摘要：随着经济和社会的快速发展，国家在供电系统的建设力度在逐渐增加，各地出现了大量的电网改造施工，因此10kV供电系统逐渐增加，接地电容与地电容的电流逐渐加大。针对10kV供电系统存在的安全隐患问题和老式消弧线圈存在的缺点，阐述了消弧线圈的类型，及选型标准，消弧线圈在10kV供电系统中的应用情况，消弧线圈成套装置的工作原理，以及消弧线圈成套装置对继电保护产生的影响，希冀对同行们起到一定的借鉴意义。
关键词：10kV供电系统；消弧线圈；供电系统
引言
随着电网规模的扩大，变电站10kV出线增多以及电缆的广泛使用，系统发生单相接地引起的电容电流随之增大。新颁标准规定：10kV系统（含架空线路）单相接地故障电流大于10A而又需要在接地故障条件下运行时应采用消弧线圈接地方式。因此，在变电站安装消弧线圈能减小故障点的残余电流，抑制间歇性弧光过电压及谐振过电压，对保证系统安全供电起到显著的作用。
1 设备选型
1.1 消弧线圈型式的选择
消弧线圈选择晶闸管调节自动跟踪补偿型式，现在常见的消弧线圈主要包含晶闸管调节消弧线圈、调容式消弧线圈和调匝式消弧线圈。晶闸管调节弧线圈属于高短路阻抗变压器消线圈，可以利用功率较大的晶闸管来对消弧线圈的电感进行连续的调节，通过改变消弧线圈当中能够调节的晶闸管的导通角，来对消弧线圈的等值电感进行更改，实现连续调节补偿电流的效果。调容式消弧线圈的调节范围比较广，残流比较小，可以通过增加电容器投切组数来扩大调节的范围，该方法的缺点是消弧线圈的维护工作量比较大。调匝式消弧线圈调节范围较小，速度较慢，因此难以处理好在建站初期电容电流小、出现少以及远期电容电流增加、出线增加的矛盾。
1.2 接地变压器的选择
若10kV供电系统当中不存在中性点引出，就必须配置接地变压器。接地变压器可以使用零序阻抗小的 Z 型接线方式，容量和消弧线圈可以相互配合。若接地变压器存在二次绕组，还能够当作变压器使用。
1.3 消弧线圈分类选择
自动跟踪补偿消弧线圈成套装置在系统发生单相接地时自动进入补偿状态。按调节方式可分为调匝式、高短路阻抗变压器式、调容式、直流偏磁式和调气隙式等。从使用情况来看，各有优缺点，如表 2所示。目前由于调匝式原理简单、有载调压开关的改进，应用较为广泛。按投入及退出补偿状态的方式分为预调式和随调式。预调式的消弧线圈在电网无接地故障情况下，预先自动调谐到合理补偿位置，即在靠近谐振点附近运行，并使残流和调谐度都控制在允许范围内。由于预调谐补偿方式消弧线圈工作在接近全调谐状态，脱谐度接近于零，正常运行时消弧线圈与系统电容处于接近谐振装态，这样会有高的位移电压。因此需要增加一个阻尼电阻器串接于其中，起到阻尼作用，消除谐振过电压。以保证中性点位移电压不大于额定相电压的 15%。系统发生单相接地故障时，启动阻尼电阻控制器将阻尼电阻短接，投入消弧线圈补偿电容电流。
2 消弧线圈成套装置的工作原理
XHK-Ⅱ-ZP+型消弧线圈的接地选线和自动调谐成套装置图如图1。其中1TM和2TM表示接地变压器；1LF和2LF表示有载消弧线圈；1ZR和2ZR表示并联电阻；1R和2R表示等效阻尼电阻；1QS和2QS表示单极隔离开关；1TA和2TA表示中性点电压互感器；1TA和2TA表示中性点电流互感器。消弧线圈自动调谐主要依靠自动装置根据电容的变化改变消弧线圈的电感，从而补偿单相接地电容的电流。在进行单相接地前，需要对消弧线圈电感进行预调结，从而和地电容产生串联谐振。电网脱谐度的决定公式如下：
V=（Ic-IL）/Ic=（XL-XC）/XL （1）
消弧线圈对应的接头电抗大小已知，XC值未知。更换分接头位置，可以测出T1、T2位置处中性点的电压Un1、Un2和相角差值，此外还可以测量消弧线圈中的流I01、I02和对应的相角差，再按照已知的电抗值与测量值来计算电网实际的V和Xd。在忽略电网损耗的情况下，测量中性点的点压，对应分接头T1、T2位置对应的Un1、Un2具有如下的关系：
Un1=UOωL1/（ωL1-1/ωC）=UO/（XL1XC）/XL1=UO/（IC-IL1）/IC （2）
消弧线圈是否需要对补偿电流进行调节的主要依据就是控制器的残流和脱谐度。在投运之前，首先需要对接地残流和脱谐度设定一个范围，当供电系统的残流或者脱谐度大于上述设定的范围时，控制器就会发出相应的指令，从而对消弧线圈的档位进行调整，从而符合系统运行的需求。一般情况下，1#、2# 表示消弧线圈处于运行状态；当供电系统的运行方式产生变化时，母线就会并列运行，消弧线圈需要按照母联开关的合微状况进行调节，设定1#消弧线圈起主要调节作用；2#消弧线圈为辅助调节作用。
图1消弧线圈自动调谐及接地选线成套装置示意图
3 消弧线圈的应用
3.1 装设地点
根据规程消弧线圈装设地点应符合下列要求：应保证系统在任何运行方式下，断开一、二回线路时，大部分不致失去补偿；不宜将多台消弧线圈集中安装在系统中的一处（对于35kV和66kV电网有多个消弧线圈的补偿情况）；因此应将两台以上的消弧线圈分散安置在补偿电网的一些结点变电所，即中心或枢纽变电所。这样，不仅便于全网或分区运行，同时可提高消弧线圈的调谐精度、扩大补偿电流的调整范围、限制中性点位移电压的过度升高，更好地发挥消弧线圈的功用。反之，若安装在进出线较少的终端变电所，当正常检修或发生事故跳开线路时，不仅会使消弧线圈失去作用，同时还可能发生过电压事故。
3.2 运行注意事项
1）发生单相接地故障时故障点的残余电流不宜超过 10 A，一般消弧线圈采用过补偿运行方式。2）一个配电系统中，允许几台消弧线圈并列允许，但如果都是自动调谐的消弧线圈，只允许其中一台为自动，其余的置固定位置。如果是一控二的微机控制器，则自动完成。如每台消弧线圈有独立的控制器，则控制器之间应相互通信，解决两台消弧线圈并联运行时的协调控制问题。
结束语
随着城市供电网络的发展，特别是电缆线路在城区范围内的广泛使用，使得系统单相接地电容电流不断增加，为抑制电容电流对电网造成的危害，10kV 网络中消弧线圈已经得到广泛使用。目前具有自动跟踪补偿功能的消弧线圈在电网中使用日臻成熟。本文简要介绍了消弧线圈的选择方法及应用中的一些注意事项，希望对相关工作人员能有一定的帮助。
参考文献：
[1]刘宝稳，李晓波，陈鹏飞.消弧线圈变阻尼跟踪调谐方法[J].电测与仪表，2013，50（8）：45~46．
[2]朱帅，李晓波，程玉凯，等.一种消弧线圈调谐新方法的研究[J].电测与仪表，2012，49（8）：10~13．
[3]邓玲慧，王志新.消弧线圈单相接地故障选线方法研究[J].电网与清洁能源，2012，28（9）：20-24.
论文作者:陈蓓蓓,许利,马琳,王培丹
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/8
标签：弧线论文; 电流论文; 供电系统论文; 电网论文; 电容论文; 单相论文; 阻尼论文; 《基层建设》2017年第30期论文;