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摘要：消弧线圈利用其产生的电感电流与接地时容性电流相抵消，使接地点的电流降到最小，根据消弧线圈在系统中的特殊性，对其各种操作和异常有着严格的借定和要求，如分接开关的倒换、各种补偿方式下线路的停送电与倒换分接开关的顺序、以及一台消弧线圈从一台主变中性点倒换至另一台主变中性点运行、主变与消弧线圈同时停电的顺序、注意事项等。另外对消弧线圈的异常处理进行了阐述。
关键词：消弧线圈；小电流接地系统；补偿方式；隔离开关；变压器
0 引 言
在35-60kV的高压电网中，多采用中性点经消弧线圈接地的方式，如果消弧线圈能够正确运行，则是消除电网因雷击或其他原因而发生瞬时单相接地故障的有效措施之一。由于该设备不象其它设备那样普遍被人所熟知，所以，对它的的操作和异常情况缺乏实际经验和判断处理能力。为此我查找了相关资料，并结合生产实际，整理了一些有关消弧线圈的操作和异常处理方法。帮助本工区人员提高解决实际问题的能力，进而正确判断和处理异常。
1 消弧线圈的工作原理
在中性点不接地系统子中，单相接地电容电流超过规定数值时，电弧将不能自行熄灭，为了要造成故障点的自行灭弧条件，就应采取减小接地电流的措施，在变压器中性点与大地之间接入消弧线圈就可以减小接地电流，如图（a）在正常工作时，中性点的电流为零（假设电源对称，三相对地电容值相等）所以没有电流通过线圈，当某相（如C相）发生金属性接地时，则作用在消弧线圈两端的电压正是地对中性点电压Úc，并有电感电流ÍL通过消弧线圈和接地点，ÍL滞后与Úc90º。接地点通过的电流是单相接地电容电流Íc（超前于Úc90°）和消弧线圈和电感电流ÍL的向量和，由于ÍL和Íc两者相差180°，所以在接地点ÍL和Íc起互相抵消作用（或叫补偿作用），其向量图如图（b）所示，如果适当选择消弧线圈电感（匝数），可使接地点的电流变得很小或等于零，在接地点就不致产生电弧以及由电弧所引起的危害。
中性点经消弧线圈接地的系统和中性点不接地的系统一样，发生一相完全接地时，接地相对地的电压变为零，未故障相对地的电压值升高1.732倍，因此，这种系统各相对地的绝缘水平也按线
电压考虑。
根据消弧线圈的电感电流对接地电容电流补偿程度的不同，可有三种补偿方式：
1.1 全补偿 使得IL=Ic（1/ωL）=3ωС，接地点电流为零称为全补偿，从消弧线圈的观点来看，全补偿应为最好，但实际上并不采用这种补偿方式，这是因为在正常运行时，由于电网三相的对地电容并不完全相等或断路器操作时三相触头不能同时闭合等原因，致使在未发生接地故障情况下，中性点对地之间出现一定的电压（称为不对称电压），此电压将引起串联谐振过电压，危及电网的绝缘。
1.2 欠补偿 使得IL<Ic（1/ωL<3ωC）接地点尚有未补偿的电容性电流称为欠补偿，欠补偿方式一般也较少采用，因为在欠补偿运行的情况下，如果切除部分线路（对地电容减少），或系统频率降低（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）等等，均可能使系统接近或者达到全补偿，以致出现串联谐振过电压。
1.3 过补偿 使得IL>Ic（1/ωL>3ωC）接地处具有多余的电感性电流称为过补偿，过补偿方式可避免谐振过电压的产生，因此得到广泛采用，但必须指出，在过补偿方式下，接地处将流过某一数值的电感性电流，这一电流值不能超过规定值 否则故障点的电弧不能可靠地自动熄灭 由于中性点经消弧线圈接地的系统，可使接地处的电流减小，这也就减小了单相接地时产生的电弧和由它发展为多相短路的可靠性，尤其在瞬时性接地时，因为电弧可以很快地熄灭，线路可不被断开。
运行经验证明，这种系统在单相接地时可继续运行一段时间（一般不超过2小时），以便运行人员采取措施，查出故障点，在最短时间内消除故障，保证系统安全运行。
2 消弧线圈的构造和接线
消弧线圈是一个具有铁芯的电感线圈，线圈的电阻很小，电抗很大，铁芯和线圈均浸在变压器油中，外形和单相变压器相似，但其铁芯的构造与一般变压器的铁芯不同，消弧线圈的铁芯柱有很多间隙，间隙中填着绝缘纸板，采用带间隙铁芯，主要是为了避免磁饱和，这样可以得到一个比较稳定的电抗值，使补偿电流与电压成比例关系，因而消弧线圈能保持有效的消弧作用。
由于系统中的电容电流随运行方式变化，因此要求消弧线圈的电抗值也应相应的调节，才能达到补偿的目的，消弧线圈有许多分接头，用以调整线圈匝数，改变电抗的大小，从而调节消弧线圈的电感电流，以补偿接地电容电流，达到消弧目的。
消弧线圈的接线如图（C）所示，为了测量系统单相接地时消弧线圈的端电压和补偿电流，消弧线圈XQ内部还装有电压互感器YH和电流互感器LH，电压互感器二次线圈的电压为110V、额定电流10A，电流互感器装于接地端，其二次额定电流为5A在电压互感器和电流互感器的二次侧分别接有电压表和电流表。
图中的电压继电器动作后，使中间继电器触点闭合，一方面中央警告信号装置动作，另一方面消弧线圈盘上的信号灯亮，使值班人员及时注意有接地情况发生，此时，消弧线圈的隔离开关旁边的信号灯亦亮，指示网络中有接地存在，或者中性点的对地电压偏移很大，不允许操作消弧线圈的隔离开关，为了防止大气过电压损坏消弧线圈，并接避雷器FZ-20。
3 消弧线圈运行的一般规定
消弧线圈的类型：油浸消弧线圈、干式消弧线圈、带自动调谐装置消弧线圈
规定：
3.1 油浸消弧线圈工作时限为2小时，同时冷却介质+40℃时最高顶层油温不许超过95℃，一般不宜经常超过85℃，当冷却介质温度较低时，顶层油温也相应降低。
3.2 干式消弧线圈的工作时间不允许超过2小时，在环境温度为+40℃时，绕组允许平均温升100K。
3.3 自动调谐装置参数由继电人员设置后，其它人员不得改动，正常运行中只允许读取信息。
3.4 自动调谐装置正常应设置在自动调谐工作方式。
3.5 系统发生单相接地后，自动调谐装置动作时，最小脱谐值应小于5%，最小残流小于5A。
3.6 统发生接地时禁止测试控制盘上设置的中性点毫安级电流。
4 消弧线圈的操作
在中性点经消弧线圈接地系统中，若某一回路（送电线路或电源元件）投入或退出运行时，则需要倒换消弧线圈的分接头，以补偿系统电容电流的变化，值班人员在倒换消弧线圈的分头或消弧线圈停送电时，应遵守下列原则：
4.1消弧线圈的操作及接头的调整应按调度的指令执行
4.2投、切消弧线圈时，必须在判明系统内无接地故障，并且消弧线圈电压表及电流表无指示，方可进行操作。
4.3倒换分头前，必须拉开消弧线圈的隔离开关，将消弧线圈停电，以保证人身安全，这里必须注意，尽管消弧线圈接于变压器（或发电机）的中性点上，但在正常运行中，其中性点电压不一定是零，所以一定要认为运行中的消弧线圈是带电的，这是由于电力系统三相不完全对称，而使变压器的中性点在正常运行时也会出现对地电压的缘故，这样，在改换换接头的瞬间有可能发生接地短路，在这种情况下，换接器将不可避免地遭受到电弧闪络，引起线圈整个短接。
4.4倒换分头完毕，应测量消弧线圈导通良好，验知确无接地支路后合上隔离开关，使其投入运行。
4.5采用过补偿方式运行时，线路送电前应先倒换分头位置，以增加电感电流，使其适合线路增加后的过补偿度，然后再送电，停电时反之。
4.6当采用欠补偿方式运行时，先将线路送电，再提高分头的位置，停电时反之。
4.7当系统发生接地或中性点位移电压较大时，电压10kv系统大于额定相电压10%，35kv系统大于额定相电压15%时，禁止用隔离开关投入和切除消弧线圈，禁止更改消弧设备的调谐值，因为将消弧设备断开，即使时间很短，也将补偿回路变成中性点不接地的方式运行，当单相短路时，这样网络就改变成中性点直接接地的运行方式，分接头换接器的传动装置位于顶盖上的消弧线圈，根据保安条件，当未将它从网络中断开时也不允许改变调谐值。
4.8若需要将消弧线圈从一台变压器的中性点倒在另一台变压器上，或将消弧线圈变压器从一组母线换接到另一组母线上时，应先拉后合，不得将消弧线圈同时接在两台变压器中性点上，这样规定的理由是，两台变压器的各项参数不完全相同，如果通过消弧线圈的隔离刀闸并列两台变压器中性点时，可能形成一定的环流。
4.9因为变压器分列运行时杂一补偿网络内有接地短路时，中性点上的电压U。网络分开部分的相电压的变化完全相同，这样，就不可能决定接地短路发生在哪一部分网络内。
4.10若运行中的变压器与所带的消弧线圈一起停电时，最好先拉开消弧线圈的隔离开关，再停用变压器，送电时则相反，这样操作可以防止因断路器三相不同期合闸时，造成虚幻接地的想象。
5 消弧线圈异常处理
5.1弧线圈异常情况有消弧线圈声音不正常、套管破裂严重放电或接地，严重漏油、油标无油位、防爆膜破裂且向外喷油以及温度显著上升等，当发现上述现象时，应迅速汇报值班长，联系停用消弧线圈，在系统接地的情况下，上层油温最高不得超过规定值，且带负荷电流运行时间不得超过名牌规定的允许值，否则应停用消弧线圈，此时禁止用隔离开关直接拉开。
5.2电气故障引起消弧线圈着火、冒烟，且其电流指针摆动时，应立即停用消弧线圈，应先将连接消弧线圈一侧的变压器的断路器拉开，再用隔离开关切断该消弧线圈，然后合 声断路器，此后按电气设备消防规程的有关规定迅速灭火。
6 自动调谐装置异常处理
6.1 当发生下列情况之一时，应通知有关专业人员进行处理：
6.1.1消弧线圈在最大补偿电流档位运行，脱谐度仍大于5%（说明消弧线圈的容量已经不能满足要求）
6.1.2中性点位移电压大于500v
6.1.3巡视中发现阻尼电阻烧断
6.1.4微机调节器失灵
6.2当系统发生单相接地时，微机调节器动作，而消弧线圈分接开关拒动，应检查分接开关操作电源是否正常，如操作电源正常，可能是控制电缆或分接开关故障，应通知设备维护单位处理。
6.3 当系统发生单相接地时，控制系统或经消弧线圈分接开关故障不能正常选线调谐时，应汇报调度尽快选出接地回路，切除故障线路、通知设备维护单位处理。
7 结论
通过以上一系列有关消弧线圈的操作及异常处理的论述，对消弧线圈的原理以及在电力系统中的作用等，有了更深入的了解和掌握，确保值班人员正确操作和处理消弧线圈设备。
论文作者:毛有华,尹秀梅,姚福庆
论文发表刊物:《基层建设》2015年32期
论文发表时间:2016/11/2
标签：弧线论文; 电流论文; 电压论文; 变压器论文; 系统论文; 单相论文; 电容论文; 《基层建设》2015年32期论文;