新型无级调感技术在消弧线圈装置中的应用
摘要
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，我国的电力系统迅速的增容。正在进行中的城网、农网改造将把我国的电网供电能力提高到一个新的水平。随之而来的是电网对地电容的增大，特别是城网改造中电力电缆的广泛应用，使电网的对地电容成倍增加，切除某一支路对整个电网的对地电容影响比较大。现有的消弧线圈装置由于调感方式落后，调节范围小，响应速度慢等原因，已经不能满足目前配电网对消弧装置的要求。所以近年来，各种新型的自动跟踪补偿的消弧线圈装置应运而生。
本文提出一种采用IGBT控制实现的新型无级调感技术，该技术不仅可以迅速调感，还可以根据需要产生谐波电流用于对地电容的检测。应用该技术设计制造的自动跟踪补偿的消弧线圈装置技术含量高，有电路结构简单，调感范围大，响应速度快，运行噪音低，振动小等优点，完全可以满足电网的要求。
论文中首先介绍了中性点接地方式的发展过程，通过对谐振接地原理和单相接地故障的暂态、稳态分析，认识到接地故障对系统安全运行的危害，通过消弧线圈对接地电容电流的迅速准确补偿是减小故障危害的最主要手段。然后文章详细论述了采用IGBT控制实现的无级调感技术的原理，并给出了仿真模拟和实际电路试验的结果。从试验结果可以看出，该技术是正确可行的。最后本文根据该技术设计了自动跟踪消弧线圈装置的电路和对地电容检测方法，给出了各部分的电路图和控制程序流程图。
Following the improvement of our economy and living standard, the capacitance of power system is increased rapidly. The alteration of city and country power system will bring the power supply ability to a new level. Especially, the widely use of power cable cause the capacitance to earth doubled, and a cutoff of some lateral line has comparatively larger effect. So, many arc eliminating coils have not been satisfied with the requirment of modern power system, because of their outdated tuning method, small tuning scope and slow tuning speed. In the recent years, many capacitive current automatic tracing compensations have emerged as the times require.
In this paper, a new technique of stepless inductance change controled by IGBTs is proposed, which can not only change inductance quickly and smoothly, but also generate harmonic current to detect the capacitance to earth as required. New designed auto tracing arc eliminating device based on this technique contents more technology, which has sample circuit, wide tuning scope, quick response and low noise.
This paper firstly introduces neutral grounding histroy. By analyzing the syntony grounding theory, the transient and stable process of one-phase grounding fault, the threaten to secure run of power system and the importance of exact compensation for capacitive current are cognized. Following this, the theory of new stepless inductance change technique is discussed in detail. The given data of both simulated and true circuit test show that this new method is exact and feasible. Finally, the circuit of new arc eliminating device, the capacity detect method and the flow chart of its control program are proposed.
本文提出一种采用IGBT控制实现的新型无级调感技术，该技术不仅可以迅速调感，还可以根据需要产生谐波电流用于对地电容的检测。应用该技术设计制造的自动跟踪补偿的消弧线圈装置技术含量高，有电路结构简单，调感范围大，响应速度快，运行噪音低，振动小等优点，完全可以满足电网的要求。
论文中首先介绍了中性点接地方式的发展过程，通过对谐振接地原理和单相接地故障的暂态、稳态分析，认识到接地故障对系统安全运行的危害，通过消弧线圈对接地电容电流的迅速准确补偿是减小故障危害的最主要手段。然后文章详细论述了采用IGBT控制实现的无级调感技术的原理，并给出了仿真模拟和实际电路试验的结果。从试验结果可以看出，该技术是正确可行的。最后本文根据该技术设计了自动跟踪消弧线圈装置的电路和对地电容检测方法，给出了各部分的电路图和控制程序流程图。
Following the improvement of our economy and living standard, the capacitance of power system is increased rapidly. The alteration of city and country power system will bring the power supply ability to a new level. Especially, the widely use of power cable cause the capacitance to earth doubled, and a cutoff of some lateral line has comparatively larger effect. So, many arc eliminating coils have not been satisfied with the requirment of modern power system, because of their outdated tuning method, small tuning scope and slow tuning speed. In the recent years, many capacitive current automatic tracing compensations have emerged as the times require.
In this paper, a new technique of stepless inductance change controled by IGBTs is proposed, which can not only change inductance quickly and smoothly, but also generate harmonic current to detect the capacitance to earth as required. New designed auto tracing arc eliminating device based on this technique contents more technology, which has sample circuit, wide tuning scope, quick response and low noise.
This paper firstly introduces neutral grounding histroy. By analyzing the syntony grounding theory, the transient and stable process of one-phase grounding fault, the threaten to secure run of power system and the importance of exact compensation for capacitive current are cognized. Following this, the theory of new stepless inductance change technique is discussed in detail. The given data of both simulated and true circuit test show that this new method is exact and feasible. Finally, the circuit of new arc eliminating device, the capacity detect method and the flow chart of its control program are proposed.
引文
1 要焕年，曹梅月．电力系统谐振接地．中国电力出版社，2000．
2 Y. Harmand, M. Ciement, Ph. Juston. Neutral Grounding of MV Rural Networks—The Freach Solution. CIRED Session 1, pp:4～14. Argentina 2-5 December, 1996
3 Gernot Druml. Detccting High-Ohmic Earth Faults in Compensated Networks. Haefely Treach, High Voltage Technology.
4 孙恭南．线路单相高阻接地故障保护装置运行分析．华中电力，1999，12(3)：37～39
5 M. Clement etc. Development in MV Neutral Control at EDF. 2. 14 CIRED. 1991
6 D. Griffel, Y. Harmand. MV Networks: New Neutral Grounding at EDF. 1993
7 石伟．10kV电缆配电网中性点接地方式．华北电力，2000，13(2)：21～22
8 Working Group 21.09. After Laying Tests on High Voltage Extruded Insulation Cable System ELECTRA No. 173 August 1997
9 刘连睿．10～35kV系统弧光接地过电压的危害及解决办法．华北电力技术，1999，3：21～22
10 胡善福，尹忠东，涂彩琪．可控消弧电抗器的控制系统．高电压技术，1997，23(1)：54～56
11 J. Basilesco, J. Taylor. Report on Methods for Earthing of Generator Winding Neutrals as Practiced Throughout the word. CIRED electra, 1988
12 Matti Lehtonen. Fault Management in Electrical Distribution System. Final report of the CIRED Working Group Fault Management. CIRED, 1991
13 袁进伶，张涛．6～66kV电力系统电容电流自动跟踪补偿及接地选线装置原理及应用．中国电力，1998，31(1)：67～68
14 赵双喜．自动跟踪补偿消弧装置在35kV系统中的应用．山东电力技术，1997，2：55～58
15 李景禄，李朝晖．自动补偿消弧装置用于配电网若干问题的讨论．高电压
技术，2001，27(6)：61～63
16 李峰，傅正财，江秀臣，李福寿．调匝式消弧电抗器的自动调谐．上海交通大学学报，1996，30(1)：70～77
17 刘虹，尹忠东，陈柏超等．新型可控自动消弧成套装置的应用研究．电力系统自动化，1998，22(2)：9～12
18 陈三运，伍昌庭．ARN型自动调谐消弧装置的调试及运行．华中电力，2000，13(5)：24～27
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20 吴晓．XG—A型消弧线圈自动跟踪补偿装置的开发与研制．电子技术杂志，2002，2：38～41
21 李景禄，吴维宁等．ZXB系列自动跟踪补偿消弧装置．中国电力，1998，31(8)：42～45
22 王建赜，吴启涛，纪延超，柳焯．新型小电流接地系统选线消谐装置的研制．继电器，2001，29(5)：34～36
23 杜永忠，李红霞，陈刚，蔡旭．并阻尼电阻消弧线圈自动跟踪装置的研究与应用．继电器，2001，29(9)：53～55
24 K. J. S. Khunbun, J. L. Koepfinger, MV Headed Resonant Grounding (Ground Fault Neutralizer) of A unit Connected Generator. IEEE Trans. Power App. Syst. Vol. PAS. 96. No.2, pp:550～559
25 Siure Lindahl, Lars Messing etc. Sensitive Earth Fault Protection for MV Distribution System. 2.09. CIRED. 1991
26 刘力，孙结中．无电源中性点配电系统电容电流的简易测量法．中国电力，2001，24(11)：46～49
27 唐艳波，孔令赞．10～35kV电网单相接地电容电流测量方法研究．山东电力技术，1999，3：28～31
28 李中树，杜正旺．消弧线圈补偿的小电流接地系统电容电流测试．高电压技术，2000，26(5)：76～77
29 王盛起，丛树勤，郭荣欣．单相接地电容电流简便间接测量法．高电压技
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30 赵建文，付周兴．10kV系统电容电流测试仪的设计．继电器，2001，29(11)：39～41
31 曾祥君，尹项根，于永源，陈德树．基于注入变频信号法的经消弧线圈接地系统控制与保护新方法．中国电机工程学报，2000，20(1)，29～36
32 曾祥君，于永源，尹项根，李为国，李欣然，董先治．基于注入信号法的消弧线圈自动调谐新技术．电力系统自动化，2000，5：38～41
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34 陈海昆．电力系统电容电流的测量与补偿．华东电力，2001，3：25～27
35 王轶成．智能接地补偿装置跟踪系统电容电流的方法．电力自动化设备，2002，22(1)：82～83
36 Klaus Papp. Arc Suppression Coils for Neutral Grounding of Distribution Systems. Published by Sterling Publications International Ltd. Power Technology International, 1992
37 Gemot Druml. Erkennung von hochohmigen Erdsch lussen in geloschren Netzen, Internationales Sysposium NMT 17-8, November, 1995, Mulhouse. France
38 蔡旭，李伟民．自动跟踪电网电容电流动态补偿系统研究．电力系统自动化，1995，19(8)：57～61
39 Shi Minghe, etc. A New Type Feeder Earth Fault Selecting Device for Neutral Isolated and Arc Suppression Coil Grounded Systems. Proceedings of Beijing Electric Power International Conference on Transmission and Distribution. Nov, 24-28th, 1997 pp:233～348
40 刘进强，曹佳滨，姚敏，孙占祥．利用分相对地外接电容法测量系统单相接地电容电流．黑龙江电力，2001，23(4)：254～256
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42 于宝琦，李鸿．中性点不接地电力系统电容电流的补偿及测量．本溪冶金
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43 唐轶，牟龙华，王崇林．单相接地电容电流自动补偿成套装置．高电压技术，1996，22(3)：88～90
44 朱彩虹，李玲玲，杨屹，苏彦莽．补偿电网脱谐度自动测量系统．中国仪器仪表，2001，3：14～15
45 王元昌．小电流接地系统单相接地故障检测探讨．中国电力，2001，34(7)：6365
46 尹忠东，程行斌，刘虹．可控电抗器在电网电容电流自动补偿中的应用．高电压技术，1996，22(3)：85～87
47 王德江，陈晓英，车兆龙．配电网单相接地电容电流补偿与选线一体化装置的研究．电工技术杂志，2000，7：44～46
48 陆国庆，姜新宇．影响消弧线圈应用效果的重要性能．电网技术，2001，25(11)：62～65
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50 徐玉琴，陈志业，李鹏．晶闸管投切电容式消弧线圈的设计与应用研究．电力系统自动化，2001，7：38～41
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52 葛耀中，窦乘国．非直接接地系统中检出单相接地线路的新方法．继电器，2001，29(9)：1～5
53 王德江，陈晓英．配电网单相接地选线和接地电流补偿一体化装置．电力自动化设备，2001，21(5)：39～42
54 李景禄，刘春生，胡毅，吴维宁．配电网自动跟踪补偿消弧装置．变压器，2000，37(10)：33～36
55 周配明．6～10kV自动调谐消弧设备性能分析及改造．华中电力，2002，15(2)：41～43
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