基于快速調節消孤線圈的新型接地故障保護方法分析

劉喜軍

（許繼集團有限公司，河南 許昌 461000）

1 中性點經消孤線圈接地概述

我國的傳統配電網大多采用不接地的方式，但隨著配網規模的不斷擴大以及配電網對地電容電流的大幅增加，不接地的方式已經無法滿足電網的運行要求，所以近年來我國對配電網進行了大規模改造，中性點經消孤線圈接地（如圖1所示）成為了主流。當中性點經消孤線圈接地后，消孤線圈會產生感性電流來對電容性電流進行補償，進而實現快速熄弧，這對減少接地殘流和保障電網安全運行意義重大。但受到傳統消孤線圈自身因素的影響，它在實踐應用中并沒有起到良好的效果，有的甚至不但沒有減少故障點，反而引起中性點位移電壓過大、選線準確率不高等問題。為了解決這些問題，有必要對消孤線圈的調節方式進行研究，研究設計出一種可快速調節的消孤線圈引起了越來越多人的重視。隨著電力電子技術的不斷發展，促使中線點經消孤線圈接地系統的調控裝置也發生了巨大的進步，這為實現消孤線圈的快速調節打下了堅實的基礎。

圖1 中性點經消孤線圈接地系統

2 在線調節式消弧線圈的調諧控制方式的特點

為了克服傳統消孤線圈補償接地系統的缺陷，越來越多的學者都在致力于研究在線調節式消孤線圈的結構，并開發出了包括調隙式消孤線圈、調匝式消孤線圈等在內的多種消孤線圈。這些新型消孤線圈補償接地系統主要采用預調諧工作方式。

預調諧工作方式具有以下兩個特點：①因為消弧線圈的電感量改變較慢，所以為了在出現接地故障時可以及時實施補償，就必須在配網正常工作時，就對配網對地電容電流進行跟蹤檢測，并在此基礎上對消弧線圈的電感量進行相應調節，進而促使其可以與對地電容產生諧振。顯而易見，這種方式對諧振點進行預先調節，所以被稱作預調諧工作方式；于采用這種工作方式的接地保護系統必須串聯或并聯電阻。由于接地變壓器中性點人為抽偏、中心線路的不對稱性等因素的影響，會造成配網產生不對稱電壓，而這個不對稱電壓在經過消孤線圈的放大后會變成串聯諧振過電壓。因為串聯諧振過電壓是不容許的，所以為了降低其產生的不良影響，一般都會為消弧線圈支路串聯或并聯電阻。

預調諧工作方式雖然在一定程度上解決了補償接地系統的問題，但其因為調節速度不夠快的緣故，不能在接地故障的初始發生階段就實施有效補償，即無法實現快速熄弧的目的。此外，消孤線圈的預調節主要是依靠機械控制裝置，但機械動作的可靠性、開關的壽命及其耐壓等都存在一定缺陷。

造成上述問題的最大原因在于消孤線圈無法實現快速調節，如果設計開發出一種基于快速可調節消孤線圈的接地故障保護系統，能在非常短的時間內就依據配網的運行情況進行調節，使消孤線圈可以始終處于脫諧狀態，那么就能避免預調節工作方式所帶來的一系列問題。由此可以，研究快速可調節消孤線圈意義重大。

3 快速調節的實現方法探究

鑒于以上分析，文章對基于快速可調節消孤線圈的接地故障保護系統進行了研究，該系統不再采用預調諧工作方式，而是采用脫諧工作方式。當配網正常工作時，將消孤線圈調節至最大脫諧度；而當配網發生單相接地故障時，快速對消孤線圈進行調節，使其與接地電容諧振，這樣就能最大限度地減少故障電流，進而達到接地保護的目的；當配網接地故障消除后，再次將消孤線圈調節至最大脫諧狀態，確保正常運行時的配網中性點位移電壓在可控范圍之內。

基于快速可調節消孤線圈的接地故障保護方法應滿以下要求：①消孤線圈必須可以實現在線調節，而且其調節過程的耗時盡可能地縮短；于消孤線圈快速調節的依據是配網對地電容電流的測量值，所以應具備可以實時檢測配網對電容的技術手段；③消孤線圈必須具備足夠的調節范圍，要確保配網正常運行時，其能調節到的最大脫諧度可以將中性點的位移電壓控制在可接受的范圍內；④調節過程應擺脫對機械控制方式的依賴，即不依靠機械動作來實現調節；第五，對消孤線圈接地補償系統進行全面有效的監測；⑤接地故障保護系統應具備準確的單相接地故障選線方法等等。

近年來，隨著電力電子技術的不斷進步，為設計開發基于快速可調節消孤線圈的接地故障保護系統創造了有力條件。采用計算機電子控制替代傳統的慢速機械式控制方式，可以開發出能夠實現快速、準確選線保護的新型消孤線圈，這對于保障配網的安全運行具有重要意義。