4.2 补偿系统的分类
早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈,称为固定补偿系统。固定补偿系统的工作方式是:将消弧线圈整定在过补偿状态,其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%,之所以采用过补偿是为了避免电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电压。因为,如整定在欠补偿状态,切除线路将造成电容电流减少,可能出现全补偿或接近全补偿的情况。可见,固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网,这种系统已逐渐不再使用。取代它的是能跟踪电网电容电流自动调谐的装置,这类装置又分为两种,一种称之为随动式补偿系统。随动式补偿系统工作方式是:自动跟踪电网电容电流的变化,随时调整消弧线圈,使其保持在谐振点上,在消弧线圈中串联一电阻,增加电网阻尼率,将谐振过电压限制在允许范围内。当电网发生单相接地故障后,控制系统将电阻短接掉,达到最佳补偿效果,该系统的消弧线圈不能带高电压调整。另一种称之为动态补偿系统。动态补偿系统的工作方式是:在电网正常运行时,调整消弧线圈远离谐振点,彻底避免串联谐振过电压及各种谐振过电压产生的可能性,当电网发生单相接地后,瞬间调整消弧线圈至最佳状态,使接地电弧自动熄灭。这种系统要求消弧线圈能带高电压快速调整,从根本上避免了串联谐振产生的可能性,通过适当的控制,系统是唯一可能使电网中原有的功率方向型单相接地选线装置(高漏)继续使用的系统。
4.3 国内主要产品的比较
目前,自动补偿的消弧线圈国内主要有三种产品,分别是调气隙式,调匝式及偏磁式。
4.3.1 调气隙式
调气隙式属于随动式补偿系统。其消弧线圈为动芯式结构,通过移动铁芯改变磁路磁阻达到连续调节电感的目的。然而,其调整只能在低电压或无电压的情况下进行,其电感调节范围上下限之比为2.5 倍。控制系统在电网正常运行情况下将消弧线圈调整至全补偿附近,将约100Ω电阻串联在消弧线圈上。用来限制串联谐振过电压,使稳态过电压数值在允许范围内(中性点电位升高小于15%的相电压)。当电网发生单相接地后,必须在0.2S秒内将电阻短接掉实施最佳补偿,否则电阻有爆炸的危险。该产品的主要缺点有四条
1. 工作噪音大,可靠性差
动芯式消弧线圈由于其结构上有运动部件,当高压施加其上后,振动噪音很大,而且随着使用时间的增长,内部越来越松动,噪音愈来愈大。串联电阻约3KW,100Ω。当补偿电流为50A时,需要250KW容量的电阻才能长期工作,所以在接地后,必须迅速切除电阻,否则有爆炸的危险。这就影响到整个装置的可靠性。
2. 调节精度差
由于气隙的微小变化都造成电感较大的变化,电机通过机械部件调气隙的精度远远不够。用液压调节成本太高。
3. 过电压水平高
在电网正常运行时,消弧线圈处于全补偿状态或接近全补偿状态,虽有串联电阻将稳态谐振过电压限制在允许范围内。但是电网中,各种扰动(大电机投切,非同期合闸,非全相合闸等),使得其瞬间过电压危害较为严重。
4. 功率方向型单相接地选线装置不能继续使用
安装该产品后,电网中原有的功率方向型单相接地选线装置不能继续使用。
4.3.2 调匝式
该装置属于随动式补偿系统,它同调气隙式的唯一区别是将动芯式消弧线圈用有载调匝式消弧线圈取代,这种消弧线圈是用原先的人工调匝消弧线圈改造而成,即采用有载调节开关改变工作绕组的匝数,达到调节电感的目的,有载调节开关每调节一档时间13秒。其工作方式同调气隙式完全相同,也是采用串联电阻限制谐振过电压。该装置同调气隙式相比,消除了消弧线圈的高噪音,但是却牺牲了补偿效果,消弧线圈电感不能连续调节,只能离散地分档调节,补偿效果差,并且同样具有过电压水平高,电网中原有方向型接地选线装置不能使用及串联电阻存在爆炸的危险等缺点,另外,该装置比较零乱,它由四件设备组成(接地变压器,消弧线圈,电阻箱,控制柜),安装施工比较复杂。总的来讲,该装置技术上比较落后。
由于经济上的原因,国产有载调匝式消弧线圈的有载调节开关采用低电压开关,它只能在低压下调节抽头,发生接地后不能调节。
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