消弧線圈接地系統采用中值電阻選線的研究

【摘 要】本文通過分析中性點不接地、經消弧線圈接地和經電阻接地三種方式，提出了中性點經消弧線圈并聯電阻的接地方式，并分析了該方案的選線原理。實際的運行結果表明，該方案能準確、快速地選出故障線路。

【關鍵詞】并聯電阻；消弧線圈；小電流接地

0 引言

近年來，隨著我國國民經濟的發展，對煤炭需要的加大，使得煤礦的產量越來越大，煤礦井下電纜出線日漸增多，系統對地電容電流急劇增加，接地弧光不易自動熄滅，容易產生間隙性弧光過電壓，進而造成相問短路，使事故擴大。當發生單相接地故障時，如果采用中性點不接地方式，由于電容電流較大，導致弧光不能自熄，嚴重威脅著電力系統的安全運行。中性點不接地和經消弧線圈接地時，單相接地故障電流小、有利于故障自恢復、電磁兼容性好，但過電壓水平高，接地故障檢測困難。中性點經電阻接地有利于限制過電壓水平，接地故障易于檢測，但電阻值較小時故障電流大，對電磁兼容性和人身設備安全應予以重視。通過對比中性點不接地、經消弧線圈接地和經電阻接地三種方式的優缺點，文章提出一種經消弧線圈并聯中值電阻接地的中性點接地方式是合適和可行的。因為這種方法吸取了中性點不接地和經電阻接地的優點，既考慮了單相接地故障電流小、有利于故障自恢復、電磁兼容性好；又有利于限制過電壓水平，接地故障易于檢測。可見，這是一種很好的方法。

1 消弧線圈接地系統帶來的選線問題

由于消弧線圈的存在，它有補償作用，減小了故障線路的零序電流，原有的不接地方式下的選線原理不再適用。

我國的《煤礦安全規程》明確規定：礦井高壓6kV電網的單相接地電容電流不得超過20A。為克服這一缺點可采用中性點經消弧線圈接地的系統，當發生單相接地故障時形成與接地電容電流大小相近、方向相反的電感電流IL.與電容電流IC，相互補償，使接地電流變得很小或等于0（一般為防止電網發生串聯諧振等不利現象，采用K=IL/IC>l的過補償方式），消除接地處的電弧，以及由此產生的一切危害。此外，消弧線圈的存在還可以顯著減小故障相電壓的恢復速度，從而減小了電弧重燃的可能性，使單相接地故障自動消除。由于并聯高電阻增加了接地系統的有功分量，消弧線圈補償了接地電流，因而可以加速系統儲能的衰減，有效抑制共振過電壓和線性諧振過電壓，使故障相的恢復電壓幅值和上升速度下降，電弧接地過電壓值明顯下降，接地電流明顯減小，并且可以采用全補償和過補償運行方式，解除了對脫諧的顧慮，是煤炭系統6～35kv較大電網理想的接地方式。

2 消弧線圈接地系統的補償

2.1 完全補償

它雖可使接地點的電流為零，但卻有嚴重的缺點，因為此時正是電路滿足串聯諧振的條件。如果三相對地電容不相等或斷路器三相不同時合閘時，出現的零序電壓在串聯諧振回路中產生很大的電流，此電流在消弧線圈上會產生很大的壓降，使電源中性點的電壓大大升高，造成設備的絕緣損壞，因而不宜采用這種補償方式。

2.2 欠補償

當欠補償時，即IL>IC∑，分兩種情況：①如果補償以后的接地電流，大于本身線路電容電流ID，故障線路零序電流將減少，且方向由線路流向母線。②如果補償以后的接地電流ID，小于本身線路電容電流，故障線路零序電流不但大小變化，且方向也變為由母線流向線路。上述情況表明，在欠補償方式下，故障線路零序電流（功率）的方向是不固定的。同時，考慮到因運行方式變化系統電容電流IC∑減少時，有可能又出現串聯諧振。因此，這種補償方式很少采用。

2.3 過補償

過補償就是IL

3 消弧線圈并聯中值電阻接地方式

并聯電阻的作用是抑制過電壓和為接地故障檢測提供有功電流信息。

當發生單相接地故障且電網零序電壓超過整定值時，按預先設定的脫諧度調節消弧線圈至補償狀態。在故障初始階段不接人并聯電阻，以充分發揮消弧線圈補償故障電流、減緩故障相恢復電壓上升速度的作用，提高瞬時性故障自恢復概率。經過一段時間，如零序電壓持續存在，接人并聯電阻，首先消除可能存在的消弧線圈電感與電網對地電容串聯諧振引起的虛幻接地現象，如零序電壓仍然存在，則認為電網發生永久性接地故障，利用電阻的投切進行故障選線。

脫諧度小的消弧線圈將產生各種諧振過電壓，電網中各種操作及電網發生其它故障時都可能產生危險的過電壓。因此電網正常運行時，消弧線圈的脫諧度越大越好，最好是退出運行。采用中性點經消弧線圈接地方式，能有效的限制發生單相接地故障時流過接地點的故障電流，達到滅弧作用，因此提高供電可靠性、電氣設備和線路的絕緣水平，對通信系統的干擾等方面具有很好的作用。這已被大量的實際運行經驗所驗證。

4 結束語

現有的接地選線方法，在中性點改為經消弧線圈接地后，有的已不能再用，有的雖然能用但有較大的局限性，選線效果不理想。采用消弧線圈接地方式后，增加了單相接地故障選線的難度。而本設計中的消弧線圈并聯中值電阻選線的方法綜合利用了兩種接地方式的優點，對瞬時性接地和永久性接地均能提供滅弧功能，在發生永久性接地時，通過瞬時投入中值電阻，準確選出故障線路，大大提高了供電的可靠性，兼具了消弧線圈接地系統和小電阻接地系統的優點，是一種較為理想的新型接地方式。為解決小電流接地系統的接地選線問題提供了一種有效途徑。

【參考文獻】

[1]董曉剛，邵玉槐，鄭宇明，等.消弧線圈接地系統單相故障選線的研究[J].太原理工大學學報，2005（1）：72-74.

[2]葉杰宏，王一波.消弧線圈系統故障選線正確率提高的案例分析[J].電氣開關，2006（4）：53-56.

[責任編輯：丁艷]