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        中壓配電網(wǎng)中80％以上的故障為單相接地，為了提高配電網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性，中性點(diǎn)安裝消弧線(xiàn)圈成為最好的方法之一。消弧線(xiàn)圈可以有效地減少產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓的幾率，減小了故障點(diǎn)的電壓升高等。由于消弧線(xiàn)圈種類(lèi)眾多，我們面臨如何選擇的難題。本文深入分析、比較各種消弧線(xiàn)圈的特點(diǎn)和選擇原則，給出合理的建議。
一、消弧裝置分類(lèi)
消弧線(xiàn)圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置有多種不同的分類(lèi)方法，根據(jù)調(diào)節(jié)電感的方式不同可以分為：調(diào)匝式、直流偏磁式、相控式、調(diào)容式、調(diào)氣隙式等；根據(jù)運(yùn)行方式又可以分為：預(yù)調(diào)式和隨調(diào)式二種。
1、調(diào)匝式消弧線(xiàn)圈
其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是將繞組按不同的匝數(shù)抽出分接頭，用有載分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，改變接入的匝數(shù)，從而改變電感量。其特點(diǎn)是：一次設(shè)備簡(jiǎn)單，可靠性高，不會(huì)出現(xiàn)諧波電流；可控硅短接阻尼電阻方式，補(bǔ)償電流不需要二次設(shè)備控制，即使沒(méi)有控制電源仍然可以很好的補(bǔ)償；補(bǔ)償速度快；運(yùn)行在預(yù)補(bǔ)償狀態(tài)，可以消除鐵磁諧振。相對(duì)而言補(bǔ)償范圍不足。
2、調(diào)容式消弧線(xiàn)圈
通過(guò)調(diào)節(jié)消弧線(xiàn)圈二次側(cè)電容量大小來(lái)調(diào)節(jié)消弧線(xiàn)圈的電感電流。二次繞組有電容接入后，根據(jù)阻抗折算原理，相當(dāng)于主繞組兩端并接了相同功率、阻抗為一定倍數(shù)的電容，使主繞組感抗增大，電感電流減小，因此通過(guò)調(diào)節(jié)二次電容的容量即可控制主繞組的感抗及電感電流的大小。 其主要不足是：調(diào)節(jié)電容器要承受大電流的沖擊；投切開(kāi)關(guān)會(huì)產(chǎn)生涌流和操作過(guò)電壓；電熱器電容泄漏；補(bǔ)償速度慢等。
3、相控式消弧線(xiàn)圈
它通過(guò)調(diào)節(jié)二次繞組中兩個(gè)反向并接可控硅的導(dǎo)通角，來(lái)改變裝置的等值阻抗，二次繞組作為控制繞組由2個(gè)反向連接的可控硅短路，可控硅的導(dǎo)通角由觸發(fā)控制器控制，調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角由0～180°之間變化，使可控硅的等效阻抗在無(wú)窮大至零之間變化，輸出的補(bǔ)償電流就可在零至額定值之間得到連續(xù)無(wú)極調(diào)節(jié)。其不足是：補(bǔ)償不夠穩(wěn)定，諧波大；需要控制電源；二次側(cè)電流非常大，大功率可控硅需要很好的散熱，可靠性受影響；濾波電容器大電流沖擊，存在泄露的問(wèn)題；補(bǔ)償慢；不能減弱鐵磁諧振。
4、直流偏磁式消弧線(xiàn)圈
它有2個(gè)交流工作線(xiàn)圈，在其中一個(gè)線(xiàn)圈內(nèi)布置附加直流線(xiàn)圈，通過(guò)直流線(xiàn)圈勵(lì)磁磁化鐵心，改變鐵心直流勵(lì)磁磁通大小來(lái)調(diào)節(jié)交流等值磁導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)電感連續(xù)可調(diào)。直流勵(lì)磁繞組采取反串連接方式，使整個(gè)繞組上感應(yīng)的工頻電壓相互抵消。通過(guò)對(duì)三相全控整流電路輸出電流的閉環(huán)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)消弧線(xiàn)圈勵(lì)磁電流的控制。其主要不足是：需要外加直流電源；鐵心發(fā)熱量大；補(bǔ)償電流發(fā)生畸變，產(chǎn)生大量的諧波，對(duì)電網(wǎng)有不利影響；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差；鐵芯飽和，伏安特性差。
5、調(diào)氣隙式消弧線(xiàn)圈
其鐵心分成上下兩部分，下部分鐵心同線(xiàn)圈固定在框架上，上部分鐵心用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)上下移動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)氣隙的大小達(dá)到改變電抗值的目的。此類(lèi)產(chǎn)品在歐洲有一定的應(yīng)用，著名的Haefely公司開(kāi)發(fā)過(guò)此產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)由于制造工藝的限制，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，基本上不生產(chǎn)了。其不足是：振動(dòng)和噪聲比較大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)采取措施控制噪聲，高壓施加后，震動(dòng)更大，隨著使用時(shí)間越長(zhǎng)，內(nèi)部松動(dòng)，聲音更大；調(diào)節(jié)精度差，由于氣隙的微小變化導(dǎo)致電感的大變化，電機(jī)控制調(diào)節(jié)氣隙精度不夠，而液壓調(diào)節(jié)成本太高。

二、消弧裝置的選取準(zhǔn)則
面對(duì)各種消弧線(xiàn)圈如何確定選擇標(biāo)準(zhǔn)，
1、    補(bǔ)償速度
根據(jù)德國(guó)的彼德遜(W．Petersen)理論，安徽金朕電力科技有限公司通過(guò)接地故障點(diǎn)的高頻振蕩電流過(guò)零熄弧，非故障相(健康相)上的自由電荷將沿三相對(duì)地電容重新分布，產(chǎn)生位移電位。故障點(diǎn)接地電弧在暫態(tài)高頻振蕩電流通過(guò)第一個(gè)零點(diǎn)時(shí)熄滅，此時(shí)非故障相上的自由電荷延對(duì)地電容重新分布，于是在各相上產(chǎn)生了位移電壓Udv；此后每經(jīng)過(guò)半個(gè)工頻周波，接地電弧重燃一次，由于非故障相上積聚的自由電荷不斷增多，位移電壓逐步升高，非故障相的暫態(tài)過(guò)電壓隨著接地電弧的重燃次數(shù)的增多而增高。隨著過(guò)零次數(shù)增加，過(guò)電壓逐漸增大，非故障相(健康相)上的過(guò)電壓隨著接地電弧重燃次數(shù)的增多，一次比一次升高，可達(dá)5～6倍相電壓，不過(guò)實(shí)測(cè)一般為3～4倍相電壓。
如果消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償時(shí)間超過(guò)10ms，一旦滿(mǎn)足重燃條件，過(guò)電壓就可能已經(jīng)發(fā)生，消弧線(xiàn)圈的補(bǔ)償意義不大了。因此，補(bǔ)償時(shí)間是消弧線(xiàn)圈的最重要的技術(shù)參數(shù)之一。
調(diào)匝式消弧線(xiàn)圈可以做到10us內(nèi)響應(yīng)，而調(diào)容、相控、偏磁式消弧線(xiàn)圈響應(yīng)時(shí)間超過(guò)20ms，補(bǔ)償?shù)轿粫r(shí)間超過(guò)100ms，對(duì)于瞬間接地故障補(bǔ)償已經(jīng)沒(méi)有用。
2、諧波電流
消弧線(xiàn)圈對(duì)系統(tǒng)提供補(bǔ)償電流的同時(shí)，存在向系統(tǒng)注入諧波電流的可能。因此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定諧波電流不得超過(guò)2％。調(diào)匝式消弧線(xiàn)圈采取預(yù)先補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行方式，有明確的檔位，接地發(fā)生前已經(jīng)穩(wěn)定在合理的位置，不會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)諧波電流；相控式消弧線(xiàn)圈采取可控硅截?cái)嗟姆绞秸{(diào)節(jié)電流，其原理決定會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流；偏磁式消弧線(xiàn)圈通過(guò)調(diào)節(jié)鐵心飽和度不同而改變電流，諧波電流更大；調(diào)容式、調(diào)氣隙式消弧線(xiàn)圈也存在諧波電流。
3、線(xiàn)性度要求
電力系統(tǒng)電壓在一定范圍內(nèi)波動(dòng)是正常的，系統(tǒng)的電容電流和電壓是線(xiàn)性關(guān)系，這要求消弧線(xiàn)圈的補(bǔ)償在一定范圍內(nèi)是線(xiàn)性關(guān)系。調(diào)匝式消弧線(xiàn)圈通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)，在鐵心之間增加氣隙的方式保障其線(xiàn)性度；偏磁式、調(diào)氣隙式消弧線(xiàn)圈很難保障線(xiàn)性度，不能滿(mǎn)足電壓波動(dòng)的完全補(bǔ)償。
4、消除鐵磁諧振
電力系統(tǒng)元件大部分屬于感性的或容性的，線(xiàn)路各導(dǎo)線(xiàn)對(duì)地和導(dǎo)線(xiàn)間既存在縱向電感又存在橫向電容，這些元件組成復(fù)雜的LC震蕩回路，在一定的能源作用下，特定參數(shù)配合的回路就會(huì)出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。由于鐵芯電感的磁通和電流之間的非線(xiàn)性關(guān)系，電壓升高導(dǎo)致鐵芯電感飽和，極容易使電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振。
電壓互感器鐵心飽和引起的鐵磁諧振過(guò)電壓是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中最常見(jiàn)和造成事故最多的一種內(nèi)部過(guò)電壓，而單相接地故障是鐵磁諧振最常見(jiàn)的一種激發(fā)方式。
如果中性點(diǎn)安裝調(diào)匝消弧線(xiàn)圈，如圖所示：
  電壓互感器的勵(lì)磁感抗比較大(兆歐級(jí))，而消弧線(xiàn)圈的感抗(百歐級(jí))比較小，由于 比 小幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣諧振條件ωL=1/ωC很難滿(mǎn)足，諧振就不會(huì)發(fā)生，還可以限制流過(guò)電壓互感器的大電流，使電壓互感器熔絲不被燒毀。
因此，在中性點(diǎn)接入調(diào)匝式消弧線(xiàn)圈，對(duì)于由電壓互感器鐵心飽和引起的鐵磁諧振過(guò)電壓具有很好的限制作用，可消除一切鐵磁諧振，能夠很好解決此類(lèi)問(wèn)題。
然而，相控式、調(diào)容式、偏磁式消弧線(xiàn)圈采用隨后調(diào)諧方式，無(wú)接地故障發(fā)生時(shí)，其等值阻抗為數(shù)值極高的勵(lì)磁阻抗，通常意義上的消弧線(xiàn)圈消諧機(jī)理已不再適用。因此，從消除鐵磁諧振考慮，調(diào)匝式消弧線(xiàn)圈具有最大的優(yōu)勢(shì)
5、補(bǔ)償范圍
消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償范圍是從最大補(bǔ)償電流到最小補(bǔ)償電流，調(diào)匝式受有載開(kāi)關(guān)級(jí)電壓的限制一般做到20%~100%額定電流，這是其最大的不足；調(diào)容式一般做到10%~100%額定電流；相控式、調(diào)氣隙式、偏磁式理論上可以在0~100%額定電流范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，范圍較大。
三、消弧裝置的選線(xiàn)問(wèn)題
在諧振接地系統(tǒng)中，故障點(diǎn)電容電流小，如何準(zhǔn)確進(jìn)行故障線(xiàn)路的判斷非常重要。常用的方法有有功分量法、諧波法、首半波法、信號(hào)注入法、零序?qū)Ъ{法、殘流增量法等，但是都不能從根本上保障選線(xiàn)準(zhǔn)確性。
安徽金朕電力科技有限公司結(jié)合國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)、獨(dú)立自主開(kāi)發(fā)了消弧線(xiàn)圈并聯(lián)中電阻選線(xiàn)的方法。它結(jié)合了電阻接地選線(xiàn)準(zhǔn)確和消弧線(xiàn)圈接地補(bǔ)償好的優(yōu)點(diǎn)，成功解決諧振接地選線(xiàn)不準(zhǔn)的難題，既保持了電阻接地可以準(zhǔn)確選線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，又可以減少接地點(diǎn)殘流，限制弧光接地過(guò)電壓。
系統(tǒng)原理圖如圖，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，并聯(lián)中電阻是不投入的，單相接地發(fā)生時(shí)，利用預(yù)調(diào)式消弧線(xiàn)圈的快速補(bǔ)償特性，在沒(méi)有延時(shí)的情況下立刻對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，避免了大部分瞬時(shí)性單相接地故障發(fā)展成永久性接地；如果少量的永久性接地故障，一方面消弧線(xiàn)圈的作用對(duì)電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，將殘流限制在5A以?xún)?nèi)，另一方面JZK控制器判斷如果單相接地在限定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有消失，瞬時(shí)投入并聯(lián)中電阻（投入時(shí)間小于1秒），利用電阻選線(xiàn)準(zhǔn)確的特點(diǎn)選出故障線(xiàn)路，及時(shí)隔離故障線(xiàn)路，保障了供電可靠性。
目前，并聯(lián)中電阻選線(xiàn)的方式得到廣泛的應(yīng)用，以福建為例，根據(jù)福建省近2年的接地選線(xiàn)統(tǒng)計(jì)，這種選線(xiàn)準(zhǔn)確率真正達(dá)到100％，并實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)動(dòng)作跳閘成為可能。

結(jié)論
隨著消弧線(xiàn)圈的廣泛應(yīng)用，如何選擇合適的消弧線(xiàn)圈是用戶(hù)面對(duì)的新課題。本文系統(tǒng)地研究了各種消弧線(xiàn)圈的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)踐給出選擇消弧線(xiàn)圈的判定準(zhǔn)則。大量的實(shí)踐和理論證明，消弧線(xiàn)圈的比較要從上面5個(gè)基本的特性綜合考慮，調(diào)匝式消弧線(xiàn)圈并聯(lián)中電阻選線(xiàn)是當(dāng)前最好的方式，在電力系統(tǒng)、石化、煤炭、冶金得到廣泛的應(yīng)用；相控式、偏磁式消弧線(xiàn)圈由于諧波大、補(bǔ)償慢等因素的限制適合于系統(tǒng)本身諧波較大的變電站；調(diào)容式、調(diào)氣隙式消弧線(xiàn)圈可靠性差、問(wèn)題多，已經(jīng)逐步退出市場(chǎng)。