諧振接地系統基本原理介紹

摘 要：隨著電力系統市場化的加深和信息技術的更新，對應的電力系統與市場、用戶的交互在不斷增強，電能質量的要求標準隨著發展陸續提高，與此相關的電網保護裝置、測量裝置、補償裝置等都需要升級以適應電網的發展。在電力系統的發展過程中，中性點接地方式始終是一項關乎系統供電可靠性、電力設備安全、線路絕緣水平、繼電保護、人身安全及通信干擾等問題的重要技術應用。文章主要介紹了諧振接地系統的基本特點，論述了消弧線圈工作的基本原理及電容電流的計算方式。

關鍵詞：中性點接地；消弧線圈；消弧線圈工作原理；電容電流計算

4 電容電流計算方法

計算電容電流的目的是調節消弧線圈進行合理補償，以減小接地故障后的對地殘余電流，使接地電弧能夠可靠熄滅，重合閘能夠成功，保證供電可靠性。在實際運行中，系統的故障電流一般不等于電容電流，因為單相接地故障一般是經過渡電阻發生的。但研究表明這并不影響以電容電流為依據來調節消弧線圈補償的合理性。原因在于，失諧度與阻尼率不變的前提下，由上節分析可知，殘流值與中性點位移電壓成正比。因此我們假設系統發生金屬性單相接地故障，此時過渡電阻為零，中性點位移電壓達到最大值，而對應的殘余電流也最大，我們只要確定消弧線圈補償能夠滿足當前故障情況下的補償要求，無論過渡電阻多大，補償后的殘余電流都在限定值以下，而此時的補償可以根據電容電流和殘流限定值來確定。以下是幾種電容電流計算方法的簡單介紹：

4.1 中性點位移電壓法

由上節對中性點電壓U0的分析可知，當Xc、d一定時，通過改變消弧線圈L，能夠得到U0與失諧度v的關系圖，如圖4所示。

如圖4所示，在失諧度v=0時，U0達到最大值，此時系統容抗值等于消弧線圈投入的感抗值，由此可得系統容抗值，進一步可計算出系統的接地電容電流。

這種測量方法要求消弧線圈必須串聯或并聯阻尼電阻限壓，否則諧振時中性點電壓會遠超出規定的電壓最大允許值。同時，如果采用不能連續調節的消弧線圈，如多級有載細調或者調容式消弧線圈，會由于級差的存在，無法正好找到諧振點，因而造成一定的測量誤差。此外，在系統不對稱度很低的情況下，由于中性點電壓很小，整條位移電壓的曲線會比較平緩，諧振峰值不明顯，此時的測量值也會有較大誤差。

4.2 兩點法

兩點法的測量計算過程即是解兩元一次方程組，屬于電容電流比較常用的一種測量方法。應用時調節消弧線圈的檔位，分別測得中性點位移電壓U01及相鄰檔位的中性點電壓U02。然后根據消弧線圈基本原理簡化圖，列出電壓方程式求解，可求得系統電容，進而求得對地電容電流，此處不做具體推導。

實際計算過程中，這種方法忽略了阻尼率，在系統實際阻尼較大時，會導致較大的計算誤差，可能達到10%以上，所以兩點法不適用于中性點不接入限壓電阻的隨調式自動補償裝置。

4.3 三點法

該方法原理上與兩點法類似，區別在于將未知量增加到了三個，同時考慮了阻尼率的影響，在準確度上有很大提高，相對的計算過程變得復雜。測量過程與兩點法類似，通過調節消弧線圈檔位調節電感值，取得三組對應的中性點電壓值和中性點電流值，聯立解方程組求得系統電容，進而求得系統對地電容電流。

三點法不用考慮失諧度的正負，但同時也存在計算過程中忽略了gL的誤差以及計算中性點電壓時忽略了gc所造成的誤差，但是相比較而言，三點法比兩點法的理論誤差要小，誤差值一般能控制在5%以下。

4.4 注入信號法

注入信號法是向系統外加一個變頻信號，在變頻信號的作用下使中性點對地諧振回路發生并聯諧振，由此測出系統的諧振頻率f，然后再根據公式C=1/4？仔2f2L解得系統的對地電容值，其中L為消弧線圈的當前電感值。

這種測量方法能夠在系統的不平衡電壓為0時，仍然可以通過注入信號測量計算電容電流，而之前的幾種方法則不行。這種方法誤差一般在5%以下，且對于消弧線圈的類型無限制。不過由于向系統網絡注入了非工頻信號，因此無論多少總會影響到系統的波形和頻率質量。

5 結束語

隨著電力系統日新月異的探索發展，消弧線圈及其控制系統也會隨著信息技術的不斷進步有更多突破，許多理論問題和應用問題仍等待著我們進一步研究。就消弧線圈的控制系統而言，期待高性能、高可靠性的控制系統和靈活的控制模式，以期滿足各種不同應用范圍的需求。隨著我國生產力水平的不斷發展，新環境新城市的不斷開拓，電力系統規模將不斷增加，對地電容電流也會隨之提高，如何有效利用一套控制系統，集成兩臺或者多臺消弧線圈的并聯控制也將成為一個新的研究熱點。

參考文獻

[1]要煥年，曹梅月.電力系統諧振接地[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2]李潤先.中壓電網系統接地實用技術[M].北京：中國電力出版社，2002.

[3]齊鄭.小電流接地系統單相接地故障選線及定位技術研究[D].北京：華北電力大學，2005.

[4]李光琦.電力系統暫態分析[M].中國電力出版社，2000.

[5]張可奇.新型自動跟蹤補償消弧線圈的研究[D].湖南大學，2007.

[6]連鴻波，裴善鵬，曲軼龍，等.諧振接地系統的電容電流自動跟蹤測量[J].鄭州大學學報，2005，06.

[7]劉提.配電網消弧控制策略與故障選線技術的研究[D].華北電力大學，2010.

[8]李泉源.諧振接地系統電容電流測量方法的研究[D].保定：華北電力大學，2003.

作者簡介：趙霜霜（1989-），女，陜西渭南人，學歷：本科。