電力系統中消弧線圈的應用

保龍

【摘要】隨著我國電力系統的快速發展，電網規模不斷增大，電纜的使用量與日俱增，配電網的容量不斷擴大，使得電力系統的電流也隨之增大，用戶對電力系統的可靠性也提出了更高的要求。本文針對電力系統中消弧線圈的應用展開研究。

【關鍵詞】電力系統；消弧線圈；接地系統；應用

1、消弧線圈接地系統

目前我國的配電系統中經常使用中性點經消弧線圈的接地方式。當電力系統出現單項接地問題時，消弧線圈就會發出動作，消弧線圈產生的電感電流就會補償系統中的電容電流，使得出現單項接地問題處的接地電流大幅度降低，避免了問題的擴展。

串聯阻尼電阻可以在預調式消弧線圈正常運行時對中性點的位移電壓進行合理的抑制。當系統處于正常運行狀態時，串聯阻尼電阻的控制器就會隨著電網中電容電流的變化進行跟蹤，并對消弧線圈進行對應的調整，以確保處于諧振點周圍。但是假如在全補償或者過補償狀態下進行系統補償時，一旦計算的系統電容電流不準確就有可能導致電力系統出現諧振現象。基于此，將一個電阻串聯在消弧線圈中，可以適當提高電網的阻尼率，這樣就可以將諧振過電壓控制在合理范圍內。

2、消弧線圈的調諧方式

消弧線圈的調諧方式主要包括“預調式”以及“隨調式”兩大類。其中，在系統處于正常狀態時采用“預調式”進行電容電流的測量，并對消弧線圈的位置進行適當的調節。當出現單項接地問題時，消弧線圈就會進行延時補償，這是可以采用電氣條件或者機械條件的形式進行。采用該方法進行補償時，需要并聯或者串聯一個電阻來避免系統在正常運轉過程中出現串聯諧振。一旦出現單項接地問題時，為了防止輸出阻性電流應進行阻尼電阻的短接，這樣還可以起到保護電阻的作用，當問題解決之后還應再一次接入阻尼電阻。

在系統處于正常狀態時采用“隨調式”進行電容電流的測量，并對消弧線圈的位置進行適當的調節。當出現單項接地問題時，需要將消弧線圈的位置進行合理的調節。當問題解決之后，再將消弧線圈的位置調節到遠離補償工作點的位置處。考慮到消弧線圈在系統正常運行狀態時是在遠離諧振點的位置處運行的，所以能夠有效防止串聯諧振現象的方式，所以此時不需要設置阻尼電阻。

由于調諧方式在電力系統正常運轉過程會對消弧線圈的阻抗值產生影響。所以，調諧方式同樣會對并聯狀態下運行的自動補償消弧線圈裝置的工作方式產生一定的影響。

3、消弧線圈的控制方式及優勢

3.1 控制方式。消弧線圈使用的是動態補償的方法，能夠從根源上處理補償系統串聯諧振過電壓和最佳補償之間存在的矛盾問題。當高壓電網處于正常運轉狀態時消弧線圈沒有任何作用。在電網正常運轉情況下，一旦調諧到接近全補償甚至是全補償狀態時，電力系統就會發生串聯諧振過電壓現象導致中性點電壓增大。電力系統中的一般操作和單相接地之外的各類故障的出現均有可能導致過電壓危險的發生。因此，當電力系統處于正常運轉狀態時對消弧線圈進行調節對與電網電容電流有百害而無一利。因此，電力有關部門規定“固定式消弧線圈不能工作在全補償或接近全補償狀態”的原因。目前，國內使用的消弧線圈的自動補償裝置都是隨動系統，只有在電網系統出現接地故障時，消弧線圈才會將其位置調整到全補償狀態來等待接地故障的出現。上述操作時為了防止發生過高的串聯諧振過電壓，因此需要在消弧線圈上串聯一個阻尼電阻，這樣就可以將穩態諧振過電壓控制在合理范圍內。但是這種方式并不能從根本上處理暫態諧振過電壓這一問題，再者受到電阻功率的約束，一旦出現接地故障就需要馬上切除，這樣一來電網系統就會出現另一個安全隱患。偏磁式消弧線圈使用的是避開諧振點的動態補償方法而不是傳統的利用限制串聯諧振過電壓的方式，這種方式杜絕了諧振的發生。也就是說當電網處于正常運行狀態時，將消弧線圈的調整到遠離諧振點的狀態，并且不進行勵磁電流的施加，并對電網電容電流進行實時監控。一旦出現單相接地故障，在瞬間（約20ms）將消弧線圈調整到最佳補償狀態。

3.2 優勢特征。中性點經消弧線圈接地電網出現單相接地時具有以下四點優勢特征：第一，和中性點不接地電網相同，在故障的相對地的電壓為0，非故障相對地的電壓增大到線電壓，繼而出現零序電壓，該電壓不小于電網處于正常運轉狀態時的相電壓，與此同時還存在零序電流。第二，處于消弧線圈兩端的電壓是零序電壓，當到達故障線路的故障相以及接地故障點時消弧線圈會通過，但是消弧線圈不會通過非故障線路。

3.3 當電力系統使用的是完全補償的方法時，那么電力系統的故障及非故障線路中的零序電流均是針對自身的對地電容電流，并且其方向都是為了給母線指明線路方向，所以在這種情況下很難根據穩態電流的方向和大小判別出電力系統中存在的故障。

3.4 當電力系統使用的是過補償的方法時，從故障線路通過的零序電流與本線路的接地點殘余電流以及對地電容電流的和是相等的，并且零序電流的方向和非故障線路的零序電流的方向也是保持一致的，同樣是為母線指明線路的方向，而且相位也保持一致。所以，同樣不能根據電流方向的不同來判別線路是否發生故障。除此之外，因為過補償度比較小，所以該系統也無法向中性點不接地系統一樣根據零序電流的了大小來判別發現故障線路。

4、結語

本文首先分析了消弧線圈接地系統的基本原理及應用；其次，對消弧線圈的調諧方式進行了分析討論；最后對消弧線圈的控制方式及優勢特征進行了探討。消弧線圈在電力系統中的應用，可以有效提高電力系統的安全性和可靠性。希望本文的研究可以對消弧線圈在電力系統中的應用提供參考。

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