浅析消弧线圈在电网中的应用

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-29 原文发表时间:2007-06-30 人气:1

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摘要：通过对10 kV、35 kV、66 kV配电网中的电容电流的分析，阐述了消弧线圈在城乡配电网中应用的必要性，并从消弧线圈的工作原理、容量选择、接地变压器的选择等方面进行了说明。
关键词：消弧线圈；电容电流；论述；接地变压器

目前，10 kV、35 kV城乡配电网络多为非有效接地系统，早期供电网络结构比较简单，系统不大，输电线以架空线为主，由于雷击、树木和大风等因素的影响，单相接地故障是配电网中出现概率最大的一种故障，并且往往是可恢复性的故障。由于非有效接地系统的中性点不接地，即使发生单相金属性永久接地或稳定电弧接地，仍能不间断供电，这是这种电网的一大优点，因此对供电的可靠性起到了积极作用。但随着供电系统的不断完善，电缆线路的增加，配电网的接地电容达到一定数值后，配电网的供电可靠性将受到威胁。首先，当配电网发生单相接地时，接地电流较大，电弧很难熄灭，可能发展成相间短路；其次，当发生间歇性弧光接地时，易产生弧光接地过电压，从而波及整个配电网。为了解决这些问题，在配电网中性点装设消弧线圈是一项有效的措施。

1 消弧线圈工作原理

消弧线圈是1台带有间隙的分段铁芯的可调电感线圈。其伏安特性组对于无间隙铁芯线圈来说是不易饱和的，消弧线圈的铁芯和线圈均浸在绝缘油中，外形与单相变压器相似。

图1为补偿电网单相接地故障图，其中gx、Lx分别表示消弧线圈的电导和电感，g1、g2、g3分别代表三相对地电导，C1、C2、C3分别代表三相对地电容。图2为单相接地的等值电路图，其中的Id为接地点D处的接地电流。图3为单相接地相量图，其中的Ic为电网电容电流，IL为消弧线圈补偿电流。由于消弧线圈是一个电感元件，因此相量图中Ic和IL为方向相反的电流。如忽略导纳的影响，根据以上分析可以得出Id的数值。

当Id=0时，电网电容电流全部被消弧线圈补偿。

消弧线圈的脱谐度v表征偏离谐振状态的程度，可以用来描述消弧线圈的补偿程度

式中Ic——对地电容电流，A；
IL——消弧线圈电感电流,A。

脱谐度数值的选取应适当。一方面，脱谐度的减小不仅能减小单相接地弧道中的残流，还可以降低恢复电压的上升速度，从而可知，脱谐度越小越好；但另一方面，脱谐度的减小会使消弧线圈分接头数量增多，增加设备的复杂程度，还会使有载调节开关频繁动作，降低设备运行的可靠性。运行经验表明，脱谐度不大于5%就能很好地灭弧、维持较理想的残余电流和恢复电压的上升速度。

DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定：消弧线圈接地系统，在正常运行情况下，中性点的长时间电压位移不应超过系统标称相电压的15%，消弧线圈宜采用过补偿运行方式。目前的自动调谐接地补偿装置能够实现全补偿运行或很小的脱谐度，主要是由于在消弧线圈的一次回路中串入了大功率的阻尼电阻，降低中性点电压的幅值，使之达到相电压的5%～10%。因为如果当系统的电容电流与消弧线圈工作电流相等时，即在谐振时中性点电压限制在允许值以下，就可实现全补偿方式，这是残流为最小的最佳工作方式。所以，可在消弧线圈的一次回路中串入大功率的阻尼电阻以增大阻尼率的方法来实现。

中性点位移电压

式中d——阻尼率(一般对35 kV及以下架空线路取5%，电缆线路取2％～4%)；
Ubd——中性点不对称电压，一般取0.8%相电压，kV。

中性点位移电压U0与电网的不对称电压Ubd、消弧线圈的脱谐率v及电网的阻尼率有关。当电网形成后，其不对称电压基本是个固定值，为保证在单相接地时有效地抑制弧光过电压的产生，要求消弧线圈的脱谐度v在±5%以内，那么只有改变阻尼率d才能改变位移电压，因此应当在消弧线圈中串入电阻，保证阻尼率，控制中性点位移电压。在低压电网中由于中性点不对称电压很小，为提高测量精度，采用特制的中性点专用互感器来提高检测灵敏度。

2 消弧线圈容量的选择

2.1容量的选择

消弧线圈容量应主要根据系统单相接地故障时电容电流的大小来确定，并应留一定裕度，以适应系统今后的发展和满足设备裕度的要求等。消弧线圈的容量可按式(6)确定：

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