动工作的状态，以母联信号接入到那一段，对应段上的主控制器为整体运行的主控制器，进行动态补偿，余下的3台均为固定补偿，当首选主控制器坏掉后，另一段主控制为整体主控制。
并运后主控制器动态补偿出现容量不够的情况，则会通过监控单元（上位机）进行控制其它并运固定补偿模式的控制器进行调档，进行统一的协助补偿
其中一台控制器如果设置为手动工作状态时，则这台控制器不会自动做出任何控制动作。
六、补偿容量说明：
原有一段1#、二段2#消弧线圈补偿容量50A~150A；补增一段3#、二段4#消弧线圈补偿容量50A~165A
分列运行时，一段1#和3#消弧线圈、二段2#和4#消弧线圈的补偿容量与各自的补偿上下限相同，补偿容量315A，补偿范围为：100A~315A；当两台消弧线圈运行时，他们共同的补偿下限则等于两台消弧线圈各自补偿下限的和，即50A+50A=100A，补偿上限同理，即165A+150A=315A。
并列运行时，一二段的1#2#3#4#消弧线圈的补偿容量为：630A，补偿范围为：200A~630A。
故采用同一系列型号的消弧线圈，比不同厂家的消弧线圈调节范围更广、自动化程度更高、更能适应现在的运行条件和环境。
结束语： 110KV的中性点经消弧线圈接地可以有效降低故障点电容电流、熄灭电弧，当现有线圈容量不足以补偿10KV系统电流时，可以在母线上并联消弧线圈成套装置，通过总控制器优化消弧线圈的调节方式，迅速的补偿故障电流，确保供电系统稳定运行。
参考文献：
[1]罗奋康.配电网中性点接地方式浅析[J].通讯世界,2019,26(03):104-105
[2]杨帆,任伟,沈煜,薛永端,杨志淳,王敬华.消弧线圈并联小电阻系统接地故障灵活处理策略[J].供用电,2019,36(03):44-49
[3]杨帆,李广,沈煜,薛永端,彭辉,徐丙垠.中压配电网单相接地故障熄弧后的电气特征分析[J/OL].电力系统自动化:1-8[2019-04-17].
论文作者:董彬,张德龙,王均磊
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：弧线论文; 电流论文; 电容论文; 方式论文; 变电站论文; 容量论文; 控制器论文; 《电力设备》2019年第4期论文;