自动跟踪补偿消弧线圈装置的应用

１ 选择消弧线 圈的基本要求
要 真正 发挥 消弧线 圈接地 方 式 的作 用 ， 消 弧 对 线 圈 的选 择不 容 忽视 。消弧线 圈应 满足 如下要 求 ： ａ 脱谐 度 在 规 定 的 范 围 内。脱 谐 度 ≤ ５ ％就 ．
器的选择等方面做 出相应的计算和分析。
关键 词 ： 消弧 线 圈 ； 地 变压 器 ； 接 阻尼 电 阻； 自动
线 电压 ，Ｖ； ｃ为对 地 电容 电流 ， 对 于 改 造工 程 ｌ Ｊ 【 Ａ；
２ ２ 有载调 匝式 消弧线 圈 ．
是 １种 “ 预调 式 ” 的补偿 装 置 ， 它实 际是 个 带铁 芯 的电感 线 圈 ， 有 １ ～２ 个 分 接头 ， 设备 带 电 设 ５ １ 在
Ｊ 应以实测值为依据 ； ｃ 对于新建工 程， 则应根据配 电网的规划、 设备资料进行计算 。 配电网电容 电流的确定 ， 主要有 ２ 种方法 ：
２ ０ ２ ０＋ ６ × Ｓ ；
值 靠近 常规 产品 的方式 ， 确定 消弧线 圈 的位置 。 来
１ Ｖ 电缆线 路 ０ｋ
（５＋１ ４ ９ ．４×Ｓ ）× Ｕ ，
４ 接地变压 器的选择 ４ １ 使 用 Ｚ型接 线变压器作 为接地 变压 器 ．
Ｚ型接线变压器高压侧采用 Ｚ型接线 ， 每相绕
ｆｒ ｅ ；ｄ ｐｎ ｅｉｔｎ ｅ ｕｏ ａｉ ｔ ｎｎ ｍ — ｏ ｍ ｒ ｕ ｉｇ ｒｓｓａ ｃ ；ａ ｔｍ ｔ ｕ ｉｇ ｃ ｍ ｃ ｏ
ｐ ｎ ａ ｉｎ ｅ ｓ ｔｏ
随着 城市 的发 展 ， 电 网 中的 电力 电缆迅 速 增 配
多， 致使配电网接地 电容 电流增高 。当发生单相金
容增量法等 ， 以有效地将 电容 电流测 出来 ， 对 可 且
系统 没 有任何影 响 。
ｂ 根据配电网参数估算 。估算 电容 电流主要 ．
包括有电气连接的所有架空线、 电缆线路 、 变压器 、
母线 以及 电气 设备 的 电容 电流 。
２３ 调容 式消弧线 圈 ．
它的基本原理是增设 消弧线 圈二次电容负荷 组， 在二次侧并联若 干电容组 ， 通过调节二次容抗 值， 达到减小一次侧 电感 电流的要求。其调节范 围
架空线的电容电流近似估算公式为：
无 架空地 线 的线路 ：
Ｊ ｃ＝ ２ ７ Ｌ１ ； ． Ｕ ０ （） ２ （） ３
很宽， 调谐精度较高 ， 适合发展中的补偿 电网， 这种
消弧线圈既可用来提高微机接地保护灵敏度 ， 又可 用于改造手动调匝消弧线圈， 使之能 自动调节。
有 架空地 线 的线路 ：
第２ 期
张
玲： 自动跟踪补偿消弧线圈装置的应用
１３ ７
压 ， 时实 际 电流 已不是 理论补 偿 电流值 。 此 ｄ 有 良好 的响 应 速 度 的 消弧 线 圈。响 应 速 度 ．
本结 构 如 图 １所 示 。变 压 器 的一 次 绕 组 为 工 作 绕 组， 接人 配 电 网中性点 ， 二次 绕组 作为 控制 绕 组接 ２ 个反 相 连 接 晶 闸 管 。通 过 调 节 晶 闸管 的导 通 角 度
Ｊ ｃ＝ ３ ３ Ｌ１ ～ 。 ． Ｕ ０
上式中： Ｌ为线路的长度 ，ｍ； ｃ ｋ Ｊ 为线路 的电容 电
流， Ａ；Ｕ 系统额 定线 电压 ，Ｖ。 为 ｋ
２ ４ 可 控硅 控 制 的 消弧 系统 ．
是１ 种高短路阻抗变压器式可控 电抗器 ， 其基
同杆双回线电容电流为单回的 １３ ． 倍。 ．～１６
是 １ 随调式” 种“ 的补偿装置， 它根据磁性材料
的交流有效导磁率随直流控制 电流 的磁化作用而
变化 的原理 ， 消 弧线 圈 的交 流工 作 线 圈 内布 置 １ 在 个铁芯 磁化段 ， 过 改变 铁 芯磁 化段 磁 路 上 直流 助 通
ห้องสมุดไป่ตู้
圆 管 蔼
围 １ 可控 消 弧线 圈基 本 结 构
２ 各 类 自动跟踪 补偿 消弧线 圈装置 的比较
自动跟踪补偿 消弧线 圈装 置能根据电网电容 电流的变化 ， 自动调节消弧线圈的补偿位置而处于 最佳补偿状态 ， 使脱谐度和 中性点电压满足电网要
求 。常 见 自动跟 踪消弧 线 圈有 以下几种 。
２ １ 直 流 助磁 式 消 弧 线 圈 ．
维普资讯 http://www.cqvip.com
１４ ７
电
力 学
报
２０ ０６正
电缆线路的电容电流近似估算公式 ：
６ｋ 电缆线 路 Ｖ
ｒ
侧和 ３ Ｖ母线上 ， ５ｋ 究竞选择那种要进行各种运行 方式 的比较 ， 计算 消弧线圈电流变化范 围， 选计算
，
ｑ ，
Ｃ一
一
（５＋２ ８ ９ ．４×Ｓ ）× Ｕ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｗ ｉ ｅｗｏｋ ｄ ｖ ｌｐｎ ｓｒ ｃ ： ｔ ｎ ｔ ｒ ｅ ｅｏ ｉｇ．ａ ｃｓ ｐ ｒｓ ｈ ｒ ｕ ｐ ｅ —
ｓ ｎ ｃ ｉ ｉ ｉｓａｌｄ ｉ ｒ ｅ ｏ ｄ ｃｅ ｓ ａ ａ ｉ ｖ ｉ ｏｌ ｓ ｎ ｔｌ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｅ ｒａ ｅ ｃ ｐ ｃｔ ｅ ｏ ｅ ｉ ｃ ｒｅ ｔｉ ｉ ｒ ｕ ｉｎ ｎ ｔ ｒ ． Ｉｓｃ ｐ ｃｔ ｎ ｅ ｕ ｒｎ ｄｓ ｉ ｔ ｅｗｏ ｋ ｔ ａｉｙ ａ ｄ ｄ — ｎ ｔｂ ｏ ａ ｔｒ ｉａｉｎ ｆ ｒｕ ｄ ｒｎ ｆｒ ｒ ｒ ｅ ｘ ｌｉｅ ． ｅｍ ｎ ｔ ｏ ｇ ｏ ｎ ｔａ ｓｏ ｍｅ ａ ｅ ｐａｎ ｄ ｏ Ｎｅ ｔａ ｒ ｕ ｄｎ ｄ ｎ ｄｓｒｂ ｔ ｎ ｎ ｔ ｒ ｉ ｕ ｒ ｇ ｎ ｉｇ ｍｏ ｅ ｉ ｉｔ ｕ ｉ ｅｗｏ ｋ ｖａ ｌ ｏ ｉ ｏ ｒ ｕ ｐ ｅｓｏ ｌ ａｌ ｅ ｅｉ ａ ｃ ｓ ｅ ｎ ｔａ — ａＣｓ ｐ ｒｓ ｉｎ ｃ ｉ ｐ ａｌｌｒｓ ｔｎ ｅ ｉ ｄ ｍｏ ｓｒ ｔ ｏ ｒ ｓ ｅ ｄ，ａ ｄ ｃ ｒｅｐ ｕ ｉｇ ｃ ｎ ｌｓ ｎ ｅｐ ｏ ｏｅ ． ｎ ｒｓｏ ｄｎ ｃ ｉ ｓａ ｒ ｐ ｓｄ ｏ ｏ ｕ ｏ ｒ Ｋｅ ｏ ｄ ： ｙ Ｗ ｒ ｓ ｒ ｕ ｐ ｅｓ ｌ ｒ ｕ ｄ ｔａ ｓ ａｃ ｓ ｐ ｒｓｉｎ ｃ ｉ ｇｏ ｎ ｒｎ — ｏ ｏ ；
ａ 进行 实际测量 。利 用 中性点外 加 电容 法 、 ． 电
情况下通过 电动机来调整分接头 的位置， 从而改变 消弧线圈的电感量。 这种消弧线 圈易于实现且 比较经济， 配合串联
阻尼 电 阻和调节 器 测控 系统 构 成调 匝式 自动线 圈 ， 它 的不 足之 处 是 不 能 连 续 调 节 ， 节 范 围较 小 （ 调 在 电 网正 常运行 时 ， 预先 调节 在谐 振点 附近 ） 需 。
３ 消弧线圈的参数选择
３ １ 容量的计算 ．
消弧线圈容量应主要根据系统单相接地故 障
时电容 电流 的大 小 来 确 定 ， 应 留 一 定 裕度 ， 并 以适 应 系统 今后 的发 展 。可按下 式确 定 。
Ｑ ＝ １ ３ Ｉ Ｕ ４ ．５ Ｃ ／ ３。 （） １
磁通大小 ， 调节交流等值磁导 ， 实现连续可调。 这种消弧线圈在 电网正常运行时 ， 不施加励磁
电流 ， 使消 弧线 圈 调 谐 远 离 谐 振 点 的状 态 ； 电 网 当
发生单相接地后 ， 速（ ０ｍ ） 快 ＜２ ｓ调节消弧线 圈实 施补偿 。但是这种消弧线 圈伏安 特性有不大 的非
线性 特征 ， 需要 利用微 机数 据处 理 的能力来 克服 。
式中： 为消弧线圈的容量 ，Ｖ Ｕ 为系统额定 Ｑ ｋ Ａ；
必须极快 ， 才能有效 的补偿 电容电流和抑制电弧接
地过 电压 ， 除相 隔时 间极 短 的多次 连 续 单相 接 地 消
来调节二次绕组中的电流 ， 从而实现电抗 值的可控
调节 。由于 采 用 晶 闸管 调 节 ， 因此 响应 速 度 快 ， 可 以实现 零至 额定 电流 的无 级 连续 调 节 。此外 ， 由于
组 由 ２段组成 ， 分别位 于不 同相 的铁 芯柱 上 ， 并 ２段 绕 组反 极性相 连 ， 序 阻抗 非 常小 。它 的空 载损 耗 零 低 ， 能够调 节 电网 的不 对称 电压 。由此 可见 ， 并 Ｚ型
Ｚ ＨＡＮＧ ｉｇ Ｌｎ
（ ｎ ｉｅｒ ｇＣ ｌｇ ｆ ｈ ｎ ｉ ｉｅｓ ｙ Ｔａ ｕｎ ３ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｏｌ ｅｏ ａ ｘ ｖｒｉ ， ｉ ａ ０ ０ １ ， ｈｎ ） ｎ ｅ Ｓ Ｕｎ ｔ ｙ
摘 要 ： 为减 少配 电网的接地 电容 电流， 通常在
维普资讯 http://www.cqvip.com
２０ ０ ６年 第 ２ １卷 第 ２期 （ 第７ 总 ５期 ）
文章编号 ： １０ ０ ５—６ ４ （０ ６ ０ ５ ８ ２ ０ ）２—０ ７ —０ １２ ４
电
力 学
报
Ｖｏ ． １Ｎｏ ２２ ０ １２ ． ０ ６
Ｊ ＵＲ Ｏ ＮＡＬ Ｏ Ｌ Ｃ Ｒ Ｃ Ｐ Ｗ Ｅ ＦＥ Ｅ Ｔ Ｉ Ｏ Ｒ
其 中性 点加 装 自动 跟踪 补 偿 消 弧线 圈 ， 市场 上 消弧
最终影响供 电的可靠性。采 用 自动跟踪 补偿 消弧 线圈装置 ， 配合可靠 的 自动选线装置是解决这一问
题 的 １ 有效 的措 施 。 项
线圈种类较 多， 本文综合考虑各种 因素 ， 自动消 对
弧线 圈装 置进行 研 究 ， 出选型 意见 。并 对 消弧 线 提 圈容 量 的选择 ， 消弧 线 圈的连 接 方 式 以及 接地 变压
属 接地 时 ， 电弧 很 难熄 灭 ， 引起 电弧接 地 过 电压 ， 会
・ 收稿 日期 ： ２ ０ ０５—１ —０ １ １
修 回日期 ： ２ ０ —０ —１ ０６ １ ０
作者简介 ： 张
玲 （９ ４ ， ， １６ 一）女 安徽太和人 ， 副教授 ， 电压技术教学与研究。 高
维普资讯 http://www.cqvip.com
跟踪 补偿
能很好地灭弧 、 维持较理想 的残余电流和恢复 电压
６ 文献 标识码 ： Ｂ ４
中图分类 号 ：
的上升速度。从理论上来说 ， 消弧线 圈 自动调谐最 好用连续可调 的消弧线圈。
ｂ ．电网 中性 点 电压不 大 于系 统额 定 相 电压 的 １ ５％ 。由于 电网三相 对地 电容不 对称 ， 常运行 时 正
故障， 保证系统 的安全运行。一般要求消弧线圈应 能在几毫秒内做出响应 ， 消弧线圈系统具有快速响
应 的特 性是产 生好 的消 弧效果 的必要条 件 。
利用变压器的短路阻抗作 为补偿电感 ， 因而具有 良 好的伏安特性 。在正常情况下 ， 消弧线 圈可以工作 在远离谐振点的区域 ； 当发生接地故 障时消弧线 圈 调谐使电弧熄灭 ， 能够快速远离谐振点以避免产生 串联谐振过电压 ， 因此可以不设置阻尼电阻。
在中性点上会有位移电位
， 一般通过在 回路 中
加阻尼电阻与消弧线圈串联 ， 或调整消弧线圈电感 使Ｌ Ｃ不完全谐振来实现控制中性点电压的要求。 Ｃ 有 良好的伏安特性 。消弧线 圈的伏安特性 ． 直接影响到单相高阻接地时 的补偿效果 ， 因为只有 在消弧线圈伏安特性为线性时 ， 才能保证补偿 电流 与中性点电压成正 比。当消弧线圈伏安特性为非 线性时， 仅在线路发生单相金属接地时实际补偿 电 流才能达到理论补偿 电流值 ， 此时 中性点电压接近 消弧线圈的额定 工作电压。而 当线路发生单相高 阻接地时 ， 中性点 电压偏离消弧线圈的额定工作 电
（ｕ ７ ） Ｓ ｍ．５
自动 跟踪 补偿 消 弧线 圈装 置 的应 用
张 玲
００１） ３０ ３
（ 山西 大学工程 学院 ， 山西 太原
Ａｎａ ｙ ｉ ｎ Ａｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｔ ｍ ａ ｉ ｎ ｎｇ Ｃｏ ｐｅ ｓ ｔｏ ｌｓｓｏ ｐｌｃ ｔｏ ｆＡｕ ｏ ｔｃＴｕ ｉ ｍ ｎ ａ ｉｎ Ａｒ ｕ ｐｒ ｓ ｉ ｎ Ｃｏ ｌｉ Ｄｉｔｉ ｕ ｉ ｎ Ｎｅｗｏ ｋ ｃ Ｓ ｐ ｅ ｓｏ ｉ ｎ ｓｒｂ ｔｏ ｔ ｒ