中性点经消弧线圈接地方式的分析与探讨

中性点经消弧线圈接地方式的分析与探讨

何家亮

广东省输变电工程有限公司510160

摘要：众所周知，对于电力系统来说，其中性点的接地方式对于电网安全性具有至关重要的影响。目前，中性点经消弧线圈或者中性点经电阻接地方式是我国配电网常用接地方式之一，而且经过实践探索与研究发现，它所具备的优势越来越显著。本文从论述消弧线圈的作用出发，针对性地对其接地方式展开深入剖析。

关键词：消弧线圈；中性点；接地故障；适用范围

一、简述消弧线圈的作用

简而言之，消弧线圈作为具有铁芯的可调电感线圈，通常会被安装于变压器或者发电机的中性点上。当10kV系统发生单相接地故障的时候，中性点就会产生对地电压，此时电容电流流过消弧线圈，消弧线圈会抵消部分电容电流。因此，合理地选择消弧线圈电感，便能够让接地电流变得很小。

二.中性点经消弧线圈接地的单相接地故障

当发生单相接地时，如图1所示，中性点电压0将变为C，此时消弧线圈处于相电压下，如忽略线圈电阻，消弧线圈电流

三.中性点经消弧线圈接地方式的适用范围分析

在3~35kV电压等级的配电网中，中性点经消弧线圈接地方式已经得到了广泛应用。它不仅能够迅速熄灭故障电弧，减少单相接地电流，还能防止间隙性电弧接地时产生的过电压。在3~35kV电压等级配电网中，大部分故障都属于单相接地故障，比例可以达到总数的90%。所以说，经消弧线圈接地方式可以有效地提高配电网供电的可靠性，这是由于故障发生时，接地电流不大，因此又被称作小电流接地系统。这种接地系统在发生故障时，接地电流比较小,因此可以显著地减轻对附近通信线路以及信号系统的影响，这也是3~35kV电压等级配电网普遍使用这一接地系统的原因之一。当中性点经消弧线圈接地的配电网发生单相接地情况时，非故障相对地电压将会增加至倍相电压，在这种情况下，虽然能够继续运行，可是要特别注意及时避免事故扩大化。

除此之外，小电流接地系统运用于配电网电缆线路时，在设备绝缘能力方面的投资将会显著增加，所以小电流接地系统在配电网中应用应经过综合评审、设计，在实地调研的基础上酌情考虑选定。

四.中性点经消弧线圈接地方式的缺点

配电网中一般采用过补偿方式，在这种方式下IL＞IC，这时接地点电流为感性。过补偿方式可避免产生串联谐振过电压，应用最广泛。但是在过补偿方式下，接地处将流过一定数值的感性电流，这个电流不能超过规定值，否则，接地故障点的电弧将不能自行熄灭。

在过补偿方式中，通常采用手动调匝的消弧线圈，其主要存在以下几个缺点：一是调节不方便。这种消弧线圈是无载调节，只有在退出运行时，才可以进行分接头调节，这样操作起来就麻烦，无法依据电网电容电流的变化进行自动调节。二是运行人员判断调节困难。因为没有设备对电网电容电流进行实时监测，所以运行人员就是有意愿随其变化进行调节也是有心无力，同时还由于无具体数值作为参考依据，也不能精准判定消弧线圈的运行状况。三是该方式在无人值班变电站难以施行，非自动调节式消弧线圈难以调节。

五.中性点经自动补偿消弧线圈接地方式

基于手动调匝方式存在诸多问题，自动补偿消弧线圈也就应运而生了。

接地变压器接入电网中性点，可调式消弧线圈可以依据系统电容电流的变化来提供与之匹配的电感电流，其自动调节控制器主要用来监测电网的脱谐度以及控制消弧线圈投退，还可以在电网发生单相接地故障时短接阻尼电阻。

3~35kV电压等级配电网主变10kV侧主要采用的是△接线，这种方式无中性点，在接消弧线圈的时候，可以使用接地变压器来引出中性点。

3~35kV电压等级配电网主变35kV侧为Y接线，有中性点。消弧线圈自动调谐装置可以实时监测主变中性点电压、电流信号，根据电网脱谐度、信号相位角两者关系原理，运用微机计算电网脱谐度，且控制消弧线圈的自动跟踪调谐，从而达到系统始终运行在设定脱谐度范围内的目标。

六.消弧线圈自动补偿消弧装置的优缺点

为了克服老式消弧线圈存在的问题，自动补偿消弧装置成为近些年发展起来的新技术。它区别于其他类似功能装置的最大优势为可以对电网电容电流进行实时检测，且根据变化进行自动调整补偿。比如，在中性点不论是串有线性还是非线性电阻，这样做都可以明显对阻尼谐振过电压产生影响，从而让自动跟踪消弧补偿装置可以运行于过补偿或者欠补偿状态，也可以运行于全补偿状态。

在配电网运行中，自动补偿消弧装置也会出现新的问题，如多台装置并联问题、噪声问题、抗干扰问题、自动跟踪与状态识别问题等。

七.中性点经消弧线圈接地故障仿真

应用MATLAB对中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障进行仿真，可以明显发现，仿真10kV配电网系统一旦出现单相接地故障，在中性点经由消弧线圈接地方式下系统接地点、中性点、各相电压变化过程。假定：系统于0~0.12s地时候三相对称运行，于0.025s地时候发生单相接地故障（这里我们假定发生A相故障），得到仿真波形（图2~图5）。

七.小结

对中性点经消弧线圈接地方式进行了分析，运用MATLAB仿真工具对中性点消弧线圈接地系统的基本运行特性做了仿真研究。

一旦中性点经消弧线圈接地系统出现单相接地故障，就会表现出电流小，而非故障相则出现工频电压升高又有所降低现象，并不会有类似中性点不稳定过电压这类缺点，可以说它具备良好的运行特性。因此，中性点经消弧线圈现今广泛用于10kV配电网系统。

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