楊柳　柯善武

【摘 要】在城市3～35KV配電網(wǎng)中，大量的電纜得到使用，電纜的電容電流遠(yuǎn)大于架空線路的電容電流，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，故障點處容易出現(xiàn)間歇性的電弧，嚴(yán)重時會影響電力系統(tǒng)的安全運行。本文簡單介紹了消弧線圈的工作原理、消弧線圈容量的確定方法、以及接地變壓器、消弧線圈自動補償裝置的選擇。

【關(guān)鍵字】接地電容電流 消弧線圈 容量計算

0 引言

小電流接地系統(tǒng)包括不接地、消弧線圈接地和經(jīng)高阻抗接地三種。當(dāng)一相發(fā)生單相接地時，故障相電壓為零，非故障相電壓升高至線電壓，系統(tǒng)可以在故障排除之前持續(xù)工作2h。

但此時三相的對地電容電流之和不為零，故障相有很大的零序電流流過，該電流可能會在故障點處形成間歇性的電弧，并導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部弧光過電壓，其幅值可達(dá)2.5～3倍相電壓，足以危及整個電網(wǎng)的絕緣。

1 接地電容電流

隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大以及城市市容要求的愈發(fā)嚴(yán)格，穿越市中心的3～35KV架空線路陸續(xù)變?yōu)殡娎|埋入地下，大量的電纜出線導(dǎo)致電容電流的急劇增加。

1.1電纜電容電流的計算方法有以下兩種

（1）根據(jù)單相對地電容，計算電容電流：Ic=√3×UP×ω×C×103

式中： UP━電網(wǎng)線電壓（kV）

C ━單相對地電容（F） 一般電纜單位電容為200-400 pF/m左右

（2） 根據(jù)經(jīng)驗公式，計算電容電流： Ic=0.1×UP ×L

式中： UP━電網(wǎng)線電壓（kV）

L ━電纜長度（km）

1.2架空線電容電流的計算有以下兩種

（1） 根據(jù)單相對地電容，計算電容電流：Ic=√3×UP×ω×C×103

式中： UP━電網(wǎng)線電壓（kV）

C ━單相對地電容（F） 一般架空線單位電容為5-6 pF/m。

（2） 根據(jù)經(jīng)驗公式，計算電容電流：Ic= （2.7～3.3）×UP×L×10-3

式中： UP━電網(wǎng)線電壓（kV）

L ━架空線長度（km）

2.7 ━系數(shù)，適用于無架空地線的線路

3.3 ━系數(shù)，適用于有架空地線的線路

從電纜以及架空線電容電流計算公式可知，距離相同，電纜的單相接地電容電流比架空線路的要大得多。

當(dāng)接地電容電流大于30A以上時，將產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧，形成持續(xù)性的電弧接地；當(dāng)接地電容電流大于5～10A而小于30A時，有可能產(chǎn)生一種不穩(wěn)定的間歇性電弧，這是網(wǎng)絡(luò)中的電容和電感形成的振蕩回路所致。

2 消弧線圈的工作原理

2.1 工作原理

但單相接地電流較大時，為避免接地點形成穩(wěn)定或間歇性的電弧，就必須減少接地電流，使電弧易于自行熄滅。為此，可在中性點處裝設(shè)消弧線圈L，在中性點位移電壓作用下產(chǎn)生感性電流，來補償接地點的容性電流，從而消除接地點的電弧過電壓故障。

2.2 補償方式

消弧線圈的補償方式：一般分為過補、欠補、最小殘流3種方式可供選擇。

a.欠補償：指運行中線圈電感電流IL小于系統(tǒng)電容電流IC的運行方式。

b.過補償：指運行中電容電流IC小于電感電流IL的運行方式。

c.全補償：指運行中電容電流IC等于電感電流IL的運行方式

欠補償和全補償易發(fā)生串聯(lián)諧振，產(chǎn)生很高的諧振過電壓，使變壓器中性點對地電壓嚴(yán)重升高，可能使設(shè)備絕緣損壞，因此通常會采用過補償方式。

3 消弧線圈容量確定

消弧線圈的容量應(yīng)主要根據(jù)系統(tǒng)單相接地故障時電容電流的大小來確定，并應(yīng)留有一定的裕度，以適應(yīng)系統(tǒng)今后的發(fā)展和滿足設(shè)備裕度的要求。消弧線圈的容量可按下式確定：

Q=1.35 IC×Un /√3

式中：Q-消弧線圈的容量，KVA； Un—額定電壓，KV； Ic—對地電容電流，A。

4 接地變壓器的選擇

4.1 Z型變壓器

接地變壓器的作用是在系統(tǒng)為△型接線或Y型接線中性點無法引出時，引出中性點用于加接消弧線圈，該變壓器采用Z型接線（或稱曲折型接線），與普通變壓器的區(qū)別是每相線圈分別繞在兩個磁柱上，零序磁通可沿磁柱流通，而普通變壓器的零序磁通是沿著漏磁磁路流通，所以Z型接地變壓器的零序阻抗很?。?0Ω左右）。當(dāng)用普通變壓器帶消弧線圈時，其容量不得超過變壓器容量的20%，而Z型變壓器則可帶95%左右容量的消弧線圈，可見，Z型接線的變壓器作為接地變壓器是較好的選擇。

4.2 容量選擇

接地變壓器的容量應(yīng)與消弧線圈的容量相配合。當(dāng)接地變壓器只帶消弧線圈且無二次負(fù)載時，接地變的容量與消弧線圈的容量取相同值；當(dāng)接地變兼做變壓器使用時，其容量應(yīng)大于消弧線圈的容量，具體根據(jù)接地變的二次側(cè)容量定。

5 自動調(diào)諧裝置

消弧線圈的補償效果與其脫諧度有很大關(guān)系。由于單相接地電容電流因為故障點的不同會發(fā)生變化，因此消弧線圈的補償電流不定，所以在很多場合實現(xiàn)消弧線圈的自動調(diào)諧非常有必要。

目前自動跟蹤補償裝置分為兩種模式：隨動式補償系統(tǒng)和動態(tài)補償系統(tǒng)。按改變電感方法的不同，自動調(diào)諧消弧線圈分為三類：調(diào)諧式、調(diào)氣式以及直流偏磁式。

6結(jié)語

城市的供電網(wǎng)路的發(fā)展，電纜線路增多，系統(tǒng)過電壓事故發(fā)生比較頻繁，且危害性較大，容易造成大面積的停電。采用中性點經(jīng)消弧線圈的接地方式，根據(jù)接地電容電流的大小，確定消弧線圈及接地變壓器的容量和自動調(diào)諧器的種類，減少事故頻率，保證系統(tǒng)可靠運行。