淺談消弧線圈

鐘江山

摘 要：在系統中使用經消弧線圈的接地方式，可以在系統發生單項接地故障時進行調節，使故障能夠自動恢復，系統也會及時恢復正常運行，在降低單相接地故障危害程度的主要措施中，消弧線圈接地補償技術是非常重要的技術措施，它不僅能夠使配電系統的安全性和可靠性提高，還能使配電系統的可靠性有效地提高，所以消弧線圈技術未來的發展前景非常廣闊。本文講述了消弧線圈的技術和消弧線圈在電網中的作用，還有消弧線圈接地的優點和消弧線圈的發展趨勢。

關鍵詞：消弧線圈；發展；作用

中圖分類號： TM475 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-174-2

0 引言

電網的中性點接地方式不僅會對線路和設備的絕緣水平造成影響，還會對機電保護裝置的功能和供電的可靠性造成極大的影響。人們對于電網運行指標的要求逐漸提高，消弧線圈和中性接地方式準確選擇的重要性也越來越大。在多數電纜出線的電網當中采用經消弧線圈接地方式，它的網絡電容電流跟其他電網相比會更大，單相接地后電弧不能自行熄滅，就有可能會產生弧光過電壓導致短路的現象。將經消弧線圈接地方式投入到配電網中使用就可以在單相接地發生時，抑制流過故障點的殘流，防止單相接地發展為相間短路故障，還能有效地減少事故跳閘。

1 消弧線圈和滅弧原理

1.1 消弧線圈

中性點在電力系統中就是指發電機繞組使用星型聯接的中性點，也指變壓器使用星型聯接的中性點。中性點接地方式的選擇是關于系統工程的問題，選擇正確的中性點接地方式，才能保證電力系統經濟、安全的運行，同時中性點接地方式的選擇還跟本國的設備制造、國情、運行水平和自然環境有密切的關聯。在中性點接地方式的選擇時，應當要保證電網具有供電可靠性高、設備和人身的安全性，以及電磁兼容性優越和維修工作量小等較好的運行特性。我國地面6～35kV的中低壓電網通常選擇小電流接地方式，而小電流接地系統中主要的形式有中性點不接地和中性點經消弧線圈兩種。在電網中安裝消弧線圈，可以將接地點的基波電容電流有效的減小，還能為故障點電弧的自行熄滅提供幫助，同時使故障點的危害程度得到降低。根據消弧線圈的線圈外絕緣介質來進行分類，主要分為干式和油浸式兩種，調電感線圈的抽頭和調鐵芯間隙兩種方式，是按照調節方式的不同分出來的。

1.2 消弧線圈的滅弧原理

分布電容存在于中性電不接地系統中的每一項，一旦系統發生了單項接地故障，電容電流超過了規定值，在故障點周圍接地電流會形成重燃和熄滅的電弧，并且這種重燃和熄滅是有周期性的。電網中的電容和電感會導致振蕩電路的形成，同時電網中也會產生過電壓，其電壓是2.5-3倍的相電壓，對于電氣設備來說，如此高的電壓會直接造成危害。

如果裝一只電感線圈在中性點不接地系統中的變壓器高壓線圈星型聯接的中性點上，當系統發生了單相接地時，中性點就可以在電感上對電壓進行轉移，在產生了電流之后，電流會流過接地點，對于分布點容電流的相位來說，這個電感電流是相反的，經過了位移電壓之后，電容電流值若是與電感流過的電流相等，就可以起補償作用，通過適當補償電容電流，就能夠避免接地點間隙性電弧的發生，為滅弧作用作了保障[1]。

2 消弧線圈的分類

2.1 自動調諧的消弧線圈

2.1.1 調氣隙式消弧線圈

調隙式消弧線圈是在隨動式補償系統范圍之內的。利用移動插入線圈內部的可動鐵芯來改變磁導率，以此達到改變線圈電感的目的就是調隙式消弧線圈的工作原理。這種消弧線圈從理論上來說是可以連續調節的，但在實際工程中，由于電機的控制精度和機械慣性的問題，無法實現連續調節。可靠性較差，響應速度較慢，精度較低、可動鐵芯的動作時間是靠它的移動時間來直接決定的，有些動作時間甚至長達十幾秒鐘，這些都是調氣隙式消弧線圈的主要幾個缺點。并且在額定電壓下，消弧線圈由于靜動鐵心間的電磁力較大，鐵芯無法實現調節，同時消弧線圈的噪音也比較大。

2.1.2 直流偏磁式消弧線圈

直流偏磁式消弧線圈是屬于動態式補償系統范圍內的。通過附加直流勵磁來使鐵芯磁化，然后改變鐵芯的磁導率，并使電感量能夠不斷變化就是直流偏磁式消弧線圈的工作原理。根據勵磁方式來分類，它的結構可以分為自勵式和他勵式兩種。而他勵式中又有縱橫向勵磁、橫向和縱向勵磁三種類型，直流偏磁式消弧線圈的實現方法也有許多種。直流偏磁式消弧線圈可以實現對電感的連續調節，它是全靜態結構，沒有運動部件，所以相比其他類型的消弧線圈，它有較高的可靠性和較快的響應速度，可以在消弧線圈承受高電壓時對電感值進行調節。直流偏磁式消弧線圈的補償電流上下限能夠達到6：1，它的發展前景非常的廣闊。

2.1.3 調匝式可控消弧線圈

調匝式可控消弧線圈是在隨動式補償系統范圍內的。利用改變繞組的線圈匝數來改變電感，然后使電感量能夠跟匝數的平方成比例是調匝式可控消弧線圈的工作原理，它不能對電感進行連續調節。因這種消弧線圈的技術比較成熟，所以是目前最常使用的可控消弧線圈。但它的有載開關切換一檔需要十多秒鐘，調節的速度較慢。內容結構中由于有運動部件，所以使用的壽命較短，可靠性也較差。一般調匝式消弧線圈的補償電流上下限為2：1，調節分為9檔，但每一檔之間的電感級差都比較大，對于調節深度的要求無法完全滿足，但使用帶電容補償的分級可調消弧線圈，就能夠通過補償電容作用將每一檔之間的電感級差變小。

2.2 人工調匝式固定補償消弧線圈

隨著國民經濟的不斷發展，有些城市的配電網也有了很大的變化，架空線不再是配電網中的主體，電纜線路則成為了配電網新的主體。在配電網中，交聯聚乙烯電纜和氧化鋅避雷器等新型設備都有了非常廣泛的應用[2]，同時也對原有離線手動調節消弧線圈的應用起了制約作用，主要體現以下方面：

2.2.1 增加了操作難度

如果在配電網中使用中性點經消弧線圈接地，就會導致運行方式切合線路的改變，增加了電容電流的變化，所以對于消弧線圈的檔位要及時進行調整，需要較多調整的次數，而且它智能離線進行操作，所以操作難度也因此增加了不少。

2.2.2 增加了脫諧度的測量難度

使用單相金屬接地法或者中性點外加電容法來進行測量是傳統電容電流的主要測量方式，采用這些方式測量電容電流時需要對設備進行一次改變，冒險性較高，人力和物力的消耗和測量難度也較大，所以測量脫諧度在配電系統中比較薄弱，一般不會進行測量，只是進行估算運行。在配電網中使用中性點經消弧線圈接地方式，會有較高的諧振過壓幅值，持續的時間也比較長，會對設備絕緣和間隙氧化鋅避雷器的安全運行造成嚴重的影響。

2.2.3 增加了繼電保護難度

因為在配電網中使用中性點經消弧線圈的接地方式會導致零序電抗與正序電抗的比值較大，相比正常接地電流，單相接地電流會少很多，而零序濾波器的不平衡電流沒有較大的相差，所以判斷故障線路不能使用普通的方向繼電器，這就導致繼電保護的難度有了增加。

顯而易見，原有離線手動調節消弧線圈制約了中性點經消弧線圈接地方式的應用。只有在配電網中采用準確、快速和自動化的消弧線圈系統，才能完全實現消弧補償，并保證消弧補償的效果。若想實現配電網自動化，使供電質量有效的提高，就要對此類消弧線圈進行深入研究。

3 消弧線圈的發展前景

消弧線圈在小電流接地系統當中有著不可代替的重要作用。對于跟蹤電網電容電流變化的準確性，老式手動調諧的消弧線圈是無法完全保證的，所以各方面因素都會對它的應用起制約的作用[3]。消弧線圈技術隨著電力技術的不斷發展也得到了迅速的發展，老式的手動調諧改變為自動調諧，它的控制理論也不斷完善更新，通過積累的實踐經驗和高新技術的發展，消弧線圈的應用范圍已經拓展到了全世界，使電網的運行安全和供電質量都得到了有效的提高。電力系統也因自動跟蹤補償技術的不斷發展而有了新的活力，可以按照電網電容電流的變化來改變消弧線圈的電感，使消弧線圈的電感電流能對單相接地電容電流起補償作用，最大程度的減小接地電流，防止事故持續擴大。

4 結語

消弧線圈技術已經在全世界得到了廣泛的應用。只有選擇合適的電網中性點接地方式和消弧線圈技術在配電網中進行應用，才能完全保證供電的質量，加快自動跟蹤補償技術的發展速度。

參 考 文 獻

[1] 王健.消弧柜與消弧線圈的比較[J].中國新通信，2013（16）.

[2] 王昕，李乃永，蘇欣，張國輝，孫運濤，劉學思，趙峰.消弧線圈接地機組的定子基波零序電壓保護誤動分析[J].電力系統保護與控制，2016（07）.

[3] 王雙綿，崔立新.淺談自動調諧消弧裝置在電力系統中的作用[J].有色冶金能，2013（04）.