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摘 要：在变电站的消弧线圈应用中，经常由于中性点电压太低造成装置不能正常投运。通过对二次回路的改进，能有效解决这一问题，技术操作性强，适合大规模的推广。
【关键词】：消弧线圈；电容电流；电感电流
中图分类号：TD 11+.2 文献标识码：A
1 引言
在变电站系统中10kV侧为中性点不接地系统，其线路穿行于树木之中，加上气候潮湿，发生单相接地故障的情况居多。按照规程单相接地故障时允许继续运行，但电容电流将急剧增加，当电容电流大于10A后，会产生高达3.5倍于相电压的弧光过电压，造成绝缘薄弱的地方放电进而造成设备损坏。为了解决这一问题，在变电站低压侧装设消弧线圈是现有条件下的一项有效措施。
2 消弧线圈工作原理与设计
消弧线圈为带有间隙的分段铁芯的可调电感线圈。其本身的伏安特性相对于无间隙铁芯线圈不易饱和的，消弧线圈的线圈和铁芯均浸在绝缘油中，构造与变压器相似。当消弧线圈容量正常工作时，提供电感电流IL，同系统对地电容产生的电流Ic方向相反，极大抵消系统中的电容电流，有效的消除电容电流的危害。
2.1空载电缆电容电流及消弧线圈容量。
Ic=0.1×UP ×L (2-1)
式中:UP－电网线电压(kV)；L－电缆长度(km)。
使用消弧线圈时通常采用过补偿的调谐方式[2]，即电容电流Ic小于电感电流IL的运行方式。当Ic-IL＜0，且│Ic-IL│≤Id时，在规定范围内，消弧线圈不进行调档。如果对地电容发生变化，上述条件不满足时，则需要调节消弧线圈的分接头，直到上述条件重新满足为止。
消弧线圈容量的确定
Q=K×Ic×UP/√3 (2-2)
式中:K-系数，过补偿取1.35；Q-消弧线圈容量，kVA。
2.2 实际例子设计
站前变电站，二台干式变压器(Y/△)，每台容量为4000 kVA，10kV单母线分段，共13回电缆出线，一回电缆平均长度按3公里计算，所变容量100kVA， COSФ= 0.85。根据式（2-1）有:Ic = 21.3(A)变电所增加电容电流系数为1 %：
Ic=21.3×1.1 =31. 1（A） (2-3)
根据式（2-2）:Q=259(kVA)
根据计算得到的消弧线圈容量及最大电容电流Ic，确定选择相应的容量为 300kVA，补偿电流调节范围为30-50A的消弧线圈。根据35kV温泉变电站的实际情况，选择了思源电气XHK-II-B自动调谐控制器自动跟踪系统。此系统能根据电网实时运行情况，计算出系统对地电容值。如果发生单相接地故障，消弧线圈自动调谐控制器根据系统对地电容值的变化，自动调节可控硅导通触发角，从而改变消弧线圈的电感量，随即按照设定的脱谐度自动调整消弧线圈电感电流以补偿系统接地时的电容电流。
3 现场异常分析
站前变电站消弧线圈装置自安装投运以后，运行一直不太正常，多次观察发现消弧线圈运行时，调谐面板上显示的一次中性点电压为10多伏，不满足装置正常运行需要的最低计算电压25伏，因此，造成消弧线圈不能正常工作。通过现场实际测量，发现系统对地电容太平衡使得导致中性点电压量容量太低，致使装置不正常工作。
通过咨询思源电气厂家人员，查看相关的技术说明和图纸资料，决定改动消弧线圈二次绕组的滤波回路，外加220V交流电源，添加一台隔离变、一个开关控制模块。
通过控制开关模块，使其通1.5秒后,断2分钟，交流电源的220V电压经过隔离变感应到滤波回路中，再由二次绕组感应到消弧线圈一次侧。由于感应到一次侧的电压值太大，影响消弧线圈的工作，于是在滤波回路中再串一电容(XC),XC/XL大于10，使感应电压大部分集中在电容上，消弧线圈二次电感上的电压就会很低，感应到一次侧的电压值也就很低，通常在250V左右，不会对一次系统造成影响，同时满足消弧线圈正常工作的电压值。消弧线圈经过改造投运后，调谐装置间歇测得系统中性点电压在250V左右，满足装置正常需要的工作电压，装置能根据电容的变化自动调谐。
结论
改装后的滤波回路能够给消弧线圈一次侧补充电压，且电压可根据需要进行调节，解决了很多地区系统对地电容太平衡，中性点电压不满足工作电压的要求，而导致消弧线圈装置不能正常工作的问题。这一成果为山区大规模推广消弧线圈的应用提供了宝贵的经验。
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]黄万永．电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，1991.
[3]张全员．变电运行现场技术问答[M].北京：中国电力出版社，2005.
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