消弧線圈各種補償方式的分析及應用

劉燕 劉偉

摘 要：通過對消弧線圈的不同方式進行嘗試和分析，得出消弧線圈不同補償方式的相關適用范圍及應用中應注意到的一些問題，做了以下具體的分析。

關鍵詞：補償電弧；諧振；過電壓；中性點

在6～35kV的電力系統(tǒng)中，供電電流會隨著用戶用電量的變化隨時發(fā)生變化，當單鏈接電流大小超過限值時，就會產生電弧，進而影響電氣設備的正常運行，甚至是損壞電器設備，為了達到降低或消除電弧，在電力供電網絡系統(tǒng)中通常需要安裝消弧線圈，即在中性點處通過消弧線圈接地，電網在此裝置的補償運行方式下工作可有效降低電弧所帶來的損害。

下面對中性點經消弧線圈接地的原理進行簡要介紹。配電網絡系統(tǒng)線路中中性點不直接接地，而是通過串聯(lián)電感線圈后接地。這種消弧方式其實是一種電流補償裝置，也就是一個維持平衡的過程，我們可以采取不同的補償方式在電路中得到應用。一般有三種，即完全補償、欠補償和過補償，具體如下。

1 完全補償

完全補償就是要使電感電流IL與接地電容電流IC相等，在這種情況下接地點的電流幾乎為零，因此在該種補償方式下理論上不會產生電弧，也就不會出現(xiàn)弧光過電壓狀態(tài)，也就不存在電弧危害了，所以，從理論上來講完全補償方式是一種理想的補償范式。但是這種狀態(tài)是一種理想狀態(tài)，通常情況下并不能實現(xiàn)，在供電系統(tǒng)正常運行時，電感電流和接地電容的電流總是會出現(xiàn)不相等的情況，電源中性點和地面之間就會形成點位的偏移，形成電壓，從而使得中性點消弧線圈和接地電容共同形成一個串聯(lián)回路（見圖1和圖2）。

[消弧線圈與接地電容構成 消弧線圈接地系統(tǒng)W相金屬

的串聯(lián)電路 性接地的簡化等值電路

圖1 圖2]

應用戴維南定理，圖3中的N等于消弧線圈從中性點斷開后，中性點的電壓，由式（1）確定：

UN= （1）

式（1）中：Y1=ωc1；Y2=ωc2；Y3=ωc3；線路經完全換位后，c1、c2、c3差別很小，N數(shù)值較小。在發(fā)生全補償時，消弧線圈的感抗與三相對地電容容抗相等。在N的作用下，圖3所示的電路構成串聯(lián)諧振，回路電流為I= （2）

中性點電位為U0=LXL=XL （3）

消弧線圈的感抗通常是比較大的，而線圈的電阻此時相對比較小，在UN不大的情況下中性點處電位U0仍然會很高，U0將在串聯(lián)諧振回路中產生很大的電壓落差，從而導致電源中性點對地電壓迅速的升高，引起電壓過量，這是不允許的，因此在實際中完全補償方式，不是很適用。

2 欠補償

欠補償就是使電感電流IL小于接地電容電流IC，兩電流抵銷一部分后形成的接地電流仍然為電容性電流。但是該種補償方式在實際運行時也不可能總是保證這種運行狀態(tài)，也會出現(xiàn)IL=IC的情況，由于運行中電流總是在發(fā)生著或大或小的變化，從而引起過電壓的形成。

以下圖為例，圖3（a）為以變電所A為供電電源的供電網絡，消弧線圈則安裝在變電所A處變壓器中性點處。