郭紅梅

摘 要：隨著電網(wǎng)新加饋出線同時對電纜增容，中性點經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)中，經(jīng)常出現(xiàn)消弧線圈容量不足的問題。若消弧線圈長期工作運行在欠補償方式下，不僅會影響消弧線圈的滅弧功能，甚至損壞設備。文章分析了自動調(diào)諧消弧線圈的工作原理，提出了原系統(tǒng)自動調(diào)諧消弧線圈裝置采用直接增容方式，系統(tǒng)簡單、安全、有效。

關鍵詞：消弧線圈；自動調(diào)諧；自動跟蹤；增容

中圖分類號：TM864 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）18-0001-02

1 消弧線圈接地系統(tǒng)的特點

消弧線圈接地系統(tǒng)是當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，流經(jīng)消弧線圈產(chǎn)生的電感電流與電容電流相加為流過短路接地點的電流，但是電容電流和電感電流相位相差180？觷相互抵消，從而短路電流得到抑制，進而實現(xiàn)自動滅弧。優(yōu)點為抑制短路點電流，瞬時故障影響小，不易造成相間短路，減少了跳閘次數(shù)，減小了短路點的跨步電壓，短路處的接觸電勢小，可以保證人身安全；另外由于短路點產(chǎn)生的故障電流小，抑制了間歇性弧光過電壓現(xiàn)象，短路電壓相對穩(wěn)定可以抑制鐵磁諧振現(xiàn)象。缺點為隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中容性電氣原件的增多，會出現(xiàn)單臺消弧線圈難以保障對電網(wǎng)電容電流的補償現(xiàn)象，要完成對電網(wǎng)的補償需要對消弧線圈的容量進行擴容或是需要多個消弧線圈共同運行，從而導致系統(tǒng)變得較復雜。

2 單臺消弧線圈裝置的自動跟蹤原理

通常情況下，消弧線圈系統(tǒng)零序回路可以等效成系統(tǒng)不對稱電壓、系統(tǒng)對地電容、消弧線圈電感和系統(tǒng)電阻阻尼的串聯(lián)，如圖1所示。消弧線圈的控制裝置以殘流和脫諧度作為控制參數(shù)來判斷是否需要調(diào)節(jié)消弧線圈補償電流。當系統(tǒng)的脫諧度或殘流超出投運前設定的脫諧度和接地殘流范圍，消弧線圈的控制裝置發(fā)出指令來調(diào)整消弧線圈的檔位，讓調(diào)整后的脫諧度及殘流滿足要求。

根據(jù)式（1）、（2）可知電網(wǎng)的脫諧度和殘流的設定值已知，只需測量電網(wǎng)對地電容電流，即可通過脫諧度和殘流計算出消弧線圈所需要補償?shù)碾姼须娏?，從而確定消弧線圈需要進行補償?shù)难a償檔位。因此，消弧線圈補償?shù)年P鍵是確定電容電流。當系統(tǒng)正常運行時，其零序回路的等值電路（見圖1），L為有載調(diào)節(jié)消弧線圈電感，C為系統(tǒng)對地的等效電容，R為回路電阻，UO為系統(tǒng)的不對稱電壓。當消弧線圈在L1檔時其零序回路電流為I1；當消弧線圈在L2檔時其零序回路電流為I2。

消弧線圈在完成一次調(diào)檔后，系統(tǒng)的容抗XC已經(jīng)計算出來，如果系統(tǒng)對地電容發(fā)生變化，同樣可以通過式（5）計算出新的電容電流。因此，消弧線圈控制裝置主要通過消弧線圈電感量變化通過監(jiān)測對地電容的變化實現(xiàn)消弧線圈裝置的自動跟蹤。

自動調(diào)諧接地補償裝置主要是由電動式消弧線圈、接地變壓器、阻尼電阻部分、微機控制部分、非線性電阻和中性點專用互感器五大部分組成。消弧線圈采用預調(diào)節(jié)的方式，正常運行時能根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的變化自動調(diào)節(jié)消弧線圈的分接頭達到最佳位置。微機控制器微機控制器主要通過測量中性點電壓與電流之間的相位關系和中性點位移電壓，能夠準確的計算出對地電容，并判斷和發(fā)出指令進行自動調(diào)整，實現(xiàn)自動跟蹤和自動調(diào)諧的功能。

3 消弧線圈的容量補償原理

消弧線圈容量不足就會造成其長期工作在欠補償?shù)倪\行方式下工作，使之無法自動調(diào)諧到殘流最小的最佳工作點，從而影響消弧線圈的滅弧功能，并且極有可能出現(xiàn)全補償?shù)墓r引起電力系統(tǒng)串聯(lián)諧振。當消弧線圈正確調(diào)諧時，可以抑制短路電流進而可以有效的減少產(chǎn)生弧光接地過電壓的機率，也最大限度的減小了故障點熱破壞作用，還可以有效的抑制過電壓的輻值和穩(wěn)定接地網(wǎng)的電壓，其原理接線圖如圖2所示。

系統(tǒng)安裝了消弧線圈統(tǒng)，消弧線圈的嵌位作用可有效防止產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓。消弧線圈在發(fā)生單相接地時產(chǎn)生電感電流，該電感電流與單相接地時形成的電容電流相位差180？觷，兩者疊加后的接地電流即為電容電流減電感電流的絕對值。故障相恢復電壓速度減緩，避免電容電流過大所造成的危害。消弧線圈補償效果越好對電網(wǎng)的安全保護作用越大，所以需要能跟蹤電容電流變化而自動調(diào)諧的消弧線圈。

4 消弧線圈增容的解決方案

裝設消弧線圈可以使接地故障容性電流減少，利用消弧線圈的感性電流補償接地故障時的容性電流。唯一的解決方案是增加消弧線圈的補償容量，避免欠補償、全補償?shù)墓r[1]出現(xiàn)。根據(jù)已在運的設備，其方法如下：

①更換大容量的自動跟蹤式消弧線圈。此方法投資成本較大，同時也造成了現(xiàn)有設備的浪費。

②并接一臺固定型（或分級可調(diào)）消弧線圈。此種增容方案能夠采用單臺消弧線圈的計算公式來計算系統(tǒng)對地電容，精度與單臺自動跟蹤消弧線圈的測量精度一樣高，但此時得到的對地電容是固定型消弧線圈與系統(tǒng)實際對地電容的并聯(lián)值，轉換成電容電流形式即固定消弧線圈進行補償后的剩余電容電流。自動調(diào)諧的消弧線圈自身具有阻尼電阻，故增容時無須串聯(lián)阻尼電阻，此種方案系統(tǒng)增容簡單可靠。此方法經(jīng)濟實惠約為成套增容成本的30%且不會造成現(xiàn)有設備的閑置。因此，方法二是一種經(jīng)濟、可靠、有效的增容方式。

5 以10 kV系統(tǒng)為例的具體改進方法

以10 kV系統(tǒng)自動調(diào)諧消弧線圈為例，如何在增大原有消弧線圈容量的前提下而又不需另增裝接地變壓器，特設計三相五柱式固定型消弧線圈。這種固定型消弧線圈的結構由五個截面相同的鐵芯柱，其中三個鐵芯柱上繞有高壓線圈，中間帶有間隙的鐵芯上無線圈，只作為零序磁通的通路用，如圖3所示。

三個柱上的高壓線圈一端接入高壓三相電源A、B、C，另一端連接在一起與大地相連接成為三相式電抗器，起接地變的作用。正常時三相電壓對稱平衡，該線圈內(nèi)流的是很小的正序勵磁電流。當電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，消弧線圈的三相繞組中承受兩組電壓，一組是三相對稱的正序電壓，在這組電壓的作用下，消弧線圈僅僅是一個接地變的功能，只為補償提供一個中性點。另一組是三相大小相等，方向相反的零序電壓，在這組電壓的作用下，三個繞組中的電流同相位并聯(lián)相接，必然在三個繞組中產(chǎn)生同相位的電流。因為在繞有線圈的三個鐵芯中形成同相位的零序磁通，該零序磁通只能經(jīng)過間隙形成回路。這樣就在三個繞組中感應出電感電流，即成為三相電抗器，這個電感電流與系統(tǒng)的電容電流在相位上近似相反，起到補償作用。為保證增容后中性點位移電壓在規(guī)程要求范圍內(nèi)，需要時增加電網(wǎng)的阻尼，配有高壓串組。

5.1 原理

改進原理圖如圖4所示。

5.3 結論

由于此消弧線圈磁路中有間隙，消弧線圈始終工作在線性段，補償電感的線性度好，所以補償效果好。將增容的消弧線圈（分級可調(diào)容量或固定容量）并聯(lián)于接地變壓器的中性點上，系統(tǒng)不用更改控制程序，能夠實現(xiàn)電容電流的自動跟蹤功能。消弧線圈控制器上顯示的電容電流就是消弧線圈補償后的剩余電容電流，系統(tǒng)殘流夠能限制在5 A以內(nèi)，這種裝置接入系統(tǒng)不影響原容量不足消弧線圈的測量和調(diào)諧。從實際運行和原理上均已證明這一增容方式是安全、簡單、有效的。

參考文獻：

[1] 劉義華，王建忠.中壓電網(wǎng)經(jīng)消弧線圈接地的補償容量[J].供用電，2007，（2）.

[2] 鄧凡良，李良軍，朱士杰.手動調(diào)諧和自動調(diào)諧消弧線圈并聯(lián)使用探討[J].油氣田地面工程，2010，（2）.