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消弧线圈投入后引起系统电压不平衡原因分析及解决办法

更新时间:2023-06-25 13:28:52 阅读：评论：0

李嗣明1，何婧1，张熙军1，陈飞1，骆云峰2，王磊3

（1、海南电网三亚供电公司，海南三亚 572000 2、广东电网惠州供电局，广东惠州516001 3、广东电网广州供电局广东广州 510627）

摘要：本文通过三亚电网110kV鹿回头变电站10kV消弧线圈投入后母线电压不平衡加剧实例，从理论上分析不平衡加剧产生原因，并结合运行实际提出了相应的解决办法，取得了明显的效果

关键词：消弧线圈不平衡残流脱谐度改进措施

1.引言

目前，我国的城市配电网的中低压供电系统大部分为中性点不接地即小电流接地系统，近些年来随着经济的发展，6-35kV 配电网不断发展，电缆线路占配电线路的比例日益增大，系统

电容电流显著增加，因此普遍配备安装了消弧线圈装置。但由于消弧线圈投入后会对系统中性点不平衡电压放大，从而造成母线电压不平衡或不平衡度加剧成为一个较普遍的问题。本文结合三亚鹿回头变消弧线圈投运出现的此种问题，进行分析，根据现场提出解决方案，供大家参考。

2.消弧线圈工作原理及作用

1.1消弧线圈作用

小电流接地系统在发生单相接地时，电网仍可带故障运行，避免开断线路，提高了供电系统的可靠性，但当单相接地电流较大时，接地电弧不能最终自熄，产生弧光接地过电压和相间短路，给供用电设备造成极大的危害。防止这种危害的方法之一就是在变压器中性点和地之间串接一个消弧线圈，利用它产生的感性电流补偿接地故障时的容性电流，有效的减少接地点电容电流，使故障相电压恢复的速度大大下降，从而达到自动熄弧的目的，保证供电安全。

自从1917年世界上第一台消弧线圈在德国投运以来，随着科技的进步，消弧线圈也的到了长足的发展，目前消弧线圈大致分为以下几种：

1）调匝式；（人工、自动）

2）调容式；

3）调气隙式；

4）直流偏磁式；

5）磁阀式；

1.2消弧线圈工作原理

在中性点绝缘系统中，如果三相对地电容平衡，即线路换位很好，则各相对地电压相等，中性点的对地电压为零。在此情况下，各相对地电容产生的电容电流，且超前电压90°。当发生单相接地故障时，如A相接地，则A相对地电压 = 0，；中性点的对地电压UN由零升高为相电压(-)，B相和C相的对地电压分别为：

（1-1）

（1-2）

即非接地相电压比正常电压升高倍。于是B相和C相的对地电容电流值增大了倍，其有效值为：

IB = IC = ωC0Uφ （1-3）

式中，C0为一相对地电容；Uφ为相电压。其方向分别领先于UBA 和UCA 90°。

接地点电容电流为

ICA = 3ωC0Uφ （1-4）

它的大小等于正常时一相对地充电电流的 3 倍，方向滞后于 A 相正常时电压 90°，如图1所示。

由于接地电流ICA和接地相正常时的相电压相差90°当接地电流过零时，加在弧隙两端的电源电压为最大值，因此故障点的电弧不易熄灭。当线路较长时，容易形成间隙性的弧光接地或电弧稳定接地。间隙性的弧光接地能导致危险的过电压，稳定性的弧光接地能发展成多相短路，它们都能造成设备损坏和停电事故。

图 1 单相接地及向量图

Fig.1 phasor diagram of single-pha earthing

将消弧线圈接在变压器或发电机绕组的中性点上，形成消弧线圈接地系统。当系统单相，例如A相接地时，中性点的电压UO将由零升高到相电压，假设消弧线圈的电感为L，消弧线圈中将产生电感电流IL ，其大小 IL =＝，滞后中性点的电压90°，即领先A相正常时的相电压90°。因此，由故障点流回系统的消弧线圈的电感电流和接地电容电流的方向恰恰相反。如果适当地选择消弧线圈 L的大小，使ωL =，那么通过故障点的电流将等于零，即接地电容电流ICA全部被消弧线圈的电感电流IL所补偿，从而使得电弧自动熄灭，达到了熄灭电弧的目的。

3.消弧线圈投入不平衡电压产生原因

消弧线圈接地系统在正常运行时的等值电路如图2所示。Ca、Cb、 Cc为三相对地电容，L为消弧线圈的等值电感，RL表示消弧线圈有功损耗的等值电阻。Ra、Rb、Rc为各相泄漏电阻；假设三相电源电势对称，且各相泄漏电阻相等为R，则以UA为参考相量，中性点位移电压为

（1-5）

其中

，

式中 ——电网不对称度（也称导线对地电容的不对称系数）；

——电网阻尼率；

——电网脱谐度。

其位移电压大小为

（1-6）式中 UN——消弧线圈未投入时中性点不平衡电压值

图2 消弧线圈接地系统正常运行时的等值电路图

Fig 2. Equivalent diagram of arc-suppression coil in normal operation

从公式（1-5）、（1-6）可以看到，在电网阻尼率一定的情况下，消弧线圈接地系统中性点电压的大小与脱谐度有关。脱谐度越小，中性点电压越高；脱谐度等于零即谐振补偿时，中性点电压最高。脱谐度愈小,放大作用愈强。所以加装消弧线圈后，对中性点位移电压起到了放大作用，造成系统电压的不平衡；如果消弧线圈未投入前系统已经不平衡，投入消弧线圈后，将加剧系统的不平衡。因此，为了保证正常运行时中性点电压不致过高，超出规程规定，应避免谐振补偿，尽量在较大的过补偿或欠补偿运行既是增大脱谐度，或者采取措施增大系统的阻尼，这是补偿电网调谐的另一个基本原则。另外，在以架空线路为主的电网中，还应该采用线路换位措施，以减小三相导线对地电容的不对称度，提高补偿效果。

4.鹿回头变电站消弧线圈投运情况

110kV鹿回头变消弧线圈共2台，均是由河北星光集团生产的TXHK-Z调匝式自动调谐消弧线圈成套装置，该种设备由接地变压器、消弧线圈、TXHK-Z微机调节器、阻尼电阻箱、控制器和系统中性点电压合成器六个部分组成。每个档位补偿电流和阻尼电阻未固定值，具体参数如表1－1、1－2所示。

表1-1 ＃1消弧线圈参数

Tab.1-1 the parameter of arc-suppression coil 1

臭氧层

＃1消弧线圈参数XHDCZ-630/10
档位	电流	电抗值	高压企业三证	ax	k	R	阻尼电阻
1	34.31	176.68	6062	171	35.47	2.1	2642.20
2	39.07	155.15	6062	184	32.92	凉皮怎么做好吃 2.1	2276.89
3	43.69	138.75	6062	201	30.12	2.1	1906.31
4	48.37	125.32	6062	212	28.58	2.1	1715.41
5	52.97污染英文	114.44	6062	227	26.69	2.1	1496.29
6	57.97	104.57	6062	234	25.92	2.1	1411.76
7	62.93	96.329	6062	247.	24.55	2.1	1265.92
8	67.78	89.436	6062	253	23.94	2.1	1203.71
9	72.66	83.429	6062	265	22.89	2.1	1100.56
10	77.81	77.907	6062	265	22.86	2.1	1098.07
11	82.95	73.080	6062	274	22.12	2.1	1027.89
12	88.27	68.675	6062	275	22.07	2.1	1023.41
13	93.67	64.716	6062	282	21.48	2.1	969.029
14	98.49	61.549	6062	283	21.44	2.1	965.605
15	103.6	58.513	6062	290刑舂	20.91	2.1	918.870

表1-2 ＃2消弧线圈参数

Tab. 1-2 the parameter of arc-suppression coil 2

我是怎么来的5的乘法口诀教案

＃2消弧线圈参数XDZ-630/10
档位	高压电流	电抗值	高压	ax	k	R	阻尼电阻
1	34.1	170.94	6062	171	35.45	2.1	2639.11
2	39	150.60	6062	184	32.94	2.1	2279.37
3	43.9	134.04	6062	195	31.08	2.1	2029.46
4	48	121.80	6062	204	29.71	2.1	1854.34
5	53	111.73	6062	214	28.32	2.1	1685.09
6	57	103.41	6062	220	27.55	2.1	1594.43
7	61.8	96.061	6062	228	26.58	2.1	1484.50
8	66.2	90.090	6062	234	25.90	2.1 孕期血压多少算正常	1409.35
9	71.5	84.388	6062	244	24.84	2.1	1296.19
10	75.8	79.936	6062	252	24.05	2.1	1215.20
11	80.8	76.10	6062	256	23.67	2.1	1177.52
12	85.5	72.150	6062	260	23.31	2.1	1141.57
13	90.5	68.587	6062	264	22.96	2.1	1107.24
14	97	65.61	6062	268	22.61	2.1	1074.43
15	102.4	62.853	6062	274	22.12	2.1	1027.89