浅谈消弧线圈

钟江山

摘 要：在系统中使用经消弧线圈的接地方式，可以在系统发生单项接地故障时进行调节，使故障能够自动恢复，系统也会及时恢复正常运行，在降低单相接地故障危害程度的主要措施中，消弧线圈接地补偿技术是非常重要的技术措施，它不仅能够使配电系统的安全性和可靠性提高，还能使配电系统的可靠性有效地提高，所以消弧线圈技术未来的发展前景非常广阔。本文讲述了消弧线圈的技术和消弧线圈在电网中的作用，还有消弧线圈接地的优点和消弧线圈的发展趋势。

关键词：消弧线圈；发展；作用

中图分类号： TM475 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）18-174-2

0 引言

电网的中性点接地方式不仅会对线路和设备的绝缘水平造成影响，还会对机电保护装置的功能和供电的可靠性造成极大的影响。人们对于电网运行指标的要求逐渐提高，消弧线圈和中性接地方式准确选择的重要性也越来越大。在多数电缆出线的电网当中采用经消弧线圈接地方式，它的网络电容电流跟其他电网相比会更大，单相接地后电弧不能自行熄灭，就有可能会产生弧光过电压导致短路的现象。将经消弧线圈接地方式投入到配电网中使用就可以在单相接地发生时，抑制流过故障点的残流，防止单相接地发展为相间短路故障，还能有效地减少事故跳闸。

1 消弧线圈和灭弧原理

1.1 消弧线圈

中性点在电力系统中就是指发电机绕组使用星型联接的中性点，也指变压器使用星型联接的中性点。中性点接地方式的选择是关于系统工程的问题，选择正确的中性点接地方式，才能保证电力系统经济、安全的运行，同时中性点接地方式的选择还跟本国的设备制造、国情、运行水平和自然环境有密切的关联。在中性点接地方式的选择时，应当要保证电网具有供电可靠性高、设备和人身的安全性，以及电磁兼容性优越和维修工作量小等较好的运行特性。我国地面6～35kV的中低压电网通常选择小电流接地方式，而小电流接地系统中主要的形式有中性点不接地和中性点经消弧线圈两种。在电网中安装消弧线圈，可以将接地点的基波电容电流有效的减小，还能为故障点电弧的自行熄灭提供帮助，同时使故障点的危害程度得到降低。根据消弧线圈的线圈外绝缘介质来进行分类，主要分为干式和油浸式两种，调电感线圈的抽头和调铁芯间隙两种方式，是按照调节方式的不同分出来的。

1.2 消弧线圈的灭弧原理

分布电容存在于中性电不接地系统中的每一项，一旦系统发生了单项接地故障，电容电流超过了规定值，在故障点周围接地電流会形成重燃和熄灭的电弧，并且这种重燃和熄灭是有周期性的。电网中的电容和电感会导致振荡电路的形成，同时电网中也会产生过电压，其电压是2.5-3倍的相电压，对于电气设备来说，如此高的电压会直接造成危害。

如果装一只电感线圈在中性点不接地系统中的变压器高压线圈星型联接的中性点上，当系统发生了单相接地时，中性点就可以在电感上对电压进行转移，在产生了电流之后，电流会流过接地点，对于分布点容电流的相位来说，这个电感电流是相反的，经过了位移电压之后，电容电流值若是与电感流过的电流相等，就可以起补偿作用，通过适当补偿电容电流，就能够避免接地点间隙性电弧的发生，为灭弧作用作了保障[1]。

2 消弧线圈的分类

2.1 自动调谐的消弧线圈

2.1.1 调气隙式消弧线圈

调隙式消弧线圈是在随动式补偿系统范围之内的。利用移动插入线圈内部的可动铁芯来改变磁导率，以此达到改变线圈电感的目的就是调隙式消弧线圈的工作原理。这种消弧线圈从理论上来说是可以连续调节的，但在实际工程中，由于电机的控制精度和机械惯性的问题，无法实现连续调节。可靠性较差，响应速度较慢，精度较低、可动铁芯的动作时间是靠它的移动时间来直接决定的，有些动作时间甚至长达十几秒钟，这些都是调气隙式消弧线圈的主要几个缺点。并且在额定电压下，消弧线圈由于静动铁心间的电磁力较大，铁芯无法实现调节，同时消弧线圈的噪音也比较大。

2.1.2 直流偏磁式消弧线圈

直流偏磁式消弧线圈是属于动态式补偿系统范围内的。通过附加直流励磁来使铁芯磁化，然后改变铁芯的磁导率，并使电感量能够不断变化就是直流偏磁式消弧线圈的工作原理。根据励磁方式来分类，它的结构可以分为自励式和他励式两种。而他励式中又有纵横向励磁、横向和纵向励磁三种类型，直流偏磁式消弧线圈的实现方法也有许多种。直流偏磁式消弧线圈可以实现对电感的连续调节，它是全静态结构，没有运动部件，所以相比其他类型的消弧线圈，它有较高的可靠性和较快的响应速度，可以在消弧线圈承受高电压时对电感值进行调节。直流偏磁式消弧线圈的补偿电流上下限能够达到6：1，它的发展前景非常的广阔。

2.1.3 调匝式可控消弧线圈

调匝式可控消弧线圈是在随动式补偿系统范围内的。利用改变绕组的线圈匝数来改变电感，然后使电感量能够跟匝数的平方成比例是调匝式可控消弧线圈的工作原理，它不能对电感进行连续调节。因这种消弧线圈的技术比较成熟，所以是目前最常使用的可控消弧线圈。但它的有载开关切换一档需要十多秒钟，调节的速度较慢。内容结构中由于有运动部件，所以使用的寿命较短，可靠性也较差。一般调匝式消弧线圈的补偿电流上下限为2：1，调节分为9档，但每一档之间的电感级差都比较大，对于调节深度的要求无法完全满足，但使用带电容补偿的分级可调消弧线圈，就能够通过补偿电容作用将每一档之间的电感级差变小。

2.2 人工调匝式固定补偿消弧线圈

随着国民经济的不断发展，有些城市的配电网也有了很大的变化，架空线不再是配电网中的主体，电缆线路则成为了配电网新的主体。在配电网中，交联聚乙烯电缆和氧化锌避雷器等新型设备都有了非常广泛的应用[2]，同时也对原有离线手动调节消弧线圈的应用起了制约作用，主要体现以下方面：

2.2.1 增加了操作难度

如果在配电网中使用中性点经消弧线圈接地，就会导致运行方式切合线路的改变，增加了电容电流的变化，所以对于消弧线圈的档位要及时进行调整，需要较多调整的次数，而且它智能离线进行操作，所以操作难度也因此增加了不少。

2.2.2 增加了脱谐度的测量难度

使用单相金属接地法或者中性点外加电容法来进行测量是传统电容电流的主要测量方式，采用这些方式测量电容电流时需要对设备进行一次改变，冒险性较高，人力和物力的消耗和测量难度也较大，所以测量脱谐度在配电系统中比较薄弱，一般不会进行测量，只是进行估算运行。在配电网中使用中性点经消弧线圈接地方式，会有较高的谐振过压幅值，持续的时间也比较长，会对设备绝缘和间隙氧化锌避雷器的安全运行造成严重的影响。

2.2.3 增加了继电保护难度

因为在配电网中使用中性点经消弧线圈的接地方式会导致零序电抗与正序电抗的比值较大，相比正常接地电流，单相接地电流会少很多，而零序滤波器的不平衡电流没有较大的相差，所以判断故障线路不能使用普通的方向继电器，这就导致继电保护的难度有了增加。

显而易见，原有离线手动调节消弧线圈制约了中性点经消弧线圈接地方式的应用。只有在配电网中采用准确、快速和自动化的消弧线圈系统，才能完全实现消弧补偿，并保证消弧补偿的效果。若想实现配电网自动化，使供电质量有效的提高，就要对此类消弧线圈进行深入研究。

3 消弧线圈的发展前景

消弧线圈在小电流接地系统当中有着不可代替的重要作用。对于跟踪电网电容电流变化的准确性，老式手动调谐的消弧线圈是无法完全保证的，所以各方面因素都会对它的应用起制约的作用[3]。消弧线圈技术随着电力技术的不断发展也得到了迅速的发展，老式的手动调谐改变为自动调谐，它的控制理论也不断完善更新，通过积累的实践经验和高新技术的发展，消弧线圈的应用范围已经拓展到了全世界，使电网的运行安全和供电质量都得到了有效的提高。电力系统也因自动跟踪补偿技术的不断发展而有了新的活力，可以按照电网电容电流的变化来改变消弧线圈的电感，使消弧线圈的电感电流能对单相接地电容电流起补偿作用，最大程度的减小接地电流，防止事故持续扩大。

4 结语

消弧线圈技术已经在全世界得到了广泛的应用。只有选择合適的电网中性点接地方式和消弧线圈技术在配电网中进行应用，才能完全保证供电的质量，加快自动跟踪补偿技术的发展速度。

参 考 文 献

[1] 王健.消弧柜与消弧线圈的比较[J].中国新通信，2013（16）.

[2] 王昕，李乃永，苏欣，张国辉，孙运涛，刘学思，赵峰.消弧线圈接地机组的定子基波零序电压保护误动分析[J].电力系统保护与控制，2016（07）.

[3] 王双绵，崔立新.浅谈自动调谐消弧装置在电力系统中的作用[J].有色冶金能，2013（04）.