3. 接地变压器容量
GB/T 50064-2014《交流电气设备的过电压保护和绝缘配合设计规范》规定,当电源变压器无中性点或中性点未引出时,应装设专用接地变压器以连接自动跟踪补偿消弧装置,接地变压器容量应与消弧部分的容量相配合。对新建变电站,接地变压器可根据站用电的需要兼作站用变压器。
国内主变压器的10kV侧一般都是三角接线,无中性点引出,在选择接地变压器时,其容量应与消弧线圈的容量相配合,具有相同额定容量下的运行时间,并适当考虑变压器的短时过负荷能力。
不带二次负荷的接地变压器的容量的确定,计算公式为:
(2)
式中:Se为接地变容量,kvar;Q为消弧线圈补偿容量,kW;k为系数,过补偿时取1.35;U0为电网的额定线电压,kV;Ic为电网回路电容电流,A。
Ic应包括与之连接的所有架空线路、电缆线路、发电机、变压器以及母线和电器的电容电流,并应考虑电网的发展。
带二次负荷的接地变压器容量的确定,计算公式为:
(3)
式中:Qf为二次无功负荷,kvar;Pf为二次有功负荷,kW;k为裕度系数。
对于曲折形(Z形)接法的接地变压器,建议其容量为消弧线圈容量的1.05~1.15倍,即取1.05~1.15。
另外,IEEE-C62.92.3标准规定变压器一定过载时间内的允许过载系数为,规定运行过载系数为变压器运行短时容量与额定容量的比值。其中的数值见表3。
考虑到一般接地变压器大多数兼用作所用变考虑,带二次绕组,因而在正常持续运行的变压器可参照IEEE所做出的短时过载的倍数的接地变压器。
在文献中新增的电抗器是与自动跟踪补偿消弧线圈都接在同一接地变压器的中性点上,没有分析接地变压器的容量的计算及改造方案。不知是否按电抗器的容量对接地变压器进行了增容改造,还是考虑到接地变压器的短时过载能力,增加电抗器的容量是原有消弧线圈容量的12%,按照单相接地故障的条件下运行2h的要求接地变压器的过载能力是可以满足要求的。实际上有些消弧线圈生产厂家生产的接地变压器已经利用接地变压器所带消弧线圈在接地时只工作2h的工作特点设计接地变压器,设计的接地变压器容量小于消弧线圈的容量,以降低生产成本。甚至有的接地变压器容量只有消弧线圈容量的80%。有些厂家生产的接地变压器带有站用变压器,而接地变压器的容量只等于消弧线圈的容量,而没有考虑站用变压器容量和接地变压器本身的损耗。由于电网企业对接地变压器过载设计不十分清楚,接地变压器的保护定值按接地变压器的容量设置,这样当出现金属性接地时接地变压器可能出现过电流跳闸。由于接地变压器带有站用变,引起变电站断电,直接影响到变电站运行安全,国内已经出现过多次这样的事故。
4. 结语
文献提出的消弧线圈增容方案是个经济型技术改造方式,是值得借鉴的,但文中有几个问题有待商榷。
1)双闸变电站2号消弧线圈自动调谐系统产生的虚幻接地,可能是谐振过电压,可尝试通过增加阻尼电阻值,改变脱谐度来解决。消弧线圈自动调谐系统实测电容电流为86.04A,如消弧线圈自动调谐系统的测量值是准确的,DL/T1057标准规定系统电容电流测量误差:当30A<100A时,测量误差应不大于3% ),则没有到最大补偿电流,不存在容量不足欠补偿的问题,仅是消弧线圈容量的裕度不足。
2)电容电流计算的方法误差大,按文献[1]估算的双闸变电站10kVⅡ段母线上的所有出线总电容电流=0.1×10×90.825=90.825A(由10kVⅡ段母线上的所有出线电缆长度叠加,再考虑未投运的3条出线电缆的长度得出)。按此计算值双闸变电站10kVⅡ段母线上的所有出线总电容电流还没有达到原消弧线圈自动调谐系统补偿容量为100A的容量。
3)10kV中性点位移电压过大的主要原因是对线路地电容不对称,三个单相电压互感器参数不一致和采用预调谐方式消弧线圈对其放大而产生的,一般不是三相负荷不平衡造成的。
4)文献是将增加的电抗器与中原有的消弧线圈并联接在同一接地变压器的中性点上,没有提及接地变压器的改造问题。增容改造时一定要核算接地变容量,确保接地变压器的容量要与消弧线圈和电抗器相配合。