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摘要：本文通过对消弧线圈补偿系统三种状态的比较，以及对厦门地区消弧线圈补偿系统的分类做了分析，阐述了不同所方式具备的优缺点，提出了应结合实际电网结构和发展来选择合理的补偿系统。
关键词：消弧线圈;补偿系统
Abstract: This article through to the arc-suppression coil system three state comparison, as well as to the Xiamen region of arc-suppression coil system to do the analysis, elaborated the different methods have advantages and disadvantages, puts forward should be combined with the actual power system structure and development to choose the reasonable compensation system.
Key words: arc suppression coil; compensation system
中图分类号: TM475文献标识码:A 文章编号:
引言：国内中低压电网中性点接地方式开始主要是不接地系统，随着系统电缆使用的增加，对地电容电流的增大，原来的不接地系统不能适应新形势下的接地方式，而中性点接地方式的正确选择及其在不同条件下的实施就具有越来越重要的实际意义。厦门地区岛外10kV线路多为架空线路，因此10kV系统中性点采用经消弧线圈接地。消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流，补偿接地电容电流，使接地电流减小，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到熄灭电弧的目的。10kV系统中性点经消弧线圈接地保留了中性点不接地方式的优点，即可带单相接地故障运行一段时间，又降低了过电压的倍数，抑制谐振过电压，降低单相接地对设备的损害，提高设备及人身安全。
一、消弧线圈补偿系统有三种状态
完全补偿
完全补偿是使电感电流等于电容电流，即IL=IC，接地处电流为零。从消弧的角度看，完全补偿十分理想，从产生过电压的角度看，却存在严重的问题。 因为，正常运行时，在某些条件下，中性点与地之间会出现一定的电压，此电压作用在消弧线圈通过大地与三相对地电容构成的串联电路中，因此时XL=XC，满足谐振条，产生过电压，危及绝缘，所以一般不采用此方式。
欠补偿
欠补偿是使电感电流小于接地的电容电流，系统发生单相接地故障时接地点还有容性的未被补偿的电流。在欠补偿方式下运行时，若部分线路停电检修或系统频率降低等原因都会使接地电流减少，又可能变为完全补偿。故装在变压器中性点的消弧线圈，以及有直配线的发电机中性点的消弧线圈，一般不采用欠补偿方式。
过补偿
过补偿是使感电流大于电容电流，即IL>IC，单相接地处有感性电流流过。过补偿既能消除接地处的电弧，又不会产生谐振过电压，这是因为若因停电检修部分线路或系统频率降低，使接地电流IC减少，IL>>IC，远离产生谐振的条件。即使将来电网发展使电容电流增加，由于消弧线圈有一定的裕度，也有IL>IC，不会产生谐振，可以继续使用一段时间，故过补偿在电网中广泛使用，厦门地区消弧线圈全部采用过补偿的方式。
二、消弧线圈补偿系统的分类
早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，称为固定补偿系统。固定补偿系统的工作方式是：将消弧线圈整定在过补偿状态，其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%，之所以采用过补偿是为了避免电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电压。因为如整定在欠补偿状态，切除线路将造成电容电流减少，可能出现全补偿或接近全补偿的情况。但是这种装置运行在过补偿状态当电网中发生了事故跳闸或重合等参数变化时脱谐度无法控制，以致往往运行在不允许的脱谐度下，造成中性点过电压，三相电压对称遭到破坏。可见固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网，这种系统已逐渐不再使用。取代它的是跟踪电网电容电流自动调谐的装置，这类装置又分为两种，一种称之为随动式补偿系统。随动式补偿系统的工作方式是：自动跟踪电网电容电流的变化，随时调整消弧线圈，使其保持在谐振点上，在消弧线圈中串一电阻，增加电网阻尼率，将谐振过电压限制在允许的范围内。当电网发生单相接地故障后，控制系统将电阻短接掉，达到最佳补偿效果，该系统的消弧线圈不能带高压调整。另一种称之为动态补偿系统。动态补偿系统的工作方式是：在电网正常运行时，调整消弧线圈远离谐振点，彻底避免串联谐振过电压和各种谐振过电压产生的可能性，当电网发生单相接地后，瞬间调整消弧线圈到最佳状态，使接地电弧自动熄灭。这种系統要求消弧线圈能带高电压快速调整，从根本上避免了串联谐振产生的可能性，通过适当的控制，该系统是唯一可能使电网中原有功率方向型单相接地选线装置继续使用的系统。目前厦门地区消弧线装置有三大类，分别为调匝式、调容式和调可控硅式。调匝式和调容式属于随动式补偿系统，调可控硅式属于动态补偿系统。
调匝式
调匝式消弧线圈是用原先的人工调匝消弧线圈改造而成，即采用有载调节开关改变工作绕组的匝数，达到调节电感的目的。消弧线圈因为不能连续调节，只能离散的分档调节，补偿效果差，并且同样具有过电压水平高。调匝式消弧线圈在电网正常运行时，通过实时测量流过消弧线圈电流，计算出电网当前方式下的对地电容电流，根据预先设定的最小残流值，由控制器调节有载调压分接头到所需要的补偿档位。当发生接地故障后，调节消弧线圈档位，补偿接地时的电容电流，使故障点的残流可以限制在设定的范围之内。
缺点是调节精度低、调节速度慢。
调容式
调容式消弧线圈通过调节二次侧与消弧线圈并联的电容器的大小，改变二次侧电感，从而改变一次测电感值，由于使用动作时间为毫秒级的真空接触器投切电容器，故调容式消弧线圈不但拥有很宽的调节范围，并且其响应速度快，克服了传统消弧线圈不能越级调节的困难。
缺点：调节精度低、占用设备多、维护量大
图1 调容式消弧线圈调感原理
调可控硅式
调可控硅式消弧线圈是把高短路阻抗变压器的一次绕组作为工作绕组接入配电网中性点，二次绕组作为控制绕组由2个反向连接的可控硅短接，调节可控硅的导通角由0～180°之间变化，使可控硅的等效阻抗在无穷大至零之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无极调节。可控硅工作在与电感串联的无电容电路中，其工况既无反峰电压的威胁，又无电流突变的冲击，因此可靠性得到保障。其特点如下：（1）利用可控硅技术，补偿电流在0～100%额定电流范围内连续无级调节，实现大范围精确补偿，还适应了配电网不同发展时期对其容量的不同需要。（2）利用短路阻抗作为工作阻抗，伏安特性在0～110%UN范围内保持极佳的线性度，因而可以实现精确补偿。（3）该消弧线圈属于随调式，不需要装设阻尼电阻，也不会出现串联谐振，既提高了运行的可靠性，又简化了设备。（4）发生单相接地故障后该消弧线圈最快5ms内输出补偿电流，从而抑制弧光，防止因弧光引起空气电离而造成相间短路；同时它能有效消除相隔时间很短的连续多次的单相接地故障。（5）成套装置无传动、转动机构，可靠性高，噪音低，运行维护简单。
由于采用可控硅式调节，调节范畴大，调节速度快，因此建议多采用此种补偿系统的消弧线圈，有利于10kV电网稳定运行。
结束语：当不接地系统的接地电容电流超过规定值后，系统应采用消弧线圈接地方式。为了更好的满足电网安全运行的要求，消弧线圈接地系统应选择自动跟踪补偿消弧线圈装置， 自动跟踪补偿消弧线圈装置有多种类型，在设计选用时，应结合项目投资费用和现场具体情况，选择性价比较高的且适合现场环境的产品。
参考文献：
[1]李福寿.消弧线圈自动调谐原理[ M].上海：上海交通大学出版社，1993。
[2]贺家李，宋从矩。电力系统继电保护原理[M]。北京：中国电力出版社，2004。
[3]倪以信，陈寿孙，张宝霖。动态电力系统的理论和分析[M]。北京：清华大学出版社，2002。
关键词：消弧线圈;补偿系统
Abstract: This article through to the arc-suppression coil system three state comparison, as well as to the Xiamen region of arc-suppression coil system to do the analysis, elaborated the different methods have advantages and disadvantages, puts forward should be combined with the actual power system structure and development to choose the reasonable compensation system.
Key words: arc suppression coil; compensation system
中图分类号: TM475文献标识码:A 文章编号:
引言：国内中低压电网中性点接地方式开始主要是不接地系统，随着系统电缆使用的增加，对地电容电流的增大，原来的不接地系统不能适应新形势下的接地方式，而中性点接地方式的正确选择及其在不同条件下的实施就具有越来越重要的实际意义。厦门地区岛外10kV线路多为架空线路，因此10kV系统中性点采用经消弧线圈接地。消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流，补偿接地电容电流，使接地电流减小，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到熄灭电弧的目的。10kV系统中性点经消弧线圈接地保留了中性点不接地方式的优点，即可带单相接地故障运行一段时间，又降低了过电压的倍数，抑制谐振过电压，降低单相接地对设备的损害，提高设备及人身安全。
一、消弧线圈补偿系统有三种状态
完全补偿
完全补偿是使电感电流等于电容电流，即IL=IC，接地处电流为零。从消弧的角度看，完全补偿十分理想，从产生过电压的角度看，却存在严重的问题。 因为，正常运行时，在某些条件下，中性点与地之间会出现一定的电压，此电压作用在消弧线圈通过大地与三相对地电容构成的串联电路中，因此时XL=XC，满足谐振条，产生过电压，危及绝缘，所以一般不采用此方式。
欠补偿
欠补偿是使电感电流小于接地的电容电流，系统发生单相接地故障时接地点还有容性的未被补偿的电流。在欠补偿方式下运行时，若部分线路停电检修或系统频率降低等原因都会使接地电流减少，又可能变为完全补偿。故装在变压器中性点的消弧线圈，以及有直配线的发电机中性点的消弧线圈，一般不采用欠补偿方式。
过补偿
过补偿是使感电流大于电容电流，即IL>IC，单相接地处有感性电流流过。过补偿既能消除接地处的电弧，又不会产生谐振过电压，这是因为若因停电检修部分线路或系统频率降低，使接地电流IC减少，IL>>IC，远离产生谐振的条件。即使将来电网发展使电容电流增加，由于消弧线圈有一定的裕度，也有IL>IC，不会产生谐振，可以继续使用一段时间，故过补偿在电网中广泛使用，厦门地区消弧线圈全部采用过补偿的方式。
二、消弧线圈补偿系统的分类
早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，称为固定补偿系统。固定补偿系统的工作方式是：将消弧线圈整定在过补偿状态，其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%，之所以采用过补偿是为了避免电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电压。因为如整定在欠补偿状态，切除线路将造成电容电流减少，可能出现全补偿或接近全补偿的情况。但是这种装置运行在过补偿状态当电网中发生了事故跳闸或重合等参数变化时脱谐度无法控制，以致往往运行在不允许的脱谐度下，造成中性点过电压，三相电压对称遭到破坏。可见固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网，这种系统已逐渐不再使用。取代它的是跟踪电网电容电流自动调谐的装置，这类装置又分为两种，一种称之为随动式补偿系统。随动式补偿系统的工作方式是：自动跟踪电网电容电流的变化，随时调整消弧线圈，使其保持在谐振点上，在消弧线圈中串一电阻，增加电网阻尼率，将谐振过电压限制在允许的范围内。当电网发生单相接地故障后，控制系统将电阻短接掉，达到最佳补偿效果，该系统的消弧线圈不能带高压调整。另一种称之为动态补偿系统。动态补偿系统的工作方式是：在电网正常运行时，调整消弧线圈远离谐振点，彻底避免串联谐振过电压和各种谐振过电压产生的可能性，当电网发生单相接地后，瞬间调整消弧线圈到最佳状态，使接地电弧自动熄灭。这种系統要求消弧线圈能带高电压快速调整，从根本上避免了串联谐振产生的可能性，通过适当的控制，该系统是唯一可能使电网中原有功率方向型单相接地选线装置继续使用的系统。目前厦门地区消弧线装置有三大类，分别为调匝式、调容式和调可控硅式。调匝式和调容式属于随动式补偿系统，调可控硅式属于动态补偿系统。
调匝式
调匝式消弧线圈是用原先的人工调匝消弧线圈改造而成，即采用有载调节开关改变工作绕组的匝数，达到调节电感的目的。消弧线圈因为不能连续调节，只能离散的分档调节，补偿效果差，并且同样具有过电压水平高。调匝式消弧线圈在电网正常运行时，通过实时测量流过消弧线圈电流，计算出电网当前方式下的对地电容电流，根据预先设定的最小残流值，由控制器调节有载调压分接头到所需要的补偿档位。当发生接地故障后，调节消弧线圈档位，补偿接地时的电容电流，使故障点的残流可以限制在设定的范围之内。
缺点是调节精度低、调节速度慢。
调容式
调容式消弧线圈通过调节二次侧与消弧线圈并联的电容器的大小，改变二次侧电感，从而改变一次测电感值，由于使用动作时间为毫秒级的真空接触器投切电容器，故调容式消弧线圈不但拥有很宽的调节范围，并且其响应速度快，克服了传统消弧线圈不能越级调节的困难。
缺点：调节精度低、占用设备多、维护量大
图1 调容式消弧线圈调感原理
调可控硅式
调可控硅式消弧线圈是把高短路阻抗变压器的一次绕组作为工作绕组接入配电网中性点，二次绕组作为控制绕组由2个反向连接的可控硅短接，调节可控硅的导通角由0～180°之间变化，使可控硅的等效阻抗在无穷大至零之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无极调节。可控硅工作在与电感串联的无电容电路中，其工况既无反峰电压的威胁，又无电流突变的冲击，因此可靠性得到保障。其特点如下：（1）利用可控硅技术，补偿电流在0～100%额定电流范围内连续无级调节，实现大范围精确补偿，还适应了配电网不同发展时期对其容量的不同需要。（2）利用短路阻抗作为工作阻抗，伏安特性在0～110%UN范围内保持极佳的线性度，因而可以实现精确补偿。（3）该消弧线圈属于随调式，不需要装设阻尼电阻，也不会出现串联谐振，既提高了运行的可靠性，又简化了设备。（4）发生单相接地故障后该消弧线圈最快5ms内输出补偿电流，从而抑制弧光，防止因弧光引起空气电离而造成相间短路；同时它能有效消除相隔时间很短的连续多次的单相接地故障。（5）成套装置无传动、转动机构，可靠性高，噪音低，运行维护简单。
由于采用可控硅式调节，调节范畴大，调节速度快，因此建议多采用此种补偿系统的消弧线圈，有利于10kV电网稳定运行。
结束语：当不接地系统的接地电容电流超过规定值后，系统应采用消弧线圈接地方式。为了更好的满足电网安全运行的要求，消弧线圈接地系统应选择自动跟踪补偿消弧线圈装置， 自动跟踪补偿消弧线圈装置有多种类型，在设计选用时，应结合项目投资费用和现场具体情况，选择性价比较高的且适合现场环境的产品。
参考文献：
[1]李福寿.消弧线圈自动调谐原理[ M].上海：上海交通大学出版社，1993。
[2]贺家李，宋从矩。电力系统继电保护原理[M]。北京：中国电力出版社，2004。
[3]倪以信，陈寿孙，张宝霖。动态电力系统的理论和分析[M]。北京：清华大学出版社，2002。