消弧線圈各種補(bǔ)償方式的分析及應(yīng)用

劉燕 劉偉

摘 要：通過對消弧線圈的不同方式進(jìn)行嘗試和分析，得出消弧線圈不同補(bǔ)償方式的相關(guān)適用范圍及應(yīng)用中應(yīng)注意到的一些問題，做了以下具體的分析。

關(guān)鍵詞：補(bǔ)償電弧；諧振；過電壓；中性點(diǎn)

在6～35kV的電力系統(tǒng)中，供電電流會(huì)隨著用戶用電量的變化隨時(shí)發(fā)生變化，當(dāng)單鏈接電流大小超過限值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電弧，進(jìn)而影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至是損壞電器設(shè)備，為了達(dá)到降低或消除電弧，在電力供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中通常需要安裝消弧線圈，即在中性點(diǎn)處通過消弧線圈接地，電網(wǎng)在此裝置的補(bǔ)償運(yùn)行方式下工作可有效降低電弧所帶來的損害。

下面對中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的原理進(jìn)行簡要介紹。配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)線路中中性點(diǎn)不直接接地，而是通過串聯(lián)電感線圈后接地。這種消弧方式其實(shí)是一種電流補(bǔ)償裝置，也就是一個(gè)維持平衡的過程，我們可以采取不同的補(bǔ)償方式在電路中得到應(yīng)用。一般有三種，即完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償，具體如下。

1 完全補(bǔ)償

完全補(bǔ)償就是要使電感電流IL與接地電容電流IC相等，在這種情況下接地點(diǎn)的電流幾乎為零，因此在該種補(bǔ)償方式下理論上不會(huì)產(chǎn)生電弧，也就不會(huì)出現(xiàn)弧光過電壓狀態(tài)，也就不存在電弧危害了，所以，從理論上來講完全補(bǔ)償方式是一種理想的補(bǔ)償范式。但是這種狀態(tài)是一種理想狀態(tài)，通常情況下并不能實(shí)現(xiàn)，在供電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，電感電流和接地電容的電流總是會(huì)出現(xiàn)不相等的情況，電源中性點(diǎn)和地面之間就會(huì)形成點(diǎn)位的偏移，形成電壓，從而使得中性點(diǎn)消弧線圈和接地電容共同形成一個(gè)串聯(lián)回路（見圖1和圖2）。

[消弧線圈與接地電容構(gòu)成 消弧線圈接地系統(tǒng)W相金屬

的串聯(lián)電路 性接地的簡化等值電路

圖1 圖2]

應(yīng)用戴維南定理，圖3中的N等于消弧線圈從中性點(diǎn)斷開后，中性點(diǎn)的電壓，由式（1）確定：

UN= （1）

式（1）中：Y1=ωc1；Y2=ωc2；Y3=ωc3；線路經(jīng)完全換位后，c1、c2、c3差別很小，N數(shù)值較小。在發(fā)生全補(bǔ)償時(shí)，消弧線圈的感抗與三相對地電容容抗相等。在N的作用下，圖3所示的電路構(gòu)成串聯(lián)諧振，回路電流為I= （2）

中性點(diǎn)電位為U0=LXL=XL （3）

消弧線圈的感抗通常是比較大的，而線圈的電阻此時(shí)相對比較小，在UN不大的情況下中性點(diǎn)處電位U0仍然會(huì)很高，U0將在串聯(lián)諧振回路中產(chǎn)生很大的電壓落差，從而導(dǎo)致電源中性點(diǎn)對地電壓迅速的升高，引起電壓過量，這是不允許的，因此在實(shí)際中完全補(bǔ)償方式，不是很適用。

2 欠補(bǔ)償

欠補(bǔ)償就是使電感電流IL小于接地電容電流IC，兩電流抵銷一部分后形成的接地電流仍然為電容性電流。但是該種補(bǔ)償方式在實(shí)際運(yùn)行時(shí)也不可能總是保證這種運(yùn)行狀態(tài)，也會(huì)出現(xiàn)IL=IC的情況，由于運(yùn)行中電流總是在發(fā)生著或大或小的變化，從而引起過電壓的形成。

以下圖為例，圖3（a）為以變電所A為供電電源的供電網(wǎng)絡(luò)，消弧線圈則安裝在變電所A處變壓器中性點(diǎn)處。