消弧線圈工作原理分析

1、一、消弧線圈的工作原理配電系統(tǒng)是直接為用戶生產(chǎn)生活提供電能支持的系統(tǒng)，其功能是把變電站或小型發(fā)電廠的電力輸送給每一個(gè)用戶，并在必要的地方轉(zhuǎn)換成為適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)。國(guó)內(nèi)外對(duì)于提高以可靠性和經(jīng)濟(jì)性為主要內(nèi)容的配電網(wǎng)運(yùn)行水平非常重視。影響配電系統(tǒng)運(yùn)行水平的因素主要有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、設(shè)備、控制策略和線路等，選擇適當(dāng)?shù)闹行渣c(diǎn)接地方式是最重要和最靈活的提高配電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的方法之一，因此進(jìn)一步研究中性點(diǎn)運(yùn)行方式對(duì)于提高配電系統(tǒng)運(yùn)行水平有重要意義，中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇是一個(gè)重要且涉及面很廣的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，其方式對(duì)配電系統(tǒng)過電壓、可靠性、繼電保護(hù)整定、電磁干擾、人身和設(shè)備安全等影響很大。電力系統(tǒng)中中性點(diǎn)是指Y型

2、連接的三相電，中間三相相連的一端。而電力系統(tǒng)中中性點(diǎn)接地方式主要分為中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)不直接接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。兩種接地方式各自優(yōu)缺點(diǎn)：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，由于沒有形成短路回路，流入接地點(diǎn)的電流是非故障相的電容電流之和，該值不大，且三相線電壓不變且對(duì)稱，不必切除接地相，允許繼續(xù)運(yùn)行，因此供電可靠性高,但其它兩條完好相對(duì)地電壓升到線電壓，是正常時(shí)的3 倍，因此絕緣水平要求高，增加絕緣費(fèi)用，對(duì)無線通訊有一定影響。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，除有中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外，還可以減少接地電流，通過消弧線圈的感性補(bǔ)償，熄滅接地電弧，但接地點(diǎn)的接地相容性電流為3倍的未接地相電容

3、電流，隨著網(wǎng)絡(luò)的延伸，接地電流增大以致使接地電弧不能自行熄滅而引起弧光接地過電壓，甚至發(fā)展成系統(tǒng)性事故，對(duì)無線通訊影響較大。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，發(fā)生單相接地時(shí)，其它兩完好相對(duì)地電壓不升高，因此絕緣水平要求低，可降低絕緣費(fèi)用，但短路電流大，要迅速切除故障部分，對(duì)繼電保護(hù)的要求高，從而供電可靠性差，對(duì)無線通訊影響不大。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)的重要性日益凸顯。因而近幾年電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行倍受關(guān)注。在電力系統(tǒng)中發(fā)生幾率最大的故障類型為單相接地故障。而在發(fā)生故障后及時(shí)確定及切斷線路故障則顯得尤為重要配電網(wǎng)中主要采用第二種中性點(diǎn)接地方式。但是以前以架空線路為主的配電網(wǎng)采取中性點(diǎn)不接地方

4、式，隨著配電系統(tǒng)擴(kuò)大和線路增加，當(dāng)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，在接地點(diǎn)要流過全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流，如果此電流過大，就會(huì)和接地點(diǎn)燃起電弧，引起弧光過電壓，從而使非故障相的對(duì)地電壓進(jìn)一步升高，因此，使絕緣損壞，形成兩點(diǎn)或多點(diǎn)的接地短路，造成停電事故，所以中性點(diǎn)不接地方式已不能滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，因此以架空線路為主的配電網(wǎng)中性點(diǎn)逐漸采用消弧線圈接地方式。雖然兩種中性點(diǎn)接地方式各有自己的應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。但在此主要介紹現(xiàn)代電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)采用較多的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地一種方式。所謂中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，就是在中性點(diǎn)和大地之間接入一個(gè)電感消弧線圈。該方式在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，利用消弧

5、線圈中的電感電流對(duì)接地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，使得流過接地點(diǎn)的電流減小從而使電弧自行熄滅。消弧線圈是一個(gè)帶鐵心的電抗線圈。正常運(yùn)行時(shí)，由于中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零，消弧線圈上無電流。單相接地故障后，接地點(diǎn)與消弧線圈的接地點(diǎn)形成短路電流。中性點(diǎn)電壓升高為相電壓，作用在消弧線圈上，將產(chǎn)生一感性電流，在接地故障處，該電感電流與接地故障點(diǎn)處的電容電流相抵消，從而減少了接地點(diǎn)的電流，使電弧易于自行熄滅，提高了用電可靠性。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式由于具有線路接地故障電流較小和自動(dòng)消除瞬時(shí)性接地故障的優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)10 kV配電網(wǎng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。，由于系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)候?qū)Φ仉娏餍?，故稱為小電流接地系統(tǒng)。由于

6、小電流接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)對(duì)電力設(shè)備和人身危害小，并且三相之間的線電壓基本保持不變。因此可允許電網(wǎng)在此情況下繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。不影響系統(tǒng)中用電設(shè)備的段時(shí)間正常工作。電力系統(tǒng)中單相接地時(shí)故障錄最高的一種事故?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)中，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，配電網(wǎng)采用的電纜線路越來越多，電纜線路的增加導(dǎo)致系統(tǒng)電容電流急劇增加，而電力系統(tǒng)中電容電流產(chǎn)生的原因主要是由于輸、配電線路對(duì)地存在電容，三相導(dǎo)線之間也存在著電容。當(dāng)導(dǎo)線充電后，導(dǎo)線就與大地存在了一個(gè)電場(chǎng)，導(dǎo)線會(huì)通過大氣向大地（另二相導(dǎo)線也拆算到地）放電，將導(dǎo)線從頭到尾的放電電流“歸算”到一點(diǎn)，這個(gè)“假想”的電流就是各相對(duì)地電容電流。既輸電線和大地相當(dāng)

7、于兩塊極板，構(gòu)成一個(gè)分布電容。沒發(fā)生單相接地的時(shí)候就存在對(duì)地電容電流。發(fā)生單相接地故障的時(shí)候這個(gè)對(duì)地電容電流和各相電壓有可能增大。根據(jù)這個(gè)電流的大小可分為大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)。消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地時(shí)的電流分布圖第三周匯報(bào)補(bǔ)充材料（1）金屬接地就是有一相直接接地，對(duì)地電阻為0歐左右 ，接地電壓一般為零，為理想狀態(tài)下存在，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)無法達(dá)到；非金屬性接地對(duì)地電阻比較大，接地電壓一般不為零。（2）串聯(lián)諧振時(shí)的電容、電感、電阻，總阻抗大，電流不易通過，電壓抬高；又由于串聯(lián)的電感、電容相互充放電，產(chǎn)生的電壓和原電路的電壓相疊加，進(jìn)一步抬高電壓，所以是過電壓。（3）并聯(lián)諧振時(shí)的電感、電容、電

8、阻，總阻抗小，只相當(dāng)于電阻的值，電路電壓正?；蛳陆担娏魍ㄟ^比較方便；又由于并聯(lián)的電容、電阻相互充放電，使原電路的電流與充放電的電流相疊加，產(chǎn)生高電流。所以是過電流。（4）多相交流系統(tǒng)中，實(shí)際的或等效的中性點(diǎn)與參考地之間的電位差。（5）單相接地等值電路圖（6）單相接地故障時(shí)候的感性、容性電流圖二、調(diào)諧方式及工作原理消弧線圈的作用是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，提供一電感電流，補(bǔ)償接地電容電流，使接地電流減小，也使得故障相接地電弧兩端的恢復(fù)電壓速度降低，達(dá)到熄滅電弧的目的。 早期采用人工調(diào)匝式固定補(bǔ)償?shù)南【€圈，稱為固定補(bǔ)償系統(tǒng)。固定補(bǔ)償系統(tǒng)的工作方式是將消弧線圈整定在過補(bǔ)償狀態(tài)。之所以采用過補(bǔ)償一

9、是當(dāng)系統(tǒng)處于全補(bǔ)償時(shí)會(huì)形成串聯(lián)諧振過電壓，危及系統(tǒng)絕緣；二是為了避免欠補(bǔ)償方式下運(yùn)行時(shí)，若部分線路停電檢修或系統(tǒng)頻率降低等原因都會(huì)使接地電流減少，又可能變?yōu)橥耆a(bǔ)償，使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振過電壓。而且當(dāng)處于全補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)候，消弧線圈留有一定的裕度，即使電網(wǎng)發(fā)展使電容電流增加，仍可以繼續(xù)使用。但是這種裝置運(yùn)行在過補(bǔ)償狀態(tài)當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生了事故跳閘或重合等參數(shù)變化時(shí)脫諧度無法控制，以致往往運(yùn)行在不允許的脫諧度下，造成中性點(diǎn)過電壓，三相電壓對(duì)稱遭到破壞?？梢姽潭ㄑa(bǔ)償方式很難適應(yīng)變動(dòng)比較頻繁的電網(wǎng)，這種系統(tǒng)已逐漸不再使用。取代它的是跟蹤電網(wǎng)電容電流自動(dòng)調(diào)諧的裝置，這類裝置又分為兩種:（1）預(yù)調(diào)式。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)候，

10、消弧線圈預(yù)先調(diào)節(jié)，等候在補(bǔ)償位置；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)候，消弧線圈零延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。而且預(yù)調(diào)式一次設(shè)備部分電子元器件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，故障發(fā)生時(shí)候補(bǔ)償不依賴于二次電源。如調(diào)匝式消弧線圈。（2）隨調(diào)式。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)候，消弧線圈遠(yuǎn)離補(bǔ)償位置；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)消弧線圈到補(bǔ)償位置，一般至少為60ms，速度較慢而且一次設(shè)備部分電子元器件多，影響可靠性，故障發(fā)生時(shí)補(bǔ)償要依賴于二次電源。如相控式消弧線圈，直流偏磁式消弧線圈，調(diào)容式消弧線圈等。當(dāng)消弧線圈正確調(diào)諧時(shí)，不僅可以有效的減少產(chǎn)生弧光接地過電壓的機(jī)率，還可以有效的抑制過電壓的輻值，同時(shí)也最大限度的減小了故障點(diǎn)熱破壞作用及接地網(wǎng)的電

11、壓等。所謂正確調(diào)諧，即電感電流接近或等于電容電流，工程上用脫諧度V來描述調(diào)諧程度 V=（Ic-IL）/IC 當(dāng)V=0時(shí)，稱為全補(bǔ)償。完全補(bǔ)償是使電感電流等于接地電容電流，接地處電流為零。在正常運(yùn)行時(shí)的某些條件下，可能形成串聯(lián)諧振，產(chǎn)生諧振過電壓，危及系統(tǒng)的絕緣。當(dāng)V>0時(shí)為欠補(bǔ)償。欠補(bǔ)償是使電感電流小于接地的電容電流，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)接地點(diǎn)還有容性的未被補(bǔ)償?shù)碾娏?。在欠補(bǔ)償方式下運(yùn)行時(shí)，若部分線路停電檢修或系統(tǒng)頻率降低等原因都會(huì)使接地電流減少，又可能變?yōu)橥耆a(bǔ)償。故裝在變壓器中性點(diǎn)的消弧線圈，以及有直配線的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的消弧線圈，一般不采用欠補(bǔ)償方式。當(dāng)V<0時(shí)為過補(bǔ)償。過補(bǔ)

12、償是使電感電流大于接地的電容電流，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)接地點(diǎn)有剩余的感性電流。消弧線圈選擇時(shí)留有一定的裕度，即使電網(wǎng)發(fā)展使電容電流增加，仍可以繼續(xù)使用。故過補(bǔ)償方式在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。從發(fā)揮消弧線圈的作用上來看，脫諧度的絕對(duì)值越小越好，最好是處于全補(bǔ)償狀態(tài)，即調(diào)至諧振點(diǎn)上。但是在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，小脫諧度的消弧線圈將產(chǎn)生各種諧振過電壓。如當(dāng)消弧線圈處于全補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)，電網(wǎng)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下其中性點(diǎn)位移電壓是未補(bǔ)償電網(wǎng)的1025倍，這就是通常所說的串聯(lián)諧振過電壓。除此之外，電網(wǎng)的各種操作（如大電機(jī)的投入，斷路器的非同期合閘等）都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，所以電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，或發(fā)生單相接地故障以外

13、的其它故障時(shí)，小脫諧度的消弧線圈給電網(wǎng)帶來的不是安全因素而是危害。綜上所述，當(dāng)電網(wǎng)未發(fā)生單相接地故障時(shí)，希望消弧線圈的脫諧度越小越好，最好是退出運(yùn)行。 電容電流常用測(cè)量方法（1）最大位移電壓法假設(shè)三相電源電壓對(duì)稱，大小為U，以A相電壓為參考相量，則由圖1的電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)下零序等值電路得中性點(diǎn)位移電壓U0的表達(dá)式當(dāng)v0時(shí)，中性點(diǎn)位移電壓最大。因此，根據(jù)中性點(diǎn)位移電壓的大小調(diào)節(jié)消弧線圈的電感值，當(dāng)中性點(diǎn)位移電壓最大時(shí)，單相接地故障點(diǎn)的殘流為最小。這種調(diào)節(jié)原理很簡(jiǎn)單，但不能判斷電網(wǎng)的補(bǔ)償狀態(tài)，而且當(dāng)電網(wǎng)的參數(shù)發(fā)生變化后，零序電壓也隨之改變，需多次調(diào)節(jié)消弧線圈的電感值，比較零序電壓測(cè)量值，才能確定調(diào)

14、節(jié)方向。而且在最佳補(bǔ)償點(diǎn)附近區(qū)域，零序電壓的幅值主要由電網(wǎng)的阻尼率決定，調(diào)節(jié)脫諧度對(duì)零序電壓幅值的影響很小，自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置有時(shí)甚至無法尋蹤到最佳補(bǔ)償點(diǎn)，從而達(dá)不到完全補(bǔ)償電容電流的目的。所以，單純采用零序電壓幅值來調(diào)節(jié)消弧線圈的方案是不完善的。（2）阻抗三角形法這種調(diào)諧原理適用于消弧線圈串聯(lián)電阻的接地方式。常應(yīng)用在帶有載開關(guān)調(diào)匝式消弧線圈的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置中，無法連續(xù)調(diào)節(jié)電感量，只能將裝置調(diào)整到離諧振點(diǎn)最近的分接頭處，調(diào)整精度受到影響。根據(jù)圖3所示的阻抗三角形關(guān)系，可由公式（2）、（3）、（4）求得脫諧度。阻抗三角形法為預(yù)調(diào)諧法，即電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)進(jìn)行調(diào)諧，而發(fā)生單相接地故障后不再調(diào)節(jié)。預(yù)調(diào)諧

15、中為限制電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)位移電壓低于15相電壓，需在零序回路中串聯(lián)或并聯(lián)電阻，該電阻在發(fā)生接地故障后將被快速切除。（3）相位調(diào)諧法為提高電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)自動(dòng)調(diào)諧的準(zhǔn)確性，在電網(wǎng)中一相對(duì)地附加一個(gè)小電容C，以形成人為中性點(diǎn)位移電壓U0。此時(shí)中性點(diǎn)位移電壓和接有C的A相電壓UA之間存在如下關(guān)系：入附加電容后電網(wǎng)的不對(duì)稱度。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相經(jīng)過渡電阻Rg接地時(shí)（例如A相），中性點(diǎn)位移電壓U0和故障相電壓UA的關(guān)系為：由此可見，不論電網(wǎng)正常運(yùn)行還是故障運(yùn)行，中性點(diǎn)位移電壓和相電壓的相位差角均反映了電網(wǎng)的脫諧狀態(tài)，由此控制消弧線圈電感值的調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)調(diào)諧。但是，這種對(duì)一相附加電容的相位法仍然存

16、在問題，它只能應(yīng)用在電網(wǎng)完全對(duì)稱，或三相不對(duì)稱，但有兩相電容值基本相同，C且加在三相中電容值最大的一相上的情況。因此全面考慮后發(fā)現(xiàn)，相位原則是不能用到實(shí)際系統(tǒng)中去的，若用于實(shí)際電網(wǎng)中，在所謂的全補(bǔ)償處，有時(shí)是嚴(yán)重偏離全補(bǔ)償點(diǎn)的，會(huì)給系統(tǒng)造成相當(dāng)大的危險(xiǎn)。（4）中性點(diǎn)位移電壓曲線法    根據(jù)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)等值電路（圖1）可知：圈改變前后中性點(diǎn)電壓的相角差。這種調(diào)諧方法常運(yùn)用在投切電容器組消弧線圈的自動(dòng)調(diào)諧裝置中。與前面幾種方法相比，中性點(diǎn)位移電壓曲線法，在電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)下僅檢測(cè)電容電流，而消弧線圈工作在遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)處，發(fā)生單相接地故障后瞬時(shí)調(diào)節(jié)消弧線圈至完全補(bǔ)償狀

17、態(tài)。可見，中性點(diǎn)位移電壓曲線法無需串、并聯(lián)電阻，且能實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電容電流的具體數(shù)值，從而定量地調(diào)節(jié)消弧線圈的脫諧度。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外消弧線圈的自動(dòng)調(diào)諧一般都采用了這種傳統(tǒng)方法，但這種調(diào)諧法要求在測(cè)量電容電流過程中調(diào)節(jié)消弧線圈，使得消弧線圈動(dòng)作頻繁，壽命降低，響應(yīng)時(shí)間（從系統(tǒng)電容電流發(fā)生變化起，至消弧線圈跟蹤調(diào)節(jié)到合適位置所需時(shí)間）勢(shì)必也不可能做到很短。再者，由于人為地改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，給系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來潛在威脅。因而這種調(diào)諧方法在實(shí)際應(yīng)用中效果不佳。（5）實(shí)時(shí)測(cè)量法在中性點(diǎn)位移電壓曲線法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)而成實(shí)時(shí)測(cè)量法。該算法首先需要用特殊的方法測(cè)量出系統(tǒng)不對(duì)稱電壓，然后每隔一定時(shí)間測(cè)量一次電網(wǎng)

18、的線電壓、中性點(diǎn)位移電壓和消弧線圈中的電流等參數(shù)，用式XC（UunU0）I0計(jì)算電網(wǎng)的對(duì)地電抗。這樣，便可得電網(wǎng)的實(shí)時(shí)接地電容電流。這一改進(jìn)方法的優(yōu)點(diǎn)是可以減少對(duì)消弧線圈的操作次數(shù)，所得電容電流值也比較準(zhǔn)確，跟蹤補(bǔ)償可直接到位。（6）變頻信號(hào)法當(dāng)中性點(diǎn)電壓較小時(shí)，特別是在電纜電網(wǎng)中，不對(duì)稱度很小的情況下，要測(cè)量參數(shù)，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且測(cè)量結(jié)果難以準(zhǔn)確。外加變頻信號(hào)法只需在電壓互感器的低壓端注入變頻電流信號(hào)，找出系統(tǒng)諧振頻率即可，不需對(duì)消弧線圈電感進(jìn)行探性調(diào)整，不需對(duì)消弧線圈的任何參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，而且把測(cè)量回路從高壓側(cè)移到低壓側(cè)，更加安全方便。圖4注入信號(hào)等值回路中消弧線圈感抗與三相電容并聯(lián)。通

19、過改變注入信號(hào)的頻率，使電感和電容發(fā)生并聯(lián)諧振，找到系統(tǒng)諧振頻率f0，則：由式（8）可以直接通過系統(tǒng)諧振頻率計(jì)算脫諧度。對(duì)于具有多個(gè)消弧線圈的配電網(wǎng)，只需選定一個(gè)消弧線圈向系統(tǒng)注入信號(hào)，測(cè)量系統(tǒng)諧振頻率，在式（8）中取IL為系統(tǒng)所有消弧線圈的電感電流之和，就可完成整個(gè)配電網(wǎng)脫諧度、電容電流的測(cè)量，無需通信配合。因?yàn)殡妷盒盘?hào)U包括高于被測(cè)電壓幾倍的噪聲信號(hào)，必須濾掉噪聲信號(hào)。采用高階帶阻濾波器，其輸入輸出頻率特性如圖5。對(duì)于50 Hz，U00。系統(tǒng)零序阻抗折算到電壓互感器二次側(cè)一般小于10，采用信號(hào)注入法測(cè)量電容電流，向系統(tǒng)注入的信號(hào)功率一般小于20 W，不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，

20、注入信號(hào)電流源相對(duì)系統(tǒng)零序回路處于開路狀態(tài)，不影響消弧線圈的熄弧效果。（7）全狀態(tài)調(diào)諧當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，雖然電網(wǎng)對(duì)地電壓不對(duì)稱，然而，電網(wǎng)的線電壓還是對(duì)稱的。按電業(yè)部門的規(guī)定，電網(wǎng)可以繼續(xù)運(yùn)行12 h，在這段時(shí)間內(nèi)，電網(wǎng)對(duì)地電容電流還會(huì)發(fā)生變化，比如，有些支路退出或投入運(yùn)行。消弧線圈的電感電流在這種情況下，若不能自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)對(duì)地電容電流的變化，則接地點(diǎn)的電流將會(huì)增加，達(dá)不到自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)哪康?。為充分發(fā)揮消弧線圈的補(bǔ)償作用，在電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，也必須實(shí)行自動(dòng)跟蹤調(diào)諧，就是說，采用全狀態(tài)調(diào)諧。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地點(diǎn)是不可預(yù)知的，電容電流、殘余電流不能直接測(cè)量。圖6中性點(diǎn)諧振接地

21、的電網(wǎng)中，當(dāng)線路3的A相發(fā)生永久性接地故障時(shí)，流過非故障線路，線路1和線路2的零序電流互感器的電流分別為，3I01j3U0C01、3I02j3U0C02，方向?yàn)槟妇€流向線路。流過故障支路零序電流互感器的電流是所有非故障支路零序電流、消弧線圈電感電流和電阻電流之和，其電流無功分量3I03j3U0v（C01C02）（v1）C03。當(dāng)過補(bǔ)償v0時(shí)，殘余零序電流3I03為正，方向是由母線流向線路；當(dāng)v0時(shí)，則3I03j3U0C03，方向由母線流向線路；當(dāng)欠補(bǔ)償v0時(shí)，殘余零序電流3I03方向可正可負(fù)，vC03（C01C02C03）時(shí)，由母線流向線路，而C03（C01C02C03）v1時(shí)，由線路流向母線

22、。如果能保證流過故障支路零序電流互感器電流的無功分量為3I03，且在相位上超前U090°的話，就能保證消弧線圈工作在全補(bǔ)償狀態(tài)，接地電流最小。實(shí)現(xiàn)的方法是：發(fā)生單相接地故障時(shí)，由配合使用的微機(jī)接地選線保護(hù)裝置選出故障支路，并將故障支路告訴消弧線圈的自動(dòng)控制裝置，自動(dòng)控制裝置讀取故障支路零序電流互感器電流值及零序電壓值，計(jì)算出3I03U0的比值。當(dāng)電網(wǎng)非故障支路電容電流發(fā)生變化（包括有些支路投入或退出運(yùn)行）時(shí)，調(diào)節(jié)消弧線圈，改變電感電流，以保證流過故障支路零序電流互感器電流的無功分量與零序電壓值的比值始終為固定值3I03U0，而且零序電流的無功分量3I03在相位上超前U090°

23、;，這就可以保證消弧線圈工作在全補(bǔ)償狀態(tài)，接地電流為最小。該方法也完全適用單相非金屬性接地的情況。三、消弧線圈的分類及各個(gè)工作原理（1） 調(diào)匝式消弧線圈，調(diào)諧方式為預(yù)調(diào)式。調(diào)匝式消弧線圈采用有載調(diào)壓開關(guān)調(diào)節(jié)電抗器的抽頭以改變電感值。這種消弧線圈一般可利用原有的人工調(diào)匝消弧線圈改造而成，即采用有載調(diào)節(jié)開關(guān)改變工作繞組的匝數(shù)，達(dá)到調(diào)節(jié)電感的目的。它可以在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，通過實(shí)時(shí)測(cè)量流過消弧線圈電流的幅值和相位變化，計(jì)算出電網(wǎng)當(dāng)前方式下的對(duì)地電容電流，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的最小殘流值或失諧度，由控制器調(diào)節(jié)有載調(diào)壓分接頭，使之調(diào)節(jié)到所需要的補(bǔ)償檔位，在發(fā)生接地故障后，故障點(diǎn)的殘流可以被限制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。

24、優(yōu)點(diǎn)：由于采用預(yù)調(diào)制使其對(duì)容性的補(bǔ)償在可視方面更具可靠性，切其對(duì)容性電流的補(bǔ)償通過調(diào)檔方式實(shí)現(xiàn)也比較直觀易解；缺點(diǎn)：不能平滑調(diào)節(jié)，補(bǔ)償效果不能達(dá)到最佳狀態(tài)；機(jī)械部分過多易出現(xiàn)機(jī)械故障，如：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)如不能迅速切開阻尼電阻則就會(huì)將其燒毀；過度頻繁的調(diào)節(jié)檔位易導(dǎo)致有載開關(guān)卡死、燒毀電機(jī)。（2） 調(diào)容式消弧線圈，調(diào)諧方式？。調(diào)容式消弧線圈是二次調(diào)節(jié)消弧線圈，消弧線圈本體由主繞組、二次繞組組成。二次繞組連接電容調(diào)節(jié)柜。由45組真空接觸器控制投切二次調(diào)節(jié)電容器，當(dāng)二次電容器全部斷開時(shí)，主繞組感抗最小，電感電流最大，二次繞組有電容器接入后，根據(jù)阻抗折算原理，相當(dāng)于主繞組兩端并接了相同功率的電容，使主

25、繞組電感電流減小。因而，通過調(diào)節(jié)二次電容的容量即可控制主繞組的感抗及電感電流的大小。 調(diào)容式消弧線圈在繞組的二次側(cè)并聯(lián)若干組用真空開關(guān)或晶閘管通斷的電容器，用來調(diào)節(jié)二次側(cè)電容的容抗值，以達(dá)到減小一次側(cè)電感電流的要 求。電容值的大小及組數(shù)有多種不同排列組合，以滿足調(diào)節(jié)范圍和精度的要求?；诰чl管的投切電容式消弧線圈結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示，圖中的R為消弧線圈阻尼電阻，K為阻尼電阻控制接觸器的觸點(diǎn)，L1為消弧線圈的一次繞組（電感），L2為消弧線圈的二次繞組（電感），C1C5二次側(cè)調(diào)節(jié)電容器，S1S5為調(diào)節(jié)控制晶閘管。顯然，通過多組晶閘管（也可以采用交流接觸器的觸點(diǎn)）的通斷可以實(shí)現(xiàn)不同電容器的組合。當(dāng)二

26、次側(cè)的電容器全部斷開時(shí)，消弧線圈一次繞組感抗最小，可提供的電感電流最大；二次繞組有電容器接入后根據(jù)阻抗折算原理，相當(dāng)于一次繞組兩端并聯(lián)了相同功率的電容，使消弧線圈電感電流下降。因而，通過調(diào)節(jié)二次側(cè)電容器的容量即可控制消弧線圈一次繞組的感抗及電感電流的大小。由于電網(wǎng)電容電流的大小不同，補(bǔ)償精度要求不一樣，所以消弧線圈的調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)精度也不同，在選擇電容器容量時(shí)要根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于圖5中的5組電容器，電容器值可以根據(jù)二進(jìn)制組合原理進(jìn)行配置，即： C1：C2：C3：C4：C5=1：2：4：8：16可見5組電容器可實(shí)現(xiàn)32種組合方案，通過控制晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷將產(chǎn)生32種方案，即消弧線圈分為

27、32檔。每檔的調(diào)節(jié)量取決于電容器C1，C1值選的越小，則級(jí)差電流越小，但相應(yīng)的消弧線圈的補(bǔ)償范圍也越小。若設(shè)電容C1的容量為QC1，二次繞組輸出電壓為U2，則可得級(jí)差電流IC為： 該類型消弧線圈的容量是消弧線圈電感的容量與所有并聯(lián)電容器的容量之和，可見容量比較大，接地變壓器的容量也要增大，占用的設(shè)備也比較多。但是，如果變電所原來就有老式的消弧線圈，再投入一定得電容器組合電容器的投切控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)電兩單相接地電容電流的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償功能，該方案是可行的。采用晶閘管投切電容器的消弧線圈控制簡(jiǎn)單、速度快。但同樣不能實(shí)現(xiàn)電感的連續(xù)調(diào)節(jié)，特別是當(dāng)電網(wǎng)單相接地電容電流較大時(shí)，精度較低，無法達(dá)到最佳補(bǔ)償。另外，由于需要較多的電容器和附加設(shè)備，造價(jià)高。（3）直流偏磁式消弧線圈，