鐘江山

摘 要：在系統(tǒng)中使用經(jīng)消弧線圈的接地方式，可以在系統(tǒng)發(fā)生單項(xiàng)接地故障時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使故障能夠自動(dòng)恢復(fù)，系統(tǒng)也會(huì)及時(shí)恢復(fù)正常運(yùn)行，在降低單相接地故障危害程度的主要措施中，消弧線圈接地補(bǔ)償技術(shù)是非常重要的技術(shù)措施，它不僅能夠使配電系統(tǒng)的安全性和可靠性提高，還能使配電系統(tǒng)的可靠性有效地提高，所以消弧線圈技術(shù)未來的發(fā)展前景非常廣闊。本文講述了消弧線圈的技術(shù)和消弧線圈在電網(wǎng)中的作用，還有消弧線圈接地的優(yōu)點(diǎn)和消弧線圈的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：消弧線圈；發(fā)展；作用

中圖分類號(hào)： TM475 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）18-174-2

0 引言

電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式不僅會(huì)對(duì)線路和設(shè)備的絕緣水平造成影響，還會(huì)對(duì)機(jī)電保護(hù)裝置的功能和供電的可靠性造成極大的影響。人們對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)的要求逐漸提高，消弧線圈和中性接地方式準(zhǔn)確選擇的重要性也越來越大。在多數(shù)電纜出線的電網(wǎng)當(dāng)中采用經(jīng)消弧線圈接地方式，它的網(wǎng)絡(luò)電容電流跟其他電網(wǎng)相比會(huì)更大，單相接地后電弧不能自行熄滅，就有可能會(huì)產(chǎn)生弧光過電壓導(dǎo)致短路的現(xiàn)象。將經(jīng)消弧線圈接地方式投入到配電網(wǎng)中使用就可以在單相接地發(fā)生時(shí)，抑制流過故障點(diǎn)的殘流，防止單相接地發(fā)展為相間短路故障，還能有效地減少事故跳閘。

1 消弧線圈和滅弧原理

1.1 消弧線圈

中性點(diǎn)在電力系統(tǒng)中就是指發(fā)電機(jī)繞組使用星型聯(lián)接的中性點(diǎn)，也指變壓器使用星型聯(lián)接的中性點(diǎn)。中性點(diǎn)接地方式的選擇是關(guān)于系統(tǒng)工程的問題，選擇正確的中性點(diǎn)接地方式，才能保證電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全的運(yùn)行，同時(shí)中性點(diǎn)接地方式的選擇還跟本國(guó)的設(shè)備制造、國(guó)情、運(yùn)行水平和自然環(huán)境有密切的關(guān)聯(lián)。在中性點(diǎn)接地方式的選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)要保證電網(wǎng)具有供電可靠性高、設(shè)備和人身的安全性，以及電磁兼容性優(yōu)越和維修工作量小等較好的運(yùn)行特性。我國(guó)地面6～35kV的中低壓電網(wǎng)通常選擇小電流接地方式，而小電流接地系統(tǒng)中主要的形式有中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈兩種。在電網(wǎng)中安裝消弧線圈，可以將接地點(diǎn)的基波電容電流有效的減小，還能為故障點(diǎn)電弧的自行熄滅提供幫助，同時(shí)使故障點(diǎn)的危害程度得到降低。根據(jù)消弧線圈的線圈外絕緣介質(zhì)來進(jìn)行分類，主要分為干式和油浸式兩種，調(diào)電感線圈的抽頭和調(diào)鐵芯間隙兩種方式，是按照調(diào)節(jié)方式的不同分出來的。

1.2 消弧線圈的滅弧原理

分布電容存在于中性電不接地系統(tǒng)中的每一項(xiàng)，一旦系統(tǒng)發(fā)生了單項(xiàng)接地故障，電容電流超過了規(guī)定值，在故障點(diǎn)周圍接地電流會(huì)形成重燃和熄滅的電弧，并且這種重燃和熄滅是有周期性的。電網(wǎng)中的電容和電感會(huì)導(dǎo)致振蕩電路的形成，同時(shí)電網(wǎng)中也會(huì)產(chǎn)生過電壓，其電壓是2.5-3倍的相電壓，對(duì)于電氣設(shè)備來說，如此高的電壓會(huì)直接造成危害。

如果裝一只電感線圈在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的變壓器高壓線圈星型聯(lián)接的中性點(diǎn)上，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生了單相接地時(shí)，中性點(diǎn)就可以在電感上對(duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)移，在產(chǎn)生了電流之后，電流會(huì)流過接地點(diǎn)，對(duì)于分布點(diǎn)容電流的相位來說，這個(gè)電感電流是相反的，經(jīng)過了位移電壓之后，電容電流值若是與電感流過的電流相等，就可以起補(bǔ)償作用，通過適當(dāng)補(bǔ)償電容電流，就能夠避免接地點(diǎn)間隙性電弧的發(fā)生，為滅弧作用作了保障[1]。

2 消弧線圈的分類

2.1 自動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈

2.1.1 調(diào)氣隙式消弧線圈

調(diào)隙式消弧線圈是在隨動(dòng)式補(bǔ)償系統(tǒng)范圍之內(nèi)的。利用移動(dòng)插入線圈內(nèi)部的可動(dòng)鐵芯來改變磁導(dǎo)率，以此達(dá)到改變線圈電感的目的就是調(diào)隙式消弧線圈的工作原理。這種消弧線圈從理論上來說是可以連續(xù)調(diào)節(jié)的，但在實(shí)際工程中，由于電機(jī)的控制精度和機(jī)械慣性的問題，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)?？煽啃暂^差，響應(yīng)速度較慢，精度較低、可動(dòng)鐵芯的動(dòng)作時(shí)間是靠它的移動(dòng)時(shí)間來直接決定的，有些動(dòng)作時(shí)間甚至長(zhǎng)達(dá)十幾秒鐘，這些都是調(diào)氣隙式消弧線圈的主要幾個(gè)缺點(diǎn)。并且在額定電壓下，消弧線圈由于靜動(dòng)鐵心間的電磁力較大，鐵芯無法實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，同時(shí)消弧線圈的噪音也比較大。

2.1.2 直流偏磁式消弧線圈

直流偏磁式消弧線圈是屬于動(dòng)態(tài)式補(bǔ)償系統(tǒng)范圍內(nèi)的。通過附加直流勵(lì)磁來使鐵芯磁化，然后改變鐵芯的磁導(dǎo)率，并使電感量能夠不斷變化就是直流偏磁式消弧線圈的工作原理。根據(jù)勵(lì)磁方式來分類，它的結(jié)構(gòu)可以分為自勵(lì)式和他勵(lì)式兩種。而他勵(lì)式中又有縱橫向勵(lì)磁、橫向和縱向勵(lì)磁三種類型，直流偏磁式消弧線圈的實(shí)現(xiàn)方法也有許多種。直流偏磁式消弧線圈可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電感的連續(xù)調(diào)節(jié)，它是全靜態(tài)結(jié)構(gòu)，沒有運(yùn)動(dòng)部件，所以相比其他類型的消弧線圈，它有較高的可靠性和較快的響應(yīng)速度，可以在消弧線圈承受高電壓時(shí)對(duì)電感值進(jìn)行調(diào)節(jié)。直流偏磁式消弧線圈的補(bǔ)償電流上下限能夠達(dá)到6：1，它的發(fā)展前景非常的廣闊。

2.1.3 調(diào)匝式可控消弧線圈

調(diào)匝式可控消弧線圈是在隨動(dòng)式補(bǔ)償系統(tǒng)范圍內(nèi)的。利用改變繞組的線圈匝數(shù)來改變電感，然后使電感量能夠跟匝數(shù)的平方成比例是調(diào)匝式可控消弧線圈的工作原理，它不能對(duì)電感進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。因這種消弧線圈的技術(shù)比較成熟，所以是目前最常使用的可控消弧線圈。但它的有載開關(guān)切換一檔需要十多秒鐘，調(diào)節(jié)的速度較慢。內(nèi)容結(jié)構(gòu)中由于有運(yùn)動(dòng)部件，所以使用的壽命較短，可靠性也較差。一般調(diào)匝式消弧線圈的補(bǔ)償電流上下限為2：1，調(diào)節(jié)分為9檔，但每一檔之間的電感級(jí)差都比較大，對(duì)于調(diào)節(jié)深度的要求無法完全滿足，但使用帶電容補(bǔ)償?shù)姆旨?jí)可調(diào)消弧線圈，就能夠通過補(bǔ)償電容作用將每一檔之間的電感級(jí)差變小。

2.2 人工調(diào)匝式固定補(bǔ)償消弧線圈

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，有些城市的配電網(wǎng)也有了很大的變化，架空線不再是配電網(wǎng)中的主體，電纜線路則成為了配電網(wǎng)新的主體。在配電網(wǎng)中，交聯(lián)聚乙烯電纜和氧化鋅避雷器等新型設(shè)備都有了非常廣泛的應(yīng)用[2]，同時(shí)也對(duì)原有離線手動(dòng)調(diào)節(jié)消弧線圈的應(yīng)用起了制約作用，主要體現(xiàn)以下方面：

2.2.1 增加了操作難度

如果在配電網(wǎng)中使用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，就會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行方式切合線路的改變，增加了電容電流的變化，所以對(duì)于消弧線圈的檔位要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，需要較多調(diào)整的次數(shù)，而且它智能離線進(jìn)行操作，所以操作難度也因此增加了不少。

2.2.2 增加了脫諧度的測(cè)量難度

使用單相金屬接地法或者中性點(diǎn)外加電容法來進(jìn)行測(cè)量是傳統(tǒng)電容電流的主要測(cè)量方式，采用這些方式測(cè)量電容電流時(shí)需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次改變，冒險(xiǎn)性較高，人力和物力的消耗和測(cè)量難度也較大，所以測(cè)量脫諧度在配電系統(tǒng)中比較薄弱，一般不會(huì)進(jìn)行測(cè)量，只是進(jìn)行估算運(yùn)行。在配電網(wǎng)中使用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，會(huì)有較高的諧振過壓幅值，持續(xù)的時(shí)間也比較長(zhǎng)，會(huì)對(duì)設(shè)備絕緣和間隙氧化鋅避雷器的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響。

2.2.3 增加了繼電保護(hù)難度

因?yàn)樵谂潆娋W(wǎng)中使用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈的接地方式會(huì)導(dǎo)致零序電抗與正序電抗的比值較大，相比正常接地電流，單相接地電流會(huì)少很多，而零序?yàn)V波器的不平衡電流沒有較大的相差，所以判斷故障線路不能使用普通的方向繼電器，這就導(dǎo)致繼電保護(hù)的難度有了增加。

顯而易見，原有離線手動(dòng)調(diào)節(jié)消弧線圈制約了中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的應(yīng)用。只有在配電網(wǎng)中采用準(zhǔn)確、快速和自動(dòng)化的消弧線圈系統(tǒng)，才能完全實(shí)現(xiàn)消弧補(bǔ)償，并保證消弧補(bǔ)償?shù)男ЧＨ粝雽?shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化，使供電質(zhì)量有效的提高，就要對(duì)此類消弧線圈進(jìn)行深入研究。

3 消弧線圈的發(fā)展前景

消弧線圈在小電流接地系統(tǒng)當(dāng)中有著不可代替的重要作用。對(duì)于跟蹤電網(wǎng)電容電流變化的準(zhǔn)確性，老式手動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈是無法完全保證的，所以各方面因素都會(huì)對(duì)它的應(yīng)用起制約的作用[3]。消弧線圈技術(shù)隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展也得到了迅速的發(fā)展，老式的手動(dòng)調(diào)諧改變?yōu)樽詣?dòng)調(diào)諧，它的控制理論也不斷完善更新，通過積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和高新技術(shù)的發(fā)展，消弧線圈的應(yīng)用范圍已經(jīng)拓展到了全世界，使電網(wǎng)的運(yùn)行安全和供電質(zhì)量都得到了有效的提高。電力系統(tǒng)也因自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償技術(shù)的不斷發(fā)展而有了新的活力，可以按照電網(wǎng)電容電流的變化來改變消弧線圈的電感，使消弧線圈的電感電流能對(duì)單相接地電容電流起補(bǔ)償作用，最大程度的減小接地電流，防止事故持續(xù)擴(kuò)大。

4 結(jié)語(yǔ)

消弧線圈技術(shù)已經(jīng)在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。只有選擇合適的電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式和消弧線圈技術(shù)在配電網(wǎng)中進(jìn)行應(yīng)用，才能完全保證供電的質(zhì)量，加快自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展速度。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王健.消弧柜與消弧線圈的比較[J].中國(guó)新通信，2013（16）.

[2] 王昕，李乃永，蘇欣，張國(guó)輝，孫運(yùn)濤，劉學(xué)思，趙峰.消弧線圈接地機(jī)組的定子基波零序電壓保護(hù)誤動(dòng)分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016（07）.

[3] 王雙綿，崔立新.淺談自動(dòng)調(diào)諧消弧裝置在電力系統(tǒng)中的作用[J].有色冶金能，2013（04）.