消弧线圈跟踪补偿及接地选线装置

一.概述

对于不同电压等级的电力系统，其中性点的接地方式是不同的，根据我国国情，我国

6~66KV配电系统中主要采用小电流接地运行方式。为了有效防止系统弧光接地，消除接地故障，提高供电质量，按照国家对过电压保护设计规范新规程规定，电网电容电流超过10A时，均应安装消弧线圈装置。由于中性点经消弧线圈接地的电力系统接地电流小，其对附近的通信干扰小也是这种接地方式的一个优点。

以前我国电网普遍采用手动调匝式消弧线圈，由于不能实时监测电网的电容电流，其主要缺陷表现在以下两个方面：

（1）调节不方便，需要装置退出运行才能进行调节。

（2）判断困难，无法对系统运行状态做出准确判断，因此很难保证失谐度和中性点位移电压满足要求。

随着微电子技术的飞速发展及广泛应用，消弧线圈装置自应用于电力系统以来，也有了较大的发展。目前国内生产的消弧线圈装置主要有以下几种：调隙式消弧线圈装置、调匝式消弧线圈装置、调励磁式消弧线圈装置等。以上几种装置均能实现自动跟踪调谐，但还有其不足之处。如调节速度慢、故障率高、容易引入谐振源、二次系统电源结构复杂等不足之处。同时由于上述各装置均采用单片机控制系统，其运行可靠性不高，且信息记忆和管理功能差。此外，上述各成套装置调节范围小，不能达到全面调节，其调节范围在消弧线圈最大电流的30%~100%。

电力系统出现单相接地故障后，如何准确地选出接地线路一直是个难题，尤其是中性点经消弧线圈接地的系统更为困难。因此，高压电网接地故障后，如何快速准确地选出接地线路也是上述各装置无法解决的难题。

我公司最新研制生产的ACHC系列调容式消弧线圈装置采用先进的PC104工控机系统，总线式结构，彩色液晶屏汉字显示，具有运行稳定可靠、显示直观，抗干扰能力强等特点，同时系统具有完善的参数设置及信息查询功能。该系统克服了以前各消弧线圈装置调节范围小的缺陷，能够进行全面调节。

该装置采用残流增量法和有功功率法等先进算法，对高压接地线路进行选线，选线准确、迅速。

本产品广泛应用于供电局、发电厂、冶金、煤炭、石油及化工等大型厂矿企业的变电站，适用电压等级6~66KV，是老式消弧线圈理想的更新换代产品，同时也是新建变电站接地补偿及选

线装置的首选配套产品。

二.产品特点

1、控制器采用工控机系统，运行稳定可靠。

2、采用彩色液晶全中文显示，参数显示、设置及查询方便直观，

3、调节准确、速度快，且调节范围宽，可在0~100%额定电流全范围调节。

4、内嵌高压接地选线模块，采用残流增量法及有功功率法，使选线快速准确。

5、设有RS232及RS485通讯接口，可实现与上位机的通讯，达到信号的远距离传送。

&可实现报警显示。

7、具有接地信息打印功能（打印机可选）。

8、具有一台控制器控制两台消弧线圈的功能。

三.产品型号说明

A C H C —□ —口/ □—口

电流调节范围（A）

电压等级（KVA）调节方

式

C—调容式

L—调匝式

消弧线圈

自动控制

四.性能指标

1、电压等级：6KV~66KV

2、母线段数：两段

3、电容电流测量误差：小于2%

4、调档时间：小于30ms

5、接地残流：小于5A

6 控制器电源：220V 50Hz

7、控制器适用环境

温度：-10C ~+45C

湿度：小于95%

海拔高度：小于1000m

8、选线路数：8~42路

9、通讯接口：RS232/RS485

五.工作原理

（一）工作原理

消弧线圈是一个装设于配电网中性点的可调电感线圈，当电网发生单相接地

故障时，消弧线圈的作用是提供一个电感电流，补偿单相接地的电容电流，使电容电流减小到规定值以下；同时，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到自动熄灭电弧的目的。

本成套装置为调容式消弧线圈装置，首先根据系统运行方式及发展情况，确

定消弧线圈在过补偿条件下的额定容量，即可确定在接地故障时可提供的电感电流。增设消弧线圈二次电容负荷绕组，同时在该消弧线圈的二次绕组上并联若干组（一般为四至五组）低压电容器，通过控制器控制真空开关或反并联晶闸管的通断组合来控制二次电容器投入的数量，

来调节消弧线圈二次容抗的大小，从而

改变消弧线圈一次侧电感电流的大小。电力系统正常运行时，消弧线圈装置工作

在最大过补偿状态，保证电网中性点不高于电网额定相电压的15%，控制器实时监测电网线路的对地总容抗。控制器在中性点电压上升到电网额定相电压的30%及以上时，转入故障工作状态。根据故障前最近一次所测得电网线路的对地总容抗来调节消弧线圈的感抗，以降低接地弧道中的残流，实现灭弧和消除接地过电压。当接地故障消除，电网线路电压恢复，中性点电压下降时，控制系统退出故障工作状态，转入最大过补偿状态。

（二）电容电流测量方法

当系统未发生接地故障时，消弧线圈与系统对地电容形成串联谐振回路，等

效原理图如图所示:

图一电容电流测量示意

其中：E0――系统不平衡电压

U0—位移电压

10――零序电流

XL ――消弧线圈电抗

R――阻尼电阻

XC ――被测电容容抗

建立如下方程:

E0=U0+l0*XC

在该式中，U0、I0可实测，而E0不能测量，无法求出XC。为此，改变一下消弧线圈挡位，调档前后E0、XC不变，建立如下方程组：

E0=U01+I01*XC

E0=U02+I02*XC

解万程组得：

XC= (U02-U01) / (I01-I02)

电容电流IC 可求得：

IC=相电压/XC

六. 装置总体构成

该装置由接地变压器、调容式消弧线圈、电容调节柜、微机控制器、阻尼电 阻箱等构成，总体构成图如下：

图二装置总体构成图

(一)接地变压器

消弧线圈系统在接入时必须有电源中性点，在其中性点上接入消弧线圈。接

地变压器的作用是在电力系统为△型接线或 丫型接线中性点未引出时，用接地变 压器构造成系统中性点。

接地变压器采用Z 型接线的变压器，即ZN , yn11连接的变压器。由于变压器 高压侧采用

Z 型接线，每相绕组由两段组成，并分别位于不同相的两铁心柱上， 两段线圈反极性连接，两相

绕组产生的零序磁通相互抵消，故零序阻抗很低，同 时空载损耗也非常小，变压器容量可以

100%被利用。用普通变压器带消弧线圈时， 消弧线圈容量不超过变压器容量的 20%，而Z 型

接

r 十十十十一

电容调节柜 微 机 控 制 器

1CT 2CT 3CT

■ ■

36CT

地 变 压 器

U0 Uab

隔离开关

消 弧