消弧線圈工作原理分析

1、1 / 15 一、消弧線圈的工作原理配電系統(tǒng)是直接為用戶生產(chǎn)生活提供電能支持的系統(tǒng)，其功能是把變電站或小型發(fā)電廠的電力輸送給每一個(gè)用戶，并在必要的地方轉(zhuǎn)換成為適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)。國(guó)內(nèi)外對(duì)于提高以可靠性和經(jīng)濟(jì)性為主要內(nèi)容的配電網(wǎng)運(yùn)行水平非常重視。影響配電系統(tǒng)運(yùn)行水平的因素主要有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、設(shè)備、控制策略和線路等， 選擇適當(dāng)?shù)闹行渣c(diǎn)接地方式是最重要和最靈活的提高配電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的方法之一，因此進(jìn)一步研究中性點(diǎn)運(yùn)行方式對(duì)于提高配電系統(tǒng)運(yùn)行水平有重要意義，中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇是一個(gè)重要且涉及面很廣的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，其方式對(duì)配電系統(tǒng)過(guò)電壓、 可靠性、繼電保護(hù)整定、 電磁干擾、人身和設(shè)備安全等影響很大。電力

2、系統(tǒng)中中性點(diǎn)是指 y 型連接的三相電，中間三相相連的一端。而電力系統(tǒng)中中性點(diǎn)接地方式主要分為中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)不直接接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。兩種接地方式各自優(yōu)缺點(diǎn)：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，由于沒(méi)有形成短路回路，流入接地點(diǎn)的電流是非故障相的電容電流之和， 該值不大， 且三相線電壓不變且對(duì)稱， 不必切除接地相，允許繼續(xù)運(yùn)行，因此供電可靠性高,但其它兩條完好相對(duì)地電壓升到線電壓，是正常時(shí)的 3 倍，因此絕緣水平要求高，增加絕緣費(fèi)用，對(duì)無(wú)線通訊有一定影響。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，除有中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外，還可以減少接地電流， 通過(guò)消弧線圈的感性補(bǔ)償， 熄滅接地電弧， 但接地

3、點(diǎn)的接地相容性電流為 3 倍的未接地相電容電流， 隨著網(wǎng)絡(luò)的延伸， 接地電流增大以致使接地電弧不能自行熄滅而引起弧光接地過(guò)電壓，甚至發(fā)展成系統(tǒng)性事故， 對(duì)無(wú)線通訊影響較大。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，發(fā)生單相接地時(shí)， 其它兩完好相對(duì)地電壓不升高，因此絕緣水平要求低，可降低絕緣費(fèi)用，但短路電流大，要迅速切除故障部分，對(duì)繼電保護(hù)的要求高，從而供電可靠性差，對(duì)無(wú)線通訊影響不大。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展， 電力系統(tǒng)的重要性日益凸顯。 因而近幾年電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行倍受關(guān)注。在電力系統(tǒng)中發(fā)生幾率最大的故障類型為單相接地故障。而在發(fā)生故障后及時(shí)確定及切斷線路故障則顯得尤為重要2 / 15 配電網(wǎng)中主要采用第

4、二種中性點(diǎn)接地方式。但是以前以架空線路為主的配電網(wǎng)采取中性點(diǎn)不接地方式， 隨著配電系統(tǒng)擴(kuò)大和線路增加，當(dāng)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)， 在接地點(diǎn)要流過(guò)全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流，如果此電流過(guò)大， 就會(huì)和接地點(diǎn)燃起電弧，引起弧光過(guò)電壓，從而使非故障相的對(duì)地電壓進(jìn)一步升高，因此，使絕緣損壞，形成兩點(diǎn)或多點(diǎn)的接地短路，造成停電事故，所以中性點(diǎn)不接地方式已不能滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，因此以架空線路為主的配電網(wǎng)中性點(diǎn)逐漸采用消弧線圈接地方式。 雖然兩種中性點(diǎn)接地方式各有自己的應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。但在此主要介紹現(xiàn)代電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)采用較多的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地一種方式。所謂中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式， 就是在

5、中性點(diǎn)和大地之間接入一個(gè)電感消弧線圈。該方式在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，利用消弧線圈中的電感電流對(duì)接地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償， 使得流過(guò)接地點(diǎn)的電流減小從而使電弧自行熄滅。消弧線圈是一個(gè)帶鐵心的電抗線圈。 正常運(yùn)行時(shí)， 由于中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零， 消弧線圈上無(wú)電流。單相接地故障后， 接地點(diǎn)與消弧線圈的接地點(diǎn)形成短路電流。中性點(diǎn)電壓升高為相電壓，作用在消弧線圈上，將產(chǎn)生一感性電流，在接地故障處，該電感電流與接地故障點(diǎn)處的電容電流相抵消，從而減少了接地點(diǎn)的電流， 使電弧易于自行熄滅，提高了用電可靠性。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式由于具有線路接地故障電流較小和自動(dòng)消除瞬時(shí)性接地故障的優(yōu)點(diǎn) ,在我國(guó) 10 kv配電

6、網(wǎng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 ， 由于系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)候?qū)Φ仉娏餍。?故稱為小電流接地系統(tǒng)。 由于小電流接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)對(duì)電力設(shè)備和人身危害小，并且三相之間的線電壓基本保持不變。因此可允許電網(wǎng)在此情況下繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。不影響系統(tǒng)中用電設(shè)備的段時(shí)間正常工作。電力系統(tǒng)中單相接地時(shí)故障錄最高的一種事故。現(xiàn)代電力系統(tǒng)中， 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展， 配電網(wǎng)采用的電纜線路越來(lái)越多，電纜線路的增加導(dǎo)致系統(tǒng)電容電流急劇增加，而電力系統(tǒng)中電容電流產(chǎn)生的原因主要是由于輸、 配電線路對(duì)地存在電容， 三相導(dǎo)線之間也存在著電容。當(dāng)導(dǎo)線充電后，導(dǎo)線就與大地存在了一個(gè)電場(chǎng)，導(dǎo)線會(huì)通過(guò)大氣向大地 （另二相導(dǎo)線也拆

7、算到地）放電，將導(dǎo)線從頭到尾的放電電流“ 歸算” 到一點(diǎn)，這個(gè) “ 假想” 的電流就是各相對(duì)地電容電流。 既輸電線和大地相當(dāng)于兩塊極板，構(gòu)成一個(gè)分布電容。 沒(méi)發(fā)3 / 15 生單相接地的時(shí)候就存在對(duì)地電容電流。發(fā)生單相接地故障的時(shí)候這個(gè)對(duì)地電容電流和各相電壓有可能增大。 根據(jù)這個(gè)電流的大小可分為大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)。消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地時(shí)的電流分布圖cldiii.4 / 15 第三周匯報(bào)補(bǔ)充材料（1）金屬接地就是有一相直接接地，對(duì)地電阻為0 歐左右 ，接地電壓一般為零，為理想狀態(tài)下存在，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)無(wú)法達(dá)到；非金屬性接地對(duì)地電阻比較大，接地電壓一般不為零。（2）串聯(lián)諧振時(shí)的電容、電

8、感、電阻，總阻抗大，電流不易通過(guò)，電壓抬高；又由于串聯(lián)的電感、 電容相互充放電， 產(chǎn)生的電壓和原電路的電壓相疊加，進(jìn)一步抬高電壓，所以是過(guò)電壓。（3）并聯(lián)諧振時(shí)的電感、電容、電阻，總阻抗小，只相當(dāng)于電阻的值，電路電壓正?；蛳陆担?電流通過(guò)比較方便； 又由于并聯(lián)的電容、 電阻相互充放電，使原電路的電流與充放電的電流相疊加，產(chǎn)生高電流。所以是過(guò)電流。（4）多相交流系統(tǒng)中，實(shí)際的或等效的中性點(diǎn)與參考地之間的電位差。（5）單相接地等值電路圖（6）單相接地故障時(shí)候的感性、容性電流圖5 / 15 二、調(diào)諧方式及工作原理消弧線圈的作用是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，提供一電感電流， 補(bǔ)償接地電容電流，使接地電流

9、減小， 也使得故障相接地電弧兩端的恢復(fù)電壓速度降低，達(dá)到熄滅電弧的目的。早期采用人工調(diào)匝式固定補(bǔ)償?shù)南【€圈，稱為固定補(bǔ)償系統(tǒng)。 固定補(bǔ)償系統(tǒng)的工作方式是將消弧線圈整定在過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)。之所以采用過(guò)補(bǔ)償一是當(dāng)系統(tǒng)處于全補(bǔ)償時(shí)會(huì)形成串聯(lián)諧振過(guò)電壓，危及系統(tǒng)絕緣； 二是為了避免欠補(bǔ)償方式下運(yùn)行時(shí)，若部分線路停電檢修或系統(tǒng)頻率降低等原因都會(huì)使接地電流減少，又可能變?yōu)橥耆a(bǔ)償， 使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振過(guò)電壓。 而且當(dāng)處于全補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)候， 消弧線圈留有一定的裕度， 即使電網(wǎng)發(fā)展使電容電流增加，仍可以繼續(xù)使用。 但是這種裝置運(yùn)行在過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生了事故跳閘或重合等參數(shù)變化時(shí)脫諧度無(wú)法控制，以致往往運(yùn)行在不允許的

10、脫諧度下，造成中性點(diǎn)過(guò)電壓， 三相電壓對(duì)稱遭到破壞?？梢?jiàn)固定補(bǔ)償方式很難適應(yīng)變動(dòng)比較頻繁的電網(wǎng)，這種系統(tǒng)已逐漸不再使用。取代它的是跟蹤電網(wǎng)電容電流自動(dòng)調(diào)諧的裝置，這類裝置又分為兩種: （1）預(yù)調(diào)式。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)候，消弧線圈預(yù)先調(diào)節(jié)，等候在補(bǔ)償位置；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)候， 消弧線圈零延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。 而且預(yù)調(diào)式一次設(shè)備部分電子元器件少， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠， 故障發(fā)生時(shí)候補(bǔ)償不依賴于二次電源。如調(diào)匝式消弧線圈。（2）隨調(diào)式。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)候，消弧線圈遠(yuǎn)離補(bǔ)償位置；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)消弧線圈到補(bǔ)償位置，一般至少為60ms ，速度較慢而且一次設(shè)備部分電子元器件多，影響可靠性，故障發(fā)生

11、時(shí)補(bǔ)償要依賴于二次電源。如相控式消弧線圈，直流偏磁式消弧線圈，調(diào)容式消弧線圈等。當(dāng)消弧線圈正確調(diào)諧時(shí)， 不僅可以有效的減少產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓的機(jī)率，還可以有效的抑制過(guò)電壓的輻值， 同時(shí)也最大限度的減小了故障點(diǎn)熱破壞作用及接地網(wǎng)的電壓等。 所謂正確調(diào)諧， 即電感電流接近或等于電容電流，工程上用脫諧度 v 來(lái)描述調(diào)諧程度v=（ic-il ）/ic 當(dāng) v=0時(shí)，稱為全補(bǔ)償。 完全補(bǔ)償是使電感電流等于接地電容電流，接地處電流為零。在正常運(yùn)行時(shí)的某些條件下，可能形成串聯(lián)諧振，產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，危及系統(tǒng)的絕緣。當(dāng) v0時(shí)為欠補(bǔ)償。欠補(bǔ)償是使電感電流小于接地的電容電流，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)接地點(diǎn)還有容性的

12、未被補(bǔ)償?shù)碾娏?。在欠補(bǔ)償方式下運(yùn)行時(shí)，若部分線路停電檢修或系統(tǒng)頻率降低等原因都會(huì)使接地電流減少，又可能變?yōu)橥? / 15 全補(bǔ)償。故裝在變壓器中性點(diǎn)的消弧線圈，以及有直配線的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的消弧線圈，一般不采用欠補(bǔ)償方式。當(dāng) v0時(shí)為過(guò)補(bǔ)償。過(guò)補(bǔ)償是使電感電流大于接地的電容電流，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)接地點(diǎn)有剩余的感性電流。消弧線圈選擇時(shí)留有一定的裕度，即使電網(wǎng)發(fā)展使電容電流增加，仍可以繼續(xù)使用。故過(guò)補(bǔ)償方式在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。從發(fā)揮消弧線圈的作用上來(lái)看，脫諧度的絕對(duì)值越小越好， 最好是處于全補(bǔ)償狀態(tài)，即調(diào)至諧振點(diǎn)上。 但是在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)， 小脫諧度的消弧線圈將產(chǎn)生各種諧振過(guò)電壓。 如當(dāng)

13、消弧線圈處于全補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)，電網(wǎng)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下其中性點(diǎn)位移電壓是未補(bǔ)償電網(wǎng)的1025倍，這就是通常所說(shuō)的串聯(lián)諧振過(guò)電壓。除此之外，電網(wǎng)的各種操作（如大電機(jī)的投入，斷路器的非同期合閘等）都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓， 所以電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)， 或發(fā)生單相接地故障以外的其它故障時(shí)，小脫諧度的消弧線圈給電網(wǎng)帶來(lái)的不是安全因素而是危害。綜上所述， 當(dāng)電網(wǎng)未發(fā)生單相接地故障時(shí)，希望消弧線圈的脫諧度越小越好，最好是退出運(yùn)行。電容電流常用測(cè)量方法（1）最大位移電壓法假設(shè)三相電源電壓對(duì)稱，大小為u，以 a相電壓為參考相量，則由圖1 的電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)下零序等值電路得中性點(diǎn)位移電壓u0的表達(dá)式7 / 15 當(dāng) v0 時(shí)

14、，中性點(diǎn)位移電壓最大。因此，根據(jù)中性點(diǎn)位移電壓的大小調(diào)節(jié)消弧線圈的電感值，當(dāng)中性點(diǎn)位移電壓最大時(shí)，單相接地故障點(diǎn)的殘流為最小。這種調(diào)節(jié)原理很簡(jiǎn)單， 但不能判斷電網(wǎng)的補(bǔ)償狀態(tài)， 而且當(dāng)電網(wǎng)的參數(shù)發(fā)生變化后，零序電壓也隨之改變， 需多次調(diào)節(jié)消弧線圈的電感值，比較零序電壓測(cè)量值，才能確定調(diào)節(jié)方向。 而且在最佳補(bǔ)償點(diǎn)附近區(qū)域，零序電壓的幅值主要由電網(wǎng)的阻尼率決定， 調(diào)節(jié)脫諧度對(duì)零序電壓幅值的影響很小，自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置有時(shí)甚至無(wú)法尋蹤到最佳補(bǔ)償點(diǎn)， 從而達(dá)不到完全補(bǔ)償電容電流的目的。所以，單純采用零序電壓幅值來(lái)調(diào)節(jié)消弧線圈的方案是不完善的。（2）阻抗三角形法這種調(diào)諧原理適用于消弧線圈串聯(lián)電阻的接地方式。常應(yīng)

15、用在帶有載開(kāi)關(guān)調(diào)匝式消弧線圈的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置中，無(wú)法連續(xù)調(diào)節(jié)電感量， 只能將裝置調(diào)整到離諧振點(diǎn)最近的分接頭處，調(diào)整精度受到影響。根據(jù)圖 3 所示的阻抗三角形關(guān)系，可由公式（2）、（ 3）、（ 4）求得脫諧度。8 / 15 阻抗三角形法為預(yù)調(diào)諧法， 即電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)進(jìn)行調(diào)諧，而發(fā)生單相接地故障后不再調(diào)節(jié)。預(yù)調(diào)諧中為限制電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)位移電壓低于15相電壓，需在零序回路中串聯(lián)或并聯(lián)電阻，該電阻在發(fā)生接地故障后將被快速切除。（3）相位調(diào)諧法為提高電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)自動(dòng)調(diào)諧的準(zhǔn)確性，在電網(wǎng)中一相對(duì)地附加一個(gè)小電容 c ，以形成人為中性點(diǎn)位移電壓u0。此時(shí)中性點(diǎn)位移電壓和接有c 的 a相電壓 u

16、a之間存在如下關(guān)系：入附加電容后電網(wǎng)的不對(duì)稱度。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相經(jīng)過(guò)渡電阻rg接地時(shí)（例如 a相），中性點(diǎn)位移電壓u0和故障相電壓 ua的關(guān)系為：由此可見(jiàn)，不論電網(wǎng)正常運(yùn)行還是故障運(yùn)行，中性點(diǎn)位移電壓和相電壓的相位差角均反映了電網(wǎng)的脫諧狀態(tài)，由此控制消弧線圈電感值的調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)調(diào)諧。但是，這種對(duì)一相附加電容的相位法仍然存在問(wèn)題，它只能應(yīng)用在電網(wǎng)完全對(duì)稱，或三相不對(duì)稱，但有兩相電容值基本相同，c且加在三相中電容值最大的一相上的情況。因此全面考慮后發(fā)現(xiàn)，相位原則是不能用到實(shí)際系統(tǒng)中去的，若用于實(shí)際電網(wǎng)中， 在所謂的全補(bǔ)償處， 有時(shí)是嚴(yán)重偏離全補(bǔ)償點(diǎn)的， 會(huì)給系統(tǒng)造成相當(dāng)大的危險(xiǎn)。（4）中性

17、點(diǎn)位移電壓曲線法9 / 15 根據(jù)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)等值電路（圖1）可知：圈改變前后中性點(diǎn)電壓的相角差。 這種調(diào)諧方法常運(yùn)用在投切電容器組消弧線圈的自動(dòng)調(diào)諧裝置中。與前面幾種方法相比， 中性點(diǎn)位移電壓曲線法， 在電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)下僅檢測(cè)電容電流， 而消弧線圈工作在遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)處，發(fā)生單相接地故障后瞬時(shí)調(diào)節(jié)消弧線圈至完全補(bǔ)償狀態(tài)?？梢?jiàn)，中性點(diǎn)位移電壓曲線法無(wú)需串、并聯(lián)電阻，且能實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電容電流的具體數(shù)值，從而定量地調(diào)節(jié)消弧線圈的脫諧度?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外消弧線圈的自動(dòng)調(diào)諧一般都采用了這種傳統(tǒng)方法，但這種調(diào)諧法要求在測(cè)量電容電流過(guò)程中調(diào)節(jié)消弧線圈，使得消弧線圈動(dòng)作頻繁，壽命降低，響應(yīng)時(shí)間（從系統(tǒng)電容電流發(fā)生

18、變化起， 至消弧線圈跟蹤調(diào)節(jié)到合適位置所需時(shí)間）勢(shì)必也不可能做到很短。再者，由于人為地改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，給系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)潛在威脅。因而這種調(diào)諧方法在實(shí)際應(yīng)用中效果不佳。（5）實(shí)時(shí)測(cè)量法在中性點(diǎn)位移電壓曲線法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)而成實(shí)時(shí)測(cè)量法。 該算法首先需要用特殊的方法測(cè)量出系統(tǒng)不對(duì)稱電壓，然后每隔一定時(shí)間測(cè)量一次電網(wǎng)的線電壓、中性點(diǎn)位移電壓和消弧線圈中的電流等參數(shù)，用式xc（uunu0）i0計(jì)算電網(wǎng)的對(duì)地電抗。 這樣，便可得電網(wǎng)的實(shí)時(shí)接地電容電流。這一改進(jìn)方法的優(yōu)點(diǎn)是可以減少對(duì)消弧線圈的操作次數(shù)，所得電容電流值也比較準(zhǔn)確， 跟蹤補(bǔ)償可直接到位。（6）變頻信號(hào)法當(dāng)中性點(diǎn)電壓較小時(shí)， 特別是

19、在電纜電網(wǎng)中， 不對(duì)稱度很小的情況下， 要測(cè)量參數(shù)，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且測(cè)量結(jié)果難以準(zhǔn)確。外加變頻信號(hào)法只需在電壓互感器的低壓端注入變頻電流信號(hào)，找出系統(tǒng)諧振頻率即可， 不需對(duì)消弧線圈電感進(jìn)行探性調(diào)整， 不需對(duì)消弧線圈的任何參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，而且把測(cè)量回路從高壓側(cè)移到低壓側(cè)，更加安全方便。圖 4 注入信號(hào)等值回路中消弧線圈感抗與三相電容并聯(lián)。通過(guò)改變注入信號(hào)10 / 15 的頻率，使電感和電容發(fā)生并聯(lián)諧振，找到系統(tǒng)諧振頻率f0，則：由式（ 8）可以直接通過(guò)系統(tǒng)諧振頻率計(jì)算脫諧度。對(duì)于具有多個(gè)消弧線圈的配電網(wǎng)，只需選定一個(gè)消弧線圈向系統(tǒng)注入信號(hào)，測(cè)量系統(tǒng)諧振頻率， 在式 （8）中取 il為系統(tǒng)所有消

20、弧線圈的電感電流之和，就可完成整個(gè)配電網(wǎng)脫諧度、電容電流的測(cè)量，無(wú)需通信配合。因?yàn)殡妷盒盘?hào) u包括高于被測(cè)電壓幾倍的噪聲信號(hào)，必須濾掉噪聲信號(hào)。 采用高階帶阻濾波器，其輸入輸出頻率特性如圖5。對(duì)于 50 hz，u00。系統(tǒng)零序阻抗折算到電壓互感器二次側(cè)一般小于10，采用信號(hào)注入法測(cè)量電容電流，向系統(tǒng)注入的信號(hào)功率一般小于20 w ，不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)， 注入信號(hào)電流源相對(duì)系統(tǒng)零序回路處于開(kāi)路狀態(tài)，不影響消弧線圈的熄弧效果。11 / 15 （7）全狀態(tài)調(diào)諧當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)， 雖然電網(wǎng)對(duì)地電壓不對(duì)稱， 然而，電網(wǎng)的線電壓還是對(duì)稱的。按電業(yè)部門的規(guī)定，電網(wǎng)可以繼續(xù)運(yùn)行12 h

21、 ，在這段時(shí)間內(nèi)，電網(wǎng)對(duì)地電容電流還會(huì)發(fā)生變化，比如，有些支路退出或投入運(yùn)行。 消弧線圈的電感電流在這種情況下， 若不能自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)對(duì)地電容電流的變化，則接地點(diǎn)的電流將會(huì)增加， 達(dá)不到自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)哪康摹槌浞职l(fā)揮消弧線圈的補(bǔ)償作用，在電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)， 也必須實(shí)行自動(dòng)跟蹤調(diào)諧， 就是說(shuō)，采用全狀態(tài)調(diào)諧。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)， 接地點(diǎn)是不可預(yù)知的， 電容電流、 殘余電流不能直接測(cè)量。 圖 6 中性點(diǎn)諧振接地的電網(wǎng)中， 當(dāng)線路 3 的 a相發(fā)生永久性接地故障時(shí)，流過(guò)非故障線路，線路1 和線路 2 的零序電流互感器的電流分別為，3i01j3u0c01、3i02j3u0c02，方向?yàn)槟妇€流

22、向線路。 流過(guò)故障支路零序電流互感器的電流是所有非故障支路零序電流、消弧線圈電感電流和電阻電流之和，其電流無(wú)功分量 3i03j3u0v（c01c02）（ v1）c03。當(dāng)過(guò)補(bǔ)償 v0 時(shí)，殘余零序電流 3i03為正，方向是由母線流向線路； 當(dāng) v0 時(shí)，則 3i03j3u0c03，方向由母線流向線路；當(dāng)欠補(bǔ)償v0 時(shí)，殘余零序電流3i03方向可正可負(fù)， vc03（c01c02c03）時(shí)，由母線流向線路，而c03（c01c02c03）v1 時(shí)，由線路流向母線。如果能保證流過(guò)故障支路零序電流互感器電流的無(wú)功分量為3i03，且在相位上超前 u090的話，就能保證消弧線圈工作在全補(bǔ)償狀態(tài)，接地電流最小

23、。實(shí)現(xiàn)的方法是：發(fā)生單相接地故障時(shí)， 由配合使用的微機(jī)接地選線保護(hù)裝置選出故障支路，并將故障支路告訴消弧線圈的自動(dòng)控制裝置，自動(dòng)控制裝置讀取故障支路零序電流互感器電流值及零序電壓值，計(jì)算出3i03u0的比值。當(dāng)電網(wǎng)非故障支路電容電流發(fā)生變化（包括有些支路投入或退出運(yùn)行）時(shí)，調(diào)節(jié)消弧線圈，改變電感電流，以保證流過(guò)故障支路零序電流互感器電流的無(wú)功分量與零序電壓值的比值始終為固定值 3i03u0，而且零序電流的無(wú)功分量3i03在相位上超前 u090，這就可以保證消弧線圈工作在全補(bǔ)償狀態(tài)， 接地電流為最小。 該方法也完全適用單相非金屬性接地的情況。12 / 15 三、消弧線圈的分類及各個(gè)工作原理（1）

24、 調(diào)匝式消弧線圈，調(diào)諧方式為預(yù)調(diào)式。調(diào)匝式消弧線圈采用有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)電抗器的抽頭以改變電感值。這種消弧線圈一般可利用原有的人工調(diào)匝消弧線圈改造而成，即采用有載調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)改變工作繞組的匝數(shù)， 達(dá)到調(diào)節(jié)電感的目的。 它可以在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量流過(guò)消弧線圈電流的幅值和相位變化，計(jì)算出電網(wǎng)當(dāng)前方式下的對(duì)地電容電流， 根據(jù)預(yù)先設(shè)定的最小殘流值或失諧度，由控制器調(diào)節(jié)有載調(diào)壓分接頭， 使之調(diào)節(jié)到所需要的補(bǔ)償檔位， 在發(fā)生接地故障后，故障點(diǎn)的殘流可以被限制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)：由于采用預(yù)調(diào)制使其對(duì)容性的補(bǔ)償在可視方面更具可靠性，切其對(duì)容性電流的補(bǔ)償通過(guò)調(diào)檔方式實(shí)現(xiàn)也比較直觀易解；缺點(diǎn)：不能平滑調(diào)節(jié)

25、，補(bǔ)償效果不能達(dá)到最佳狀態(tài)；機(jī)械部分過(guò)多易出現(xiàn)機(jī)械故障， 如：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)如不能迅速切開(kāi)阻尼電阻則就會(huì)將其燒毀；過(guò)度頻繁的調(diào)節(jié)檔位易導(dǎo)致有載開(kāi)關(guān)卡死、燒毀電機(jī)。（2） 調(diào)容式消弧線圈，調(diào)諧方式？。調(diào)容式消弧線圈是二次調(diào)節(jié)消弧線圈，消弧線圈本體由主繞組、 二次繞組組成。二次繞組連接電容調(diào)節(jié)柜。由45組真空接觸器控制投切二次調(diào)節(jié)電容器，當(dāng)二次電容器全部斷開(kāi)時(shí)，主繞組感抗最小，電感電流最大，二次繞組有電容器接入后， 根據(jù)阻抗折算原理， 相當(dāng)于主繞組兩端并接了相同功率的電容， 使主繞組電感電流減小。 因而，通過(guò)調(diào)節(jié)二次電容的容量即可控制主繞組的感抗及電感電流的大小。調(diào)容式消弧線圈在繞組的二次側(cè)并聯(lián)

26、若干組用真空開(kāi)關(guān)或晶閘管通斷的電容器，用來(lái)調(diào)節(jié)二次側(cè)電容的容抗值， 以達(dá)到減小一次側(cè)電感電流的要求。電容值的大小及組數(shù)有多種不同排列組合，以滿足調(diào)節(jié)范圍和精度的要求。13 / 15 基于晶閘管的投切電容式消弧線圈結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示，圖中的r為消弧線圈阻尼電阻， k為阻尼電阻控制接觸器的觸點(diǎn)，l1為消弧線圈的一次繞組（電感），l2為消弧線圈的二次繞組（電感） ，c1c5 二次側(cè)調(diào)節(jié)電容器，s1s5 為調(diào)節(jié)控制晶閘管。顯然，通過(guò)多組晶閘管（也可以采用交流接觸器的觸點(diǎn)）的通斷可以實(shí)現(xiàn)不同電容器的組合。當(dāng)二次側(cè)的電容器全部斷開(kāi)時(shí)， 消弧線圈一次繞組感抗最小， 可提供的電感電流最大； 二次繞組有電容器

27、接入后根據(jù)阻抗折算原理，相當(dāng)于一次繞組兩端并聯(lián)了相同功率的電容，使消弧線圈電感電流下降。 因而，通過(guò)調(diào)節(jié)二次側(cè)電容器的容量即可控制消弧線圈一次繞組的感抗及電感電流的大小。由于電網(wǎng)電容電流的大小不同， 補(bǔ)償精度要求不一樣， 所以消弧線圈的調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)精度也不同，在選擇電容器容量時(shí)要根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于圖 5中的5組電容器，電容器值可以根據(jù)二進(jìn)制組合原理進(jìn)行配置，即：c1 ：c2：c3：c4 ：c5=1 ：2：4：8：16 可見(jiàn)5組電容器可實(shí)現(xiàn) 32種組合方案，通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷將產(chǎn)生32種方案，即消弧線圈分為 32檔。每檔的調(diào)節(jié)量取決于電容器c1，c1值選的越小，則級(jí)差電流越小，

28、但相應(yīng)的消弧線圈的補(bǔ)償范圍也越小。若設(shè)電容 c1 的容量為 qc1 ， 二次繞組輸出電壓為 u2， 則可得級(jí)差電流 ic為：21uqcci該類型消弧線圈的容量是消弧線圈電感的容量與所有并聯(lián)電容器的容量之和，可見(jiàn)容量比較大， 接地變壓器的容量也要增大，占用的設(shè)備也比較多。但是，如果變電所原來(lái)就有老式的消弧線圈，再投入一定得電容器組合電容器的投切控制裝置， 實(shí)現(xiàn)對(duì)電兩單相接地電容電流的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償14 / 15 功能，該方案是可行的。采用晶閘管投切電容器的消弧線圈控制簡(jiǎn)單、速度快。但同樣不能實(shí)現(xiàn)電感的連續(xù)調(diào)節(jié)， 特別是當(dāng)電網(wǎng)單相接地電容電流較大時(shí)，精度較低， 無(wú)法達(dá)到最佳補(bǔ)償。另外，由于需要較多的電容器和附加設(shè)備，造價(jià)高。（3）直流偏磁式消弧線圈，調(diào)諧方式為