电力系统中消弧线圈的应用

保龙

【摘要】随着我国电力系统的快速发展，电网规模不断增大，电缆的使用量与日俱增，配电网的容量不断扩大，使得电力系统的电流也随之增大，用户对电力系统的可靠性也提出了更高的要求。本文针对电力系统中消弧线圈的应用展开研究。

【关键词】电力系统；消弧线圈；接地系统；应用

1、消弧线圈接地系统

目前我国的配电系统中经常使用中性点经消弧线圈的接地方式。当电力系统出现单项接地问题时，消弧线圈就会发出动作，消弧线圈产生的电感电流就会补偿系统中的电容电流，使得出现单项接地问题处的接地电流大幅度降低，避免了问题的扩展。

串联阻尼电阻可以在预调式消弧线圈正常运行时对中性点的位移电压进行合理的抑制。当系统处于正常运行状态时，串联阻尼电阻的控制器就会随着电网中电容电流的变化进行跟踪，并对消弧线圈进行对应的调整，以确保处于谐振点周围。但是假如在全补偿或者过补偿状态下进行系统补偿时，一旦计算的系统电容电流不准确就有可能导致电力系统出现谐振现象。基于此，将一个电阻串联在消弧线圈中，可以适当提高电网的阻尼率，这样就可以将谐振过电压控制在合理范围内。

2、消弧线圈的调谐方式

消弧线圈的调谐方式主要包括“预调式”以及“随调式”两大类。其中，在系统处于正常状态时采用“预调式”进行电容电流的测量，并对消弧线圈的位置进行适当的调节。当出现单项接地问题时，消弧线圈就会进行延时补偿，这是可以采用电气条件或者机械条件的形式进行。采用该方法进行补偿时，需要并联或者串联一个电阻来避免系统在正常运转过程中出现串联谐振。一旦出现单项接地问题时，为了防止输出阻性电流应进行阻尼电阻的短接，这样还可以起到保护电阻的作用，当问题解决之后还应再一次接入阻尼电阻。

在系统处于正常状态时采用“随调式”进行电容电流的测量，并对消弧线圈的位置进行适当的调节。当出现单项接地问题时，需要将消弧线圈的位置进行合理的调节。当问题解决之后，再将消弧线圈的位置调节到远离补偿工作点的位置处。考虑到消弧线圈在系统正常运行状态时是在远离谐振点的位置处运行的，所以能够有效防止串联谐振现象的方式，所以此时不需要设置阻尼电阻。

由于调谐方式在电力系统正常运转过程会对消弧线圈的阻抗值产生影响。所以，调谐方式同样会对并联状态下运行的自动补偿消弧线圈装置的工作方式产生一定的影响。

3、消弧线圈的控制方式及优势

3.1 控制方式。消弧线圈使用的是动态补偿的方法，能够从根源上处理补偿系统串联谐振过电压和最佳补偿之间存在的矛盾问题。当高压电网处于正常运转状态时消弧线圈没有任何作用。在电网正常运转情况下，一旦调谐到接近全补偿甚至是全补偿状态时，电力系统就会发生串联谐振过电压现象导致中性点电压增大。电力系统中的一般操作和单相接地之外的各类故障的出现均有可能导致过电压危险的发生。因此，当电力系统处于正常运转状态时对消弧线圈进行调节对与电网电容电流有百害而无一利。因此，电力有关部门规定“固定式消弧线圈不能工作在全补偿或接近全补偿状态”的原因。目前，国内使用的消弧线圈的自动补偿装置都是随动系统，只有在电网系统出现接地故障时，消弧线圈才会将其位置调整到全补偿状态来等待接地故障的出现。上述操作时为了防止发生过高的串联谐振过电压，因此需要在消弧线圈上串联一个阻尼电阻，这样就可以将稳态谐振过电压控制在合理范围内。但是这种方式并不能从根本上处理暂态谐振过电压这一问题，再者受到电阻功率的约束，一旦出现接地故障就需要马上切除，这样一来电网系统就会出现另一个安全隐患。偏磁式消弧线圈使用的是避开谐振点的动态补偿方法而不是传统的利用限制串联谐振过电压的方式，这种方式杜绝了谐振的发生。也就是说当电网处于正常运行状态时，将消弧线圈的调整到远离谐振点的状态，并且不进行励磁电流的施加，并对电网电容电流进行实时监控。一旦出现单相接地故障，在瞬间（约20ms）将消弧线圈调整到最佳补偿状态。

3.2 优势特征。中性点经消弧线圈接地电网出现单相接地时具有以下四点优势特征：第一，和中性点不接地电网相同，在故障的相對地的电压为0，非故障相对地的电压增大到线电压，继而出现零序电压，该电压不小于电网处于正常运转状态时的相电压，与此同时还存在零序电流。第二，处于消弧线圈两端的电压是零序电压，当到达故障线路的故障相以及接地故障点时消弧线圈会通过，但是消弧线圈不会通过非故障线路。

3.3 当电力系统使用的是完全补偿的方法时，那么电力系统的故障及非故障线路中的零序电流均是针对自身的对地电容电流，并且其方向都是为了给母线指明线路方向，所以在这种情况下很难根据稳态电流的方向和大小判别出电力系统中存在的故障。

3.4 当电力系统使用的是过补偿的方法时，从故障线路通过的零序电流与本线路的接地点残余电流以及对地电容电流的和是相等的，并且零序电流的方向和非故障线路的零序电流的方向也是保持一致的，同样是为母线指明线路的方向，而且相位也保持一致。所以，同样不能根据电流方向的不同来判别线路是否发生故障。除此之外，因为过补偿度比较小，所以该系统也无法向中性点不接地系统一样根据零序电流的了大小来判别发现故障线路。

4、结语

本文首先分析了消弧线圈接地系统的基本原理及应用；其次，对消弧线圈的调谐方式进行了分析讨论；最后对消弧线圈的控制方式及优势特征进行了探讨。消弧线圈在电力系统中的应用，可以有效提高电力系统的安全性和可靠性。希望本文的研究可以对消弧线圈在电力系统中的应用提供参考。

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