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摘要：本文通过对电网中小电流接地系统运行分析，介绍了消弧线圈补偿方式、调谐等工作原理，提出了正确的使用和维护方法。
关键词：小电流接地系统；消弧线圈；补偿；调谐；维护
0引言
随着国民经济建设的飞速发展，电力系统的安全运行及供电可靠性和稳定性也显得越来越重要。新颁布的电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中，明确规定3-10kV架空线路构成的系统和所有35、66KV电网，当单相接地故障电流大于10A时，中性点应装设消弧线圈。3-10KV电缆线路构成的系统，当单相接地故障电流大于30A时，中性点应装设消弧线圈。这样就提高了供电的可靠性。
1 消弧线圈的补偿方式
消弧线圈的补偿方式根据消弧线圈的补偿电流对接地电容的补偿度可分为全补偿、欠补偿和过补偿三种。
1.1 全补偿方式
当IL=IC（1/ωL=3ωC），即感抗与容抗相等，接地电流补偿达到零值时，这种方式称为全补偿。从消弧的观点来看，全补偿时故障点处的电流为零，电弧自行熄灭，效果最好。但此钟补偿方式存在着严重的缺点。因为全补偿时ωL=1/3ωC，正好构成串联谐振，当系统因操作等原因三相系统平衡被破坏时，中性点对地出现一个电压偏移U0，此时就会形成串联谐振回路，使中性点和各相对地产生一个很高的谐振过电压危及电网绝缘。因此，实际上不采用全补偿方式。
1.2 欠补偿方式
当IL〈IC（1/ωL <3ωC），即感抗电流小于与容抗电流，接地点尚有未补偿的电容电流时的补偿方式称为欠补偿方式。此种补偿方式电网也不采用。因为在欠补偿的情况下如果切除部分线路（对地电容减小），或者频率降低，致使1/ωL增大而3ωC减小，或者线路发生一相断线（若送电端一相断线，则该相电容为零）等，均可使系统接近达到全补偿，以致出现谐振过电压。
1.3 过补偿方式
当IL>IC（1/ωL>3ωC），即感抗电流大于容抗电流，接地处具有多余的电感电流时的补偿方式称为过补偿。当采用此种补偿方式时，在单相接地故障处流过一个感性电流，使IL始终大于IC；消除1/ωL=3ωC的机会，从而可避免发生串联谐振过电压的危险。电网大都采用此种补偿方式。
2 消弧线圈的调谐
2.1 传统的固定式消弧线圈是一个带有不饱和铁心的电感线圈，它带有线圈的调节装置，改造分接头可以改变线圈的匝数，从而改变电抗的大小，调整电感电流的大小，改变补偿度；传统的消弧线圈都是手动调匝式，它存在以下几个方面的问题：
A：调节不方便。因为这种消弧线圈是无载调节式的，要退出运行才能调节分头，十分不方便。因此造成运行中很少能根据电网电容电流的变化及时进行调节。
B：运行人员判断调节困难。因为没有在线实时测量监视电网电容电流的设备，运行人员即使想及时根据电网电容电流的变化进行调节，也因得不到电网电容电流的具体值而不能做出准确的判断，确定消弧线圈目前应运行在第几档。
C：不利于企业上等级。目前电力企业正在大力推广无人值班变电站，规定大型企业一定要有一定数量的变电站实行无人值班；显然，非自动调节式消弧线圈在无人值班情况下也就无人调节，给电力系统的自动化造成困难。
D：不利于电网的发展。近年来电网的发展很快，规模也很大，而且电网的运行经常变化，消弧线圈的调节越来越困难。
以上分析表明：当消弧线圈用手动调整匝数时，由于消弧线圈不能始终运行在最佳档位。消弧线圈作用得不到充分发挥。
2.2 消弧线圈的自动调谐
从七十年代到现在，世界上采用消弧线圈接地方式的国家普遍运用的是自动调谐方法。消弧线圈的自动调谐是靠微机自动装置采集系统的电容电流，按电网电容的变化来改变消弧线圈的电感，使单相接地电容电流得到电感电流的有效补偿。一般是在单相故障发生之前。也即在正常运行状态下预先调节消弧线圈电感，使其与电网对地电容形成串联谐振。
3 消弧线圈的种类
按改变电感方法的不同，消弧线圈可主要分为四类：
A：有分接头可调匝数式；
B：可动铁心或可调气隙式；
C：有直流偏磁式；
D：高短路阻抗变压器式可控消弧线圈；
E：其他类型；
4 消弧线圈工作原理
目前我国电网中的消弧线圈大都采用调匝式的，国外绝大多数也是这种。这种消弧线圈靠改变绕组的线圈匝数改变电感。
可调气隙式消弧线圈的工作原理是靠移动插入线圈内部的可动铁心改变磁导率从而改变线圈电感的。
直流偏磁式的消弧线圈靠改变直流励磁电流来调节电感，是连续可调的。目前，还没有成熟产品，国际上很少使用。
除上述常见的消弧线圈外，还有其他类型的可调消弧装置，其共同特点是利用晶闸管。比如：利用一台电感不变的消弧线圈，与他并联一台变压器，在其低压二次侧接几组电容器组，通过晶闸管控制接入电容器的组数就可以调节从消弧线圈两端看的等效电感量。
5 消弧线圈自动调谐原理
5.1 调匝式消弧线圈的自动调谐原理
现场使用的消弧线圈自动调谐装置都是由模拟量处理，A/D转换，相位比较，CTC计数器，键盘显示模块，输入、输出接口，通讯接口，自复位电路，断电存储以及单片机，系统基本电路等组成。
微机自动调谐器是根据电网的脱谐度进行调谐的；ε=（IL-IC）/IC 其中，ε为脱谐度；IL为消弧线圈电感电流；IC为电网的电容电流，由于IL为消弧线圈上电感电流，为已知量；因此只要测量出系统对地的电容电流，即可计算电网的脱谐度。控制器以脱谐度和残流为判断依据，投运前先将脱谐度的范围设定为ε=ε1-ε2，当系统的调谐度超出此范围，调谐器发出指令，控制电机来调整消弧线圈的有载开关，使调整后的脱谐度及残流满足要求。
5.2 高短路阻抗变压器式消弧线圈的自动调谐原理
高短路阻抗变压器式消弧线圈的一次绕组作为工作绕组（NW）接入配电网中性点，二次绕组作为控制绕组（CW）由两个反向并接的可控硅（SCR）短路，可控硅的导通角由触发控制器控制。该变压器的短路阻抗高达100%。调节可控硅的导通角由0至180度之间变化，使可控硅的等效阻抗ZSCR在无穷大至零之间变化，则NW两端的等效阻抗Zeq就在无穷大至变压器的短路阻抗Zsc之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无级调节。
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该型可控消弧线圈具有三个独特的优点：
其一、因采用短路阻抗而不是励磁阻抗作为工作阻抗，因而其伏安特性可保证在0—110%额定电压范围内保持极佳的线性度。
其二、因采用可控硅控制，因而其响应速度极快，且输出电流可在0—100%额定电流间连续无级调节；
其三、与传统的调匝式、直流偏磁式及调气隙式等相比，其结构简单，噪音小，不带任何转动或传动机构，无有载开关和接触器。
6 接地变压器
我们知道，对于66kV、35kV配电网，主变绕组通常为星型接法，有中性点引出经消弧线圈接地。对于6、10kV配电网，变压器绕组通常为角型接法，无中性点引出，这就需要用接地变压器引出中性点经消弧线圈接地。接地变压器的一次侧设有无励磁调压。
7 消弧线圈的运行及维护
7.1总则
1〉装置的运行应由专人负责，其他人员请勿进行设定参数，按动开关的操作。操作人员应熟知控制器操作方法，每次操作应有记录；
2）各参数经研究设定后应做记录，记录设定时间，设定值等，以便将来检查。设定了参数若非需要，请勿频繁变动。
7.2正常运行注意事项
1）在正常情况下，消弧线圈自动调谐装置必须投入运行；
2）正常情况下，消弧线圈自动调谐装置应投入自动运行状态；
3）消弧线圈的停投由调度实行统一管理，操作前必须有当值调度员的命令才能进行操作；
4）禁止将一台消弧线圈同时接在两台变压器的中性点上；
5）运行人员应熟知整套设备的功能及操作方法特别是微机调谐器面板上的键盘操作。
6）微机调谐器在运行中应监视记录下列内容：
a：脱谐度，显示值应在脱谐度设定范围内；
b：电容电流，能够准确显示；
c：残留，等于消弧线圈当前档位下补偿电流与电容电流之差，
d：中性点电流，通常小于5安培；
e：中性点电压，小于15%相电压；
f：对于调匝式消弧线圈，有载开关档位能够正确显示；
g：有载开关动作次数，显示有载开关动作累加值；
h：调谐器电源指示灯亮；
7）接地变和消弧线圈在运行中应监视并记录下列内容：
A：运行无杂音；
B：油浸式消弧线圈油位正常，油色透明不发黑；
C：应无渗油、漏油现象；
D：套管应清洁，无破损和裂纹；
E：引线接触牢固，接地装置完好；
F：吸潮剂不应受潮；
G：上层油温应正常；
H：表计指示准确；
7.3 系统单相接地时注意事项
1）系统发生单相接地现象时，禁止操作或手动调节该母线上的消弧线圈；
2）拉合消弧线圈与中性点之间单相隔离开关时，如有下列情况之一时禁止操作。
a.系统有单相接地现象，已听到消弧线圈的嗡嗡声；
b.中性点位移电压大于15%相电压；
3）发生单相接地必须及时排除，接地时限一般不超过2小时；
4）发生单相接地时，应监视并记录下列数据：
a.接地变和消弧线圈运行情况；
b.阻尼电阻箱运行情况；
c.微机调谐器显示参数：电容电流、残流、脱谐度、中性点电压和电流、有载开关档位和有载开关动作次数等。
d.单相接地开始和结束时间；
e.单相接地线路及单相接地原因；
f.天气状况。
7.4 装置异常时注意事项
1）在运行中发现下列情况之一时，应向调度和上级主管部门汇报
a.消弧线圈在最高档位运行，而此时脱谐度小于10%（说明消弧线圈总容量裕度很小或没有裕度）。
b.中性点电压大于15%相电压；
c.接地变或消弧线圈有异常响声；
d.阻尼电阻箱异常；
e.微机调谐器异常；
f.微机控制屏端子排上保险熔断；
g.打印机缺纸。
2）当调谐器自动功能异常时，根据调度命令，可以改为手动。
3）微机调谐器电源保险熔断时，应立即更换。
4）打印机缺纸，需及时更换纸卷。
8 结束语
掌握小电流接地系统的工作原理，正确运用、维护好消弧线圈等装置，对于保持电力系统的稳定十分重要。鉴于越来越多的变电站装设了消弧线圈等装置，广大运行值班员需要尽快熟悉和掌握相关技术，以便更好的开展这项工作，保持系统的稳定、可靠运行。
参考文献：
[1]周泽存.高电压技术〔m〕.北京：水利电力出版社，1988
[2]戴克明.配电系统中性点接地方式的分析〔J〕.电网技术，2000，（10）
论文作者:徐维艳
论文发表刊物:《基层建设》2016年25期9月上
论文发表时间:2016/12/12
标签：弧线论文; 电流论文; 调谐器论文; 电网论文; 单相论文; 电容论文; 电感论文; 《基层建设》2016年25期9月上论文;