燕大西校區(qū)10kV配電網(wǎng)消弧與補(bǔ)償

燕大西校區(qū)10kV配電網(wǎng)消弧和補(bǔ)償緒論引言燕山大學(xué)坐落在海濱城市秦皇島，學(xué)校占地面積4000畝，建筑面積100萬(wàn)平方米?，F(xiàn)有教職工3000人，其中專職教師2000人，教師中教授356人，副教授471人?，F(xiàn)有普通高等教育在校生39000人。隨著燕大的不斷發(fā)展，燕大的配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)也應(yīng)該充分考慮到學(xué)校未來(lái)的發(fā)展。同時(shí)，保證供電的可靠性也是重中之重，因?yàn)檠啻笈潆娋W(wǎng)承擔(dān)每天需要盡四萬(wàn)人使用電的負(fù)荷，還有需要精密儀器和大型設(shè)備。所以對(duì)燕大10kV配電網(wǎng)消弧和補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)也是燕大供電網(wǎng)建設(shè)中重要的一環(huán)。配電網(wǎng)的概述配電系統(tǒng)就是這種在電力網(wǎng)中主要起分配電能作用的網(wǎng)絡(luò)。配電網(wǎng)相對(duì)于區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，它的電壓等級(jí)和供電范圍均要小一些，在整個(gè)電網(wǎng)中處于末端，是連接發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)和用戶的中間環(huán)節(jié)。它最大的特點(diǎn)是作為電力網(wǎng)的末端而直接和用戶相連，能敏銳地反映著用戶在安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)等方面的要求。一旦配電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生故障或進(jìn)行檢修試驗(yàn)就會(huì)同時(shí)造成系統(tǒng)對(duì)用戶供電的中斷，配電網(wǎng)的可靠性實(shí)際上是整個(gè)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特性的集中反映。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，用戶停電故障中80%以上是由電力系統(tǒng)中配電環(huán)節(jié)的故障引起的，也就是說(shuō)配電網(wǎng)對(duì)用戶供電可靠性的影響最大，且配電設(shè)備數(shù)量大、分布面廣，對(duì)系統(tǒng)投資和停電損失的影響不容忽視。因此配電網(wǎng)安全運(yùn)行的根本要求是安全、可靠和經(jīng)濟(jì)，并且以安全可靠最為重要。配電網(wǎng)是直接向廣大電力用戶分配電能的網(wǎng)絡(luò)，因而配電網(wǎng)的安全和供電可靠性越來(lái)越受到重視。但是我們的配電網(wǎng)由于歷史的原因，還很落后，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)管理和運(yùn)行維護(hù)上還有很多缺限，以至于配電網(wǎng)故障頻繁發(fā)生，尤其是在雷雨、大風(fēng)等惡劣天氣時(shí)配電網(wǎng)故障更是頻繁，極大地影響了人民群眾的生產(chǎn)、生活用電。影響配電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要因素是系統(tǒng)中出現(xiàn)的過(guò)電壓和過(guò)電流。一般情況下，配電網(wǎng)中由于直接的兩相短路或三相短路產(chǎn)生過(guò)電流較為少見(jiàn)；而由于過(guò)電壓造成絕緣破壞，導(dǎo)致各種短路故障卻有很高的概率。有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示［1，配電網(wǎng)的過(guò)電壓事故約占整個(gè)電力系統(tǒng)過(guò)電壓事故的70%?80%，這嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)安全。配電網(wǎng)中的過(guò)電壓主要分為外部過(guò)電壓和內(nèi)部過(guò)電壓。外部過(guò)電壓主要指雷擊過(guò)電壓；內(nèi)部過(guò)電壓則主要包括諧振過(guò)電壓和操作過(guò)電壓。由系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振所引發(fā)過(guò)電壓為典型的諧振過(guò)電壓。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生雷擊、接地等故障時(shí)均易引發(fā)系統(tǒng)鐵磁諧振，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生諧振時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓和過(guò)電流，不僅對(duì)系統(tǒng)電氣設(shè)備的絕緣構(gòu)成危害，同時(shí)有可能導(dǎo)致系統(tǒng)PT損毀或保險(xiǎn)熔斷，影響供電可靠性和電量計(jì)量。此外，鐵磁諧振還會(huì)使系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓位移而產(chǎn)生零序電壓，開(kāi)口三角電壓升高，易引發(fā)系統(tǒng)保護(hù)誤動(dòng)，接地故障監(jiān)測(cè)裝置誤判等問(wèn)題。由系統(tǒng)接地故障引發(fā)的間歇型弧光接地過(guò)電壓則為配電網(wǎng)典型的操作過(guò)電壓。配電網(wǎng)的故障絕大多數(shù)是單相接地故障，在架空線路中其發(fā)生概率約占系統(tǒng)短路故障總數(shù)的80%?90%以上，配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，按規(guī)程是允許帶電運(yùn)行一定時(shí)間的，但必須首先解決好發(fā)生單相接地故障時(shí)的弧光過(guò)電壓?jiǎn)栴}。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，只要有接地電流從接地點(diǎn)流過(guò)，就可能產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓?；」饨拥剡^(guò)電壓，會(huì)破壞系統(tǒng)或系統(tǒng)中的設(shè)備絕緣，甚至損毀設(shè)備，使系統(tǒng)的安全性受到很大影響。從理論上講，弧光過(guò)電壓的產(chǎn)生分兩種情況1。一種是系統(tǒng)接地電流小于系統(tǒng)的熄弧臨界值，此時(shí)接地電流由于能在電流過(guò)零時(shí)可靠熄滅，不形成間歇性的接地電弧，也就不容易產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓；另一種情況是系統(tǒng)接地電流大于系統(tǒng)的熄弧臨界值，此時(shí)接地電弧在電流過(guò)零時(shí)短暫熄滅，在峰值附近重燃，形成時(shí)斷時(shí)續(xù)的間歇性電弧。由于系統(tǒng)是由電感、電容和電阻等元件組成的網(wǎng)絡(luò)，電弧間歇性的熄滅和重燃會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)烈的電磁振蕩，產(chǎn)生嚴(yán)重的過(guò)渡過(guò)程過(guò)電壓。尤其不利的是，此時(shí)過(guò)電壓的幅值最高可達(dá)3.5U，且過(guò)電壓持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，遍及全網(wǎng)，至使系統(tǒng)中絕緣弱點(diǎn)發(fā)生擊穿，對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成較大的危害。因而，研究系統(tǒng)接地過(guò)渡過(guò)程的具體特性及相應(yīng)控制策略具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。1.1.2.中性點(diǎn)接地方式在發(fā)展初期，電力系統(tǒng)的容量較小，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為工頻電壓升高是絕緣故障的主要原因，即使相電壓短時(shí)間升高至3倍，也會(huì)威脅安全運(yùn)行。由于對(duì)過(guò)電流的一系列危害作用估計(jì)不足，同時(shí)對(duì)電力設(shè)備耐受頻繁過(guò)電流沖擊的能力估計(jì)過(guò)高，所以，電力設(shè)備的中性點(diǎn)最初都采用直接接地方式運(yùn)行。隨著電力系統(tǒng)的擴(kuò)大，單相接地故障增多，線路短路器經(jīng)常跳閘，造成頻繁的停電事故，于是，便將上述的直接接地方式改為不接地方式運(yùn)行。爾后，由于工業(yè)發(fā)展較快，使電力傳輸容量增大，距離延長(zhǎng)，電壓等級(jí)逐漸升高，電力系統(tǒng)的延伸范圍不斷擴(kuò)大。在這種情況下發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電容電流在故障點(diǎn)形成的電弧不能自行熄滅，同時(shí)，間歇電弧產(chǎn)生的過(guò)電壓往往又使事故擴(kuò)大，顯著降低了電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。為了解決系統(tǒng)中出現(xiàn)的這些問(wèn)題，德國(guó)的彼得生(W.Petersen)教授在研究電弧接地過(guò)電壓的基礎(chǔ)上，于1916年和1917年先后提出了2種解決辦法，即中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈和經(jīng)電阻接地［2,3］，并且分別為為世界上2個(gè)工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家所采用。德國(guó)為了避免對(duì)通信電路的干擾和保障鐵路信號(hào)的正確動(dòng)作，采取了中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈的接地方式，自動(dòng)消除瞬間的單相接地故障；美國(guó)采用了中性點(diǎn)直接接地和經(jīng)低電阻、低電抗等接地方式，并配合快速繼電保護(hù)和開(kāi)關(guān)裝置，瞬間跳開(kāi)故障線路。這兩種具有代表性的解決方法，對(duì)后來(lái)世界上許多國(guó)家的電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。不同配電網(wǎng)系統(tǒng)接地電流最大值［4］見(jiàn)表1-1。當(dāng)系統(tǒng)的接地電流不大于表1-1所列值時(shí)，可采用中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行。在該運(yùn)行方式下，一般采取消諧燈、消諧器，采用阻尼型電壓互感器以及在電壓互感器中性點(diǎn)上增設(shè)一次消諧器等限制諧振過(guò)電壓的措施，均不能從根本上有效限制鐵磁諧振過(guò)電壓。表1-1不同配網(wǎng)系統(tǒng)接地電流最大值電壓等級(jí)線路形式接地電流最大3A3-10KV和所有的35,66KV系統(tǒng)鋼筋混凝上或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)103--6KVIR鋼筋混凝上或II儉屬桿塔的架空線路御成的系統(tǒng)3010KVIR鋼筋混凝上或IE金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)20320KV電纜線路30經(jīng)阻抗接地方式主要包括經(jīng)高阻抗和低阻抗接地方式。經(jīng)高阻抗接地方式一般在規(guī)模不大的10KV及以下配電網(wǎng)中使用［5］，而且接地電容電流不得大于10A，一般推薦在6KV和10KV配電系統(tǒng)和廠用電系統(tǒng)中使用。當(dāng)系統(tǒng)的接地電流大于表1-1所列值，且系統(tǒng)要求不能在接地故障條件下運(yùn)行時(shí)，應(yīng)采用經(jīng)低阻抗接地方式。該接地方式一般對(duì)接地電容電流不進(jìn)行限制，通常需要利用快速的繼電保護(hù)和開(kāi)關(guān)裝置，瞬間分開(kāi)故障線路的保護(hù)方式的配合。對(duì)于重要用戶，這種接地方式更需要有多回路供電、BZT和ZCH自動(dòng)裝置的配置。但是由于該方式的接地故障電流較大，會(huì)同時(shí)帶來(lái)人身和設(shè)備安全、通訊干擾等問(wèn)題，而且設(shè)備的抗短路電流能力也需要提高，從而增加了系統(tǒng)的造價(jià)。經(jīng)實(shí)踐證明，經(jīng)阻抗接地方式主要適用于基本上由電纜線路組成的配電網(wǎng)絡(luò)。這是由于電纜線路接地故障一般是外絕緣擊穿的永久性故障，不可能指望它會(huì)自動(dòng)消除接地故障。當(dāng)系統(tǒng)的接地電流大于表1-1所列值，且系統(tǒng)要求在接地故障條件下運(yùn)行時(shí)，應(yīng)采用經(jīng)諧振接地方式［6］。采用該接地方式能較好地解決限制弧光接地過(guò)電壓和鐵磁諧振過(guò)電壓對(duì)系統(tǒng)的影響。由于在系統(tǒng)中性點(diǎn)集中接入了感性消弧線圈，大大減小了發(fā)生單相接地故障時(shí)接地電容電流的數(shù)值，從而有效地促使電弧熄滅;在系統(tǒng)中性點(diǎn)接入的消弧線圈的感抗較?。ò贇W級(jí)），而電壓互感器的勵(lì)磁感抗較大（千歐甚至兆歐級(jí)），有了消弧線圈后，電容對(duì)小感抗放電，保護(hù)了電壓互感器。配電網(wǎng)單相接地故障的過(guò)渡過(guò)程，和系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式是密不可分的［1-8］。我國(guó)中壓配電網(wǎng)中，常用的中性點(diǎn)運(yùn)行方式主要有中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)低阻接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，弧光過(guò)電壓發(fā)生的概率及危害最大；在中性點(diǎn)經(jīng)低阻接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)要跳閘，犧牲了電網(wǎng)的供電可靠性。而中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，則即降低了弧光過(guò)電壓的發(fā)生概率及危害，又不犧牲系統(tǒng)的供電可靠性。因此，目前我國(guó)的配電網(wǎng)，其發(fā)展趨勢(shì)是采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，也稱諧振接地系統(tǒng)。1.1.3.諧振接地系統(tǒng)概述消弧線圈的作用是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，產(chǎn)生感性電流補(bǔ)償系統(tǒng)線路對(duì)地的容性電流，使接地電弧易于熄滅，降低故障相恢復(fù)電壓的初速度及其幅值，避免接地電弧的復(fù)燃，減少弧光接地過(guò)電壓。配電網(wǎng)中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈，主要是為了自動(dòng)消除由于電網(wǎng)接地故障所引發(fā)的接地電弧。其作用的原理有二：一是消弧線圈的電感電流補(bǔ)償了電網(wǎng)的接地電容電流，限制了接地故障電流的破壞作用，使殘余電流的接地電弧易于熄滅；二是當(dāng)殘流過(guò)零熄弧后，又能降低故障相恢復(fù)電壓的初速度及其幅值，避免接地電弧的重燃并使之徹底熄滅。由于接地故障電流的減小，有力的限制了接地電流和電弧的電動(dòng)力、熱效應(yīng)和空氣游離等的破壞作用，防止或減小了在故障點(diǎn)形成永久性故障的概率，使故障點(diǎn)介質(zhì)絕緣的恢復(fù)強(qiáng)度很容易地超過(guò)故障相電壓的恢復(fù)初速度，如此，接地電弧得以徹底熄滅，諧振接地電網(wǎng)便在瞬間恢復(fù)了正常運(yùn)行。從理論上講，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，如果單純從熄滅故障點(diǎn)電弧的角度考慮，消弧線圈在諧振點(diǎn)狀態(tài)下運(yùn)行最為有利，即消弧線圈的感抗值在數(shù)值上最好等于線路對(duì)地電容的容抗值；但對(duì)于實(shí)際運(yùn)行中的電網(wǎng)，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，這樣的參數(shù)匹配，又會(huì)使系統(tǒng)發(fā)生串聯(lián)諧振，諧振過(guò)電壓同樣嚴(yán)重威脅系統(tǒng)的安全；特別是中壓電網(wǎng)，線路導(dǎo)線的換位情況欠佳，電網(wǎng)的三相對(duì)地電容互不相等，因此中性點(diǎn)對(duì)地必然存在一定數(shù)值的殘余電壓，當(dāng)消弧線圈投入運(yùn)行后，電網(wǎng)的三相對(duì)地電容和消弧線圈的電感便會(huì)構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，如果串聯(lián)回路沒(méi)有阻尼，當(dāng)消弧線圈恰好在諧振點(diǎn)運(yùn)行，便會(huì)出現(xiàn)電壓諧振問(wèn)題，使電網(wǎng)中性點(diǎn)發(fā)生顯著位移，嚴(yán)重破壞電壓的對(duì)稱平衡，若長(zhǎng)期運(yùn)行，易損害電氣設(shè)備，釀成事故。為此，為避免上述問(wèn)題的出現(xiàn)，現(xiàn)有消弧線圈均在結(jié)構(gòu)形式及相應(yīng)的控制方式上加以合理考慮。配電網(wǎng)的消弧和補(bǔ)償消弧裝置作用及現(xiàn)狀消弧線圈的使用消弧線圈是德國(guó)彼得生(W.Petersen)于1916年發(fā)明的，所以有時(shí)稱為彼得生線圈，在美國(guó)又稱為接地故障補(bǔ)償裝置(GroundFaultNeutralizer)等。世界上第一臺(tái)消弧線圈安裝在德國(guó)波蘭臺(tái)爾斯海姆(Pleidelsheim)電廠的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)，于1917年投入運(yùn)行。經(jīng)過(guò)80多年的實(shí)踐檢驗(yàn)、理論充實(shí)和近些年來(lái)高新技術(shù)的支持，消弧線圈已在世界范圍內(nèi)得到了極其廣泛的使用［7］。近年來(lái)，在幾屆國(guó)際供電會(huì)議(CIRED)上，一些國(guó)家相繼發(fā)表了許多研究諧振接地方式的論文，而有關(guān)低電阻接地方式的文章則極難見(jiàn)到，國(guó)際上對(duì)此問(wèn)題的重視也反映出同一動(dòng)向。特別值得一提的是，法國(guó)早在80年代末期決定將運(yùn)行了近30年的、中性點(diǎn)采用大電流接地方式的城鄉(xiāng)中壓電網(wǎng)，在全國(guó)范圍內(nèi)分階段地全部改為諧振接地方式運(yùn)行，現(xiàn)已基本完成；近來(lái)得知，英國(guó)也正在研究、考慮采用諧振接地方式等。國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)采用諧振接地方式，對(duì)于提高供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全和降低通信干擾、改善電磁環(huán)境等方面，具有良好的作用。不過(guò)，在初期使用的消弧線圈中，多為手動(dòng)方式調(diào)節(jié)，存在的問(wèn)題如下：不能隨著電網(wǎng)參數(shù)的變化自動(dòng)的改變分頭的位置以達(dá)到殘流最小的最佳位置；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生低周故障和低周減載裝置動(dòng)作，致使補(bǔ)償度發(fā)生變化時(shí)，由于來(lái)不及進(jìn)行調(diào)整，有可能引起諧振過(guò)電壓；老式消弧線圈調(diào)諧時(shí)需要將消弧線圈停下來(lái)，使系統(tǒng)失去補(bǔ)償而影響安全。老式消弧線圈在電網(wǎng)上運(yùn)行只允許過(guò)補(bǔ)償，短時(shí)間欠補(bǔ)，根本不允許到達(dá)全補(bǔ)償狀態(tài)，而且其脫諧度整定得比較大(10%以上)，這樣對(duì)抑制弧光過(guò)電壓效果就很差，幾乎和不接地電網(wǎng)一樣。⑶內(nèi)過(guò)電壓水平比較高，如弧光過(guò)電壓達(dá)到3.5?3.8倍相電壓，而且持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，對(duì)系統(tǒng)中絕緣薄弱的環(huán)節(jié)容易造成擊穿事故。(4)欠補(bǔ)狀態(tài)下遇到斷線時(shí)容易產(chǎn)生嚴(yán)重的諧振過(guò)電壓現(xiàn)象，這種過(guò)電壓對(duì)系統(tǒng)危害比較大。自動(dòng)消弧線圈一般由驅(qū)動(dòng)式消弧線圈和自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)構(gòu)成，這樣方能完成電網(wǎng)電容電流的跟蹤測(cè)量和跟蹤補(bǔ)償，使單相瞬間接地故障自動(dòng)消除，為單相永久接地故障的檢出和消除創(chuàng)造必要條件。自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈和人工調(diào)諧的消弧線圈相比，具有顯著的優(yōu)越性，不僅可以避免人工調(diào)諧的諸多麻煩，而且在調(diào)諧過(guò)程中不會(huì)使電網(wǎng)的部分或全部失去補(bǔ)償，同時(shí)由于提高了調(diào)諧的精度，可有力地限制電弧接地過(guò)電壓的危害，等等。自動(dòng)調(diào)諧消弧裝置對(duì)電網(wǎng)安全的作用體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：降低故障跳閘率。消弧線圈的電感電流補(bǔ)償了電網(wǎng)的接地電容電流，限制了接地故障電流的破壞作用，使殘余電流的接地電弧易于熄滅。補(bǔ)償電網(wǎng)的中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈的目的，主要是為了自動(dòng)消除電網(wǎng)的瞬間單相接地故障。當(dāng)發(fā)生永久性(金屬)單相接地故障時(shí)，有兩種選擇：可以經(jīng)微機(jī)選線裝置或微機(jī)接地保護(hù)檢出故障線路后，作用于斷路器進(jìn)行瞬間跳閘；也可以使電網(wǎng)在一定時(shí)間內(nèi)帶故障運(yùn)行，等調(diào)度部門轉(zhuǎn)移負(fù)荷后延時(shí)跳開(kāi)故障線路。這樣，中性點(diǎn)采用諧振接地方式的電網(wǎng)便具有很高的運(yùn)行可靠性，降低了電纜故障引起的事故跳閘率。有效抑制弧光接地過(guò)電壓。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地后，補(bǔ)償了電網(wǎng)對(duì)地電容電流，使殘流減少到最小，并且當(dāng)殘流過(guò)零熄弧后，又能降低故障相恢復(fù)電壓的初速度及其幅值，避免接地電弧的重燃并使之徹底熄滅，減少弧光過(guò)電壓高幅值的機(jī)率。避免PT鐵磁諧振過(guò)電壓。由于鐵磁諧振過(guò)電壓本身是一個(gè)非線性過(guò)程，不同的參數(shù)產(chǎn)生不同次的過(guò)電壓，有的分頻、工頻及高頻諧振共存，通常抑制鐵磁諧振過(guò)電壓采取的措施(如裝設(shè)消諧燈、各種形式的消諧裝置及PT高壓中性點(diǎn)增設(shè)電阻等)只是增加諧振阻尼，或檢測(cè)到諧振時(shí)激發(fā)高頻脈沖群進(jìn)行消諧，未能根治諧振的產(chǎn)生源，PT燒毀、保險(xiǎn)熔斷仍時(shí)有發(fā)生。如系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈接地，發(fā)生接地故障時(shí)系統(tǒng)零序回路的電感參數(shù)將由接地變、消弧線圈的零序阻抗和PT勵(lì)磁感抗并聯(lián)組成，PT的勵(lì)磁感抗比較大，一般為幾千歐，消弧線圈感抗為幾十、幾百歐，系統(tǒng)感性參數(shù)大大降低,從而破壞了諧振條件，PT勵(lì)磁阻抗如何突變，也不至?xí)霈F(xiàn)諧振，從根本上消除鐵磁諧振現(xiàn)象。提高人身安全。當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，因?yàn)榻拥攸c(diǎn)的電容殘流很小，跨步電壓和接觸電壓相對(duì)也比較小，在很大程度上可減小人員觸電傷殘的機(jī)率，提高人身安全。據(jù)有關(guān)資料介紹，重慶地區(qū)的110kV諧振接地電網(wǎng)，1965?1974年共發(fā)生過(guò)4次人員誤碰110kV帶電部分的情況，均未引起人身傷亡事故[8。2.1.2.消弧線圈結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀在中性點(diǎn)諧振接地系統(tǒng)中，消弧線圈的控制技術(shù)是和消弧線圈的具體結(jié)構(gòu)形式密不可分的。最早的消弧線圈采用的是固定電抗器結(jié)構(gòu)，其電抗值是固定的，所以補(bǔ)償量也是固定的。其作用只能是在一定程度上減小了接地殘流，降低了接地電弧危害，具有顯而易見(jiàn)的局限性。因此，研制可調(diào)諧消弧線圈，是消弧線圈技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在此背景下，產(chǎn)生了離線式手動(dòng)調(diào)節(jié)的消弧線圈。但是，如果消弧線圈接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制調(diào)節(jié)不當(dāng)，系統(tǒng)同樣會(huì)出現(xiàn)其他新的問(wèn)題，尤其是隨著配電系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的采用離線式手動(dòng)調(diào)節(jié)的消弧線圈，由于存在著許多缺陷和不足，已經(jīng)不能滿足新的發(fā)展需要。主要表現(xiàn)在8,9]:①調(diào)整困難，操作繁瑣。②脫諧度測(cè)量困難。③調(diào)諧不當(dāng)易產(chǎn)生諧振過(guò)電壓。正是由于傳統(tǒng)的消弧線圈存在著上述缺陷，伴隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電力電子使用技術(shù)的突飛猛進(jìn)發(fā)展，消弧線圈的研究進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展時(shí)期，出現(xiàn)了各種各樣的自動(dòng)調(diào)諧式消弧線圈結(jié)構(gòu)和控制方法。進(jìn)入上世紀(jì)80年代后，歐洲及前蘇聯(lián)等國(guó)家，先后研制出兩種新產(chǎn)品，即氣隙可調(diào)式和直流偏磁式消弧線圈，并廣泛使用于歐洲、亞洲等地。我國(guó)于1991年研制出氣隙鐵心可調(diào)式消弧線圈，接著又開(kāi)發(fā)出在線分級(jí)調(diào)匝式、直流偏磁式、直流磁閥式、調(diào)容式和高短路阻抗變壓器式等具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的消弧裝置。這些自動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈，可以自動(dòng)適時(shí)地監(jiān)測(cè)跟蹤電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，快速地調(diào)節(jié)消弧線圈的電感值，以調(diào)諧變化的電容電流，使失諧度始終處于規(guī)定的范圍內(nèi)。氣隙可調(diào)式消弧線圈由上海交通大學(xué)高壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備研究開(kāi)發(fā)中心和北京煤炭設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合開(kāi)發(fā)的自動(dòng)調(diào)諧消弧成套裝置是目前已投入運(yùn)行的第一種國(guó)產(chǎn)自動(dòng)調(diào)諧消弧設(shè)備。其ZXB6?10kV自動(dòng)調(diào)諧消弧裝置在徐州礦務(wù)局權(quán)臺(tái)煤礦和信陽(yáng)局五里瞰變電站投入運(yùn)行以來(lái)，使供電可靠性有了很大提高。該消弧線圈采用調(diào)整鐵心氣隙的方法，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)無(wú)級(jí)電感調(diào)節(jié)。這種消弧線圈串聯(lián)了一個(gè)電阻于接地回路，用于阻尼諧振過(guò)電壓，限制弧光接地過(guò)電壓，實(shí)際上，這也是國(guó)內(nèi)首次在消弧線圈回路中串聯(lián)了阻尼電阻，消弧線圈預(yù)調(diào)至全補(bǔ)償點(diǎn)附近，故障時(shí)短接阻尼電阻以消除電弧，同時(shí)護(hù)阻尼電阻不至過(guò)熱損壞。該裝置的不足之處主要是：通過(guò)連續(xù)調(diào)節(jié)磁路中的間隙長(zhǎng)度來(lái)獲得連續(xù)變化的電感，采用較精密的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，響應(yīng)速度慢，噪聲較大。同時(shí)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，由于消弧線圈中通過(guò)很大的補(bǔ)償電流，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)力足可將鐵心吸住，使該裝置不可能在發(fā)生故障（單相接地）后繼續(xù)調(diào)諧接地電容電流。2.自動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈[14]1994年12月，邯鄲電力實(shí)業(yè)有限公司和邯鄲市邯山電力自動(dòng)化研究所聯(lián)合開(kāi)發(fā)出一種6?35kV中性點(diǎn)小電流接地系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)諧消弧裝置。該裝置的接地變壓器采用曲折型結(jié)構(gòu)，其消弧線圈采用14檔有載開(kāi)關(guān)的調(diào)匝式電抗器，配以專用接地變壓器和以8098為核心的微機(jī)控制器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)接地電容電流。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)電抗器的分接頭，使殘流限制在允許范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)全工況工作（既可工作于欠補(bǔ)償，全補(bǔ)償，過(guò)補(bǔ)償三種狀態(tài)），其消弧線圈串聯(lián)了一個(gè)電阻于接地回路，抑制電網(wǎng)的中性點(diǎn)位移電壓，把過(guò)電壓水平限制在允許值（2.6倍相電壓）以下。上述裝置存在的不足主要是消弧線圈調(diào)諧精度不夠，故消弧線圈不能始終運(yùn)行于最佳補(bǔ)償狀態(tài)。三相五柱組合式消弧線圈[15,16]1994年3月，由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)和邢臺(tái)礦務(wù)局共同研制開(kāi)發(fā)的XBSG6（10）/50型自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈（專利號(hào)CN2202369Y）和WLD4型接地保護(hù)裝置，它的主要技術(shù)特點(diǎn)是采用了一種全新思路的可連續(xù)調(diào)節(jié)電感值的消弧線圈（三相五柱干式消弧線圈）。其最大優(yōu)點(diǎn)在于用磁路將接地變壓器和消弧線圈融為一體，通過(guò)控制晶閘管導(dǎo)通角以改變電感L3的等值電感量實(shí)現(xiàn)消弧線圈電感量的細(xì)調(diào)。該系統(tǒng)既能在單相接地故障前運(yùn)行在“預(yù)調(diào)諧工作方式”，也可在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)諧，因而可以較好的保證接地故障時(shí)對(duì)接地容性電流變化的自動(dòng)調(diào)諧。但其不足之處主要是內(nèi)部的電感值固定，導(dǎo)致其調(diào)諧范圍極其有限，故實(shí)際使用仍然受到限制。直流偏磁式消弧線圈[17]直流偏磁式消弧線圈的基本工作原理是利用附加直流勵(lì)磁磁化鐵心，改變鐵心的磁導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)電感量的連續(xù)變化。這類消弧線圈的結(jié)構(gòu)有多種，按照勵(lì)磁方式的不同，可分為他勵(lì)式和自勵(lì)式（又稱磁閥式）兩種。1994年，偏磁式（他勵(lì)式）消弧線圈ZDB-6/80研制成功并投入某6kV電網(wǎng)運(yùn)行，該直流偏磁式消弧線圈的原理是在交流工作繞組內(nèi)設(shè)置一個(gè)鐵心磁化段，通過(guò)改變直流助磁磁通的大小，以調(diào)節(jié)交流的等值磁導(dǎo)，使其電感連續(xù)可調(diào)。該消弧線圈首次使用了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，即在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)加大脫諧度，使消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，瞬時(shí)調(diào)整消弧線圈至全補(bǔ)償狀態(tài)，實(shí)施最佳補(bǔ)償。該補(bǔ)償方式不串聯(lián)阻尼電阻，稱之為“隨調(diào)式”補(bǔ)償方案。這種消弧線圈的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)傳動(dòng)裝置，屬靜止調(diào)節(jié)方式；響應(yīng)速度較快；調(diào)節(jié)范圍較寬，交流等值電感線性度較好。缺點(diǎn)則是：需要附加電源，設(shè)計(jì)、制造技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)成本高；需要直流勵(lì)磁，控制復(fù)雜，長(zhǎng)時(shí)間勵(lì)磁還會(huì)使鐵心過(guò)熱。而自勵(lì)式的磁閥式消弧線圈則是利用自耦直流勵(lì)磁控制鐵心的飽和程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)補(bǔ)償電流的連續(xù)調(diào)節(jié)。1997年1月在國(guó)內(nèi)首次投運(yùn)，不過(guò)，因受電容電流跟蹤方法的限制，同類消弧線圈運(yùn)行尚存在困難，這種形式的消弧線圈并沒(méi)有得到發(fā)展。調(diào)容式消弧線圈[18]由華北電力大學(xué)和廣東順特電氣聯(lián)合生產(chǎn)的調(diào)容式消弧線圈是基于晶閘管投切電容（TSC）的概念構(gòu)造出來(lái)的，于2000年5月在河北滄州某35kV變電站10kV系統(tǒng)掛網(wǎng)運(yùn)行。調(diào)容式消弧線圈由帶二次繞組的消弧線圈和多組不同容量的TSC構(gòu)成。晶閘管以開(kāi)關(guān)的方式控制二次側(cè)電容器組的投切，實(shí)現(xiàn)消弧線圈等值電抗的階梯變化。此種消弧線圈的優(yōu)點(diǎn)為：由于采用了晶閘管電子開(kāi)關(guān)，響應(yīng)速度快。其調(diào)節(jié)范圍也較寬，可在10?100%最大補(bǔ)償電流范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，級(jí)位的調(diào)節(jié)一次到位，相鄰級(jí)位的電流差可小于3A。在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)調(diào)諧，動(dòng)態(tài)調(diào)諧，無(wú)需阻尼電阻。其缺點(diǎn)在于：電容會(huì)對(duì)系統(tǒng)的諧波成分造成放大作用，而且由電容去補(bǔ)償消弧變壓器的電感電流也造成了消弧線圈容量上的浪費(fèi)，另外需監(jiān)測(cè)電容器的電壓以避免電容投入時(shí)產(chǎn)生沖擊電流。電容器的最大問(wèn)題是過(guò)電壓運(yùn)行能力差，存在非線性。高短路阻抗變壓器式消弧線圈這種消弧線圈是一種變壓器式可控電抗器，該消弧線圈的短路阻抗高達(dá)100%。消弧線圈的一次繞組作為工作繞組（氣）接入配電網(wǎng)中性點(diǎn)，二次繞組作為控制繞組（qp接兩個(gè)反向連接的晶閘管（SCR），調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角使晶閘管的等效阻抗在無(wú)窮大至零之間變化，則、上的等效阻抗就在無(wú)窮大至消弧線圈的短路阻抗之間變化，從而使其中的電流就在零至額定值之間得到連續(xù)調(diào)節(jié)。此種消弧線圈的不足在于：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要專門定做高短路阻抗變壓器；而且產(chǎn)生的諧波較大，必須設(shè)置專門的濾波電路，以濾除由于晶閘管調(diào)節(jié)而引入系統(tǒng)的某些高次諧波，然而無(wú)源濾波裝置只能濾除某些特定的高次諧波，對(duì)于其他的高次諧波無(wú)能為力。主輔式電子控制消弧線圈[10,21]由本課題組研制的主輔式電子控制消弧線圈，主要形式有兩種：一種為主從微調(diào)電抗式消弧線圈。這種消弧線圈以我國(guó)電力系統(tǒng)普遍使用的自動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈為主體，串聯(lián)輔以晶閘管電子開(kāi)關(guān)投切的N個(gè)細(xì)調(diào)線圈（稱之為從消弧線圈），它們的電感值采用二進(jìn)制組合，可構(gòu)成2n補(bǔ)償值。這種主從式消弧線圈既可根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式將主消弧線圈大范圍粗調(diào)節(jié)到系統(tǒng)要求的過(guò)補(bǔ)償點(diǎn)（如15%過(guò)補(bǔ)償點(diǎn)），實(shí)現(xiàn)消弧線圈的預(yù)調(diào)功能；故障時(shí)根據(jù)實(shí)際接地電流值小范圍細(xì)調(diào)補(bǔ)償精度，投入從消弧線圈快速自動(dòng)達(dá)到或接近全補(bǔ)償點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)消弧線圈的隨調(diào)功能。即利用電子開(kāi)關(guān)的快速響應(yīng)特性，提高諧振接地電網(wǎng)的自動(dòng)化水平，同時(shí)，在電感電流過(guò)零時(shí)投切輔消弧線圈，對(duì)系統(tǒng)的幾乎沒(méi)有諧波污染。從消弧線圈電感值的調(diào)節(jié)范圍滿足由主消弧線圈的過(guò)補(bǔ)償點(diǎn)達(dá)到或接近全補(bǔ)償點(diǎn)的要求。此消弧線圈的不足是設(shè)備構(gòu)件數(shù)量較多。在此基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高補(bǔ)償精度，又提出另一種主輔式電子控制消弧線圈：實(shí)時(shí)高精度補(bǔ)償消弧線圈（專利號(hào)2.X），以自動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈為主體，串聯(lián)輔以晶閘管電子開(kāi)關(guān)控制的單一細(xì)調(diào)線圈，按照連續(xù)可調(diào)導(dǎo)通角的方式投入等效補(bǔ)償電感值，從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電流的連續(xù)調(diào)節(jié)。這種方式既有快速消弧的功能，又能連續(xù)平滑調(diào)節(jié)補(bǔ)償電流量；雖然會(huì)引入一定的諧波，但理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于所控制的細(xì)調(diào)線圈的容量只占到消弧線圈總?cè)萘康?5%以下，給系統(tǒng)引入的諧波很小?？偟膩?lái)說(shuō)，新型消弧線圈的研究方向是利用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，不斷地朝電抗值連續(xù)可調(diào)且不產(chǎn)生諧波的方向發(fā)展。2.1.3.自動(dòng)消弧線圈調(diào)諧控制方式的發(fā)展現(xiàn)狀一種消弧線圈的結(jié)構(gòu)決定了其所采用的調(diào)諧控制方式。合理確定消弧線圈的調(diào)諧控制方式，不但可以最大程度的消除電網(wǎng)的各種電弧接地故障，而且可以有效的減少產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓的概率，并有效抑制過(guò)電壓的幅值；同時(shí)如果接地電流更小，也將最大限度的減小故障點(diǎn)的熱破壞作用。無(wú)論系統(tǒng)線路的對(duì)地電容電流有多大，消弧線圈都可以有效的控制接地電流，這意味著系統(tǒng)的安全可靠性大大提高；同時(shí)故障電弧的自熄也使得供電質(zhì)量得到了改善。從發(fā)揮消弧線圈的作用來(lái)看，失諧度u的絕對(duì)值越小越好，最好是處在全補(bǔ)償狀態(tài)，即調(diào)諧至諧振點(diǎn)上；但是，在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，消弧線圈調(diào)諧至全補(bǔ)償時(shí)會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的串聯(lián)諧振過(guò)電壓，這是不允許的。目前，有兩種方法解決這個(gè)矛盾，是采用“預(yù)調(diào)式”調(diào)諧控制方式（全補(bǔ)償外加阻尼電阻運(yùn)行方式），前面提到的調(diào)氣隙式消弧線圈、自動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈以及三相五柱組合式消弧線圈均采用了這種補(bǔ)償方式［4，14，16］；二是采用“隨調(diào)式”調(diào)諧控制方式（遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)補(bǔ)償方式），目前的直流偏磁式消弧線圈、高短路阻抗消弧線圈以及大部分調(diào)容式消弧線圈均采用了這種補(bǔ)償方式［17-1922］。三是采用“預(yù)隨調(diào)式”的調(diào)諧控制方式，主從微調(diào)電抗式消弧線圈采用這種形式［1。，21，23］?！邦A(yù)調(diào)式”的特點(diǎn)：一是由于消弧線圈電感量的調(diào)整較慢，無(wú)法滿足故障時(shí)候的跟蹤補(bǔ)償速度要求，因此必須在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，跟蹤檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)地電容電流并調(diào)節(jié)消弧線圈電感量使之能和對(duì)地電容發(fā)生諧振，即預(yù)先調(diào)節(jié)于諧振點(diǎn)的工作方式；二是由于消弧線圈預(yù)調(diào)至諧振點(diǎn)處，為了限制此時(shí)出現(xiàn)的位移過(guò)電壓，在消弧線圈上需串聯(lián)或并聯(lián)阻尼電阻器，使得電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)串聯(lián)諧振過(guò)電壓小于0.15U。在國(guó)內(nèi)，自從1991年調(diào)氣隙式消弧線圈研制成功并投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行以后，這種補(bǔ)償方式便被廣泛采用。它需要在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)迅速退出阻尼電阻，實(shí)現(xiàn)最佳補(bǔ)償，使電弧熄滅，但是由于切除電阻不夠快，在單相接地故障發(fā)生的起始一段時(shí)間內(nèi)不能補(bǔ)償接地點(diǎn)電容電流，阻尼電阻的存在，增大了單相接地的有功成分加快了熄弧后中性點(diǎn)振蕩電壓的衰減速度，從而加快了故障相恢復(fù)電壓的上升速度，不利于電弧熄滅，實(shí)際上，削弱了消弧線圈的功能。而且?guī)?lái)了電阻投切機(jī)械動(dòng)作可靠性和電阻過(guò)熱損毀、投切次數(shù)、開(kāi)關(guān)壽命等一系列問(wèn)題。引起上述問(wèn)題的根本原因是這類消弧線圈不能實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)所致，很顯然，如果消弧線圈能夠做到快速調(diào)節(jié)，那么消弧線圈的調(diào)諧就可以不必受到阻尼電阻的限制。為此，人們陸續(xù)開(kāi)發(fā)了可快速調(diào)節(jié)的新型消弧線圈，如：直流偏磁式消弧線圈高短路阻抗消弧線圈以及調(diào)容式消弧線圈，但是，如上文分析指出，由于受到消弧線圈結(jié)構(gòu)上的限制，這些消弧線圈均采用“隨調(diào)式”調(diào)諧控制方式，使得消弧線圈在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)工作于一個(gè)比較大的過(guò)補(bǔ)償點(diǎn)或欠補(bǔ)償點(diǎn)處?！半S調(diào)式”的特點(diǎn)是：電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，消弧線圈被調(diào)整到遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)處，故障發(fā)生時(shí)再通過(guò)快速的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償系統(tǒng)迅速調(diào)整到全補(bǔ)償點(diǎn)上以實(shí)現(xiàn)消弧。這種補(bǔ)償方式也稱為動(dòng)態(tài)調(diào)諧方式，1994年，我國(guó)學(xué)者蔡旭首次提出這種補(bǔ)償方式并將這種補(bǔ)償方式運(yùn)用于直流偏磁消弧線圈的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)踐［17］它可完全避免諧振過(guò)電壓的出現(xiàn)，但卻失去了對(duì)瞬間接地電弧的熄滅作用，消弧線圈在單相接地故障發(fā)生瞬間相當(dāng)于完全不起作用，甚至于出現(xiàn)接地點(diǎn)電流放大（這取決于遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)的程度）等問(wèn)題，顯然接地瞬間的接地電流過(guò)大不利于電弧的瞬間自熄，也不利于保障電網(wǎng)的安全。既然實(shí)現(xiàn)消弧線圈的快速調(diào)節(jié)是消弧線圈發(fā)展的方向，而現(xiàn)有的消弧線圈在結(jié)構(gòu)上和調(diào)諧控制方式上均存在對(duì)熄弧不利的因素，如果設(shè)想一種快速可調(diào)的消弧線圈，正常運(yùn)行時(shí)置于距離諧振點(diǎn)不遠(yuǎn)的一個(gè)過(guò)補(bǔ)償點(diǎn)位置處，這樣發(fā)生單相接地故障時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)接地故障殘流已經(jīng)得到有效的補(bǔ)償，因此即使消弧線圈不作任何調(diào)整，也能自動(dòng)消除系統(tǒng)中發(fā)生的大部分電弧接地故障，消弧線圈對(duì)于接地故障的響應(yīng)時(shí)間為0秒；而對(duì)于少數(shù)不能被消除的電弧接地故障，則將具有快速響應(yīng)特性的消弧線圈迅速調(diào)整到諧振點(diǎn)，使其徹底熄滅。我們稱消弧線圈的這種調(diào)諧控制方式為“預(yù)隨調(diào)式”。

采取這種控制策略的消弧線圈在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，消弧線圈不在諧振點(diǎn)，不會(huì)引起中性點(diǎn)位移過(guò)電壓，不用串聯(lián)或并聯(lián)阻尼電阻，避免了在電網(wǎng)一次回路中串聯(lián)或并聯(lián)電阻帶來(lái)的一系列問(wèn)題，而且，由于消弧線圈在故障發(fā)生的瞬間起到了有效的補(bǔ)償作用，提高了故障瞬間的熄弧能力；快速可調(diào)節(jié)的消弧線圈在故障后能夠迅速的向諧振點(diǎn)移動(dòng)，這使得消弧線圈的熄弧能力大大提高。2.2.諧振接地系統(tǒng)接地電容電流檢測(cè)的發(fā)展現(xiàn)狀消弧線圈的主要作用是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，提供一個(gè)感性電流/乙補(bǔ)償接地電容電流/。，使接地電流減小，并使故障相接地電弧兩端的電壓恢復(fù)速度降低，從而達(dá)到熄弧的目的。正確掌握諧振接地系統(tǒng)的參數(shù)，對(duì)消弧線圈的合理調(diào)諧、提高動(dòng)作的成功率、防止過(guò)電壓事故和保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行等都是不可缺少的。實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的電網(wǎng)接地電容電流檢測(cè)，是保證消弧線圈自動(dòng)調(diào)諧，能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的補(bǔ)償效果必要條件，對(duì)于快速可靠地熄弧具有非常重要的意義。對(duì)于自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈系統(tǒng)，目前工程上常用的接地電容電流測(cè)量方法，一般分為離線式和在線式兩類方法［2,4,26］。離線式主要是測(cè)量計(jì)算電網(wǎng)接地電容的大小，以確定消弧線圈容量的選取。主要有單相金屬接地直接法、中性點(diǎn)外加電容法、偏置電容法［25］等。在線式主要是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行方式變化，相應(yīng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)消弧線圈容量，以保證快速可靠的熄弧，也是現(xiàn)有自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈系統(tǒng)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。主要有中性點(diǎn)位移電壓法、兩點(diǎn)法、三點(diǎn)法、阻抗三角法、變頻法、注入信號(hào)法［27-30］根據(jù)圖1所示的諧振接地系統(tǒng)等效回路［1］根據(jù)圖1(1-1)(1-2)I產(chǎn)為諧振cU=YCU=3g0+j?CU0Y+Ybd(g+3g)+j(①C-1/①L)bdCLL0(1-1)(1-2)I產(chǎn)為諧振c由于3g0一般只為丁C的1.5%?2.0%，忽略式(1一1)分子中的3g°后得——~———l—bd—°bd①C-1/①L—gL+3g0)v一jd&C—八加C°’式中，v=='Cr'L稱為諧振電網(wǎng)的脫諧度，d=g)*：g0oCIwCC電網(wǎng)的阻尼率，Ubd為系統(tǒng)的不平衡電壓。圖1諧振系統(tǒng)等效電路1.中性點(diǎn)位移電壓法主要是利用諧振電網(wǎng)串聯(lián)諧振原理，通過(guò)調(diào)節(jié)消弧線圈，根據(jù)式(1-2)利用中性點(diǎn)位移電壓的最大值來(lái)確定諧振點(diǎn)，在諧振點(diǎn)，消弧線圈的感抗等于系統(tǒng)的容抗，從而直接測(cè)得系統(tǒng)的對(duì)地電容。這種方法主要適用于無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的消弧線圈。對(duì)于級(jí)差調(diào)節(jié)的消弧線圈，由于不一定恰好找到諧振點(diǎn)，測(cè)量誤差會(huì)比較大。另外，由于在諧振點(diǎn)附近中性點(diǎn)電壓的變化很小，有時(shí)受到電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，要找到諧振點(diǎn)很困難。其改進(jìn)方法是利用消弧線圈在系統(tǒng)正常時(shí)運(yùn)行在15%過(guò)補(bǔ)償度左右，大大超出系統(tǒng)阻尼率，從而忽略系統(tǒng)阻尼的影響，可將L和C看作為在系統(tǒng)不平衡電壓目作用下的串聯(lián)諧振電路，從而可以得到E=U+治C的標(biāo)量表達(dá)式從而求取C。在實(shí)際使用中，每隔一定e時(shí)間測(cè)量一次Uo和IL來(lái)實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)電容電流的變化。此方法只適用于中性點(diǎn)不接限壓電阻的“隨調(diào)式”消弧線圈。兩點(diǎn)法利用式(1-2)，解方程組可得到系統(tǒng)對(duì)地電容表達(dá)式。當(dāng)公式中的阻尼率d遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于脫諧度v時(shí)，可以忽略阻尼率。用有效值表示，可得到公式UUUo=土商=%C頊血(1-3)wC式中，當(dāng)u>0時(shí)，取"+”；反之，取“-”，由于消弧線圈的有功損耗電導(dǎo)一般很小，忽略掉以后，對(duì)于式子(1-3)即只有兩個(gè)未知量U和C，這樣測(cè)量時(shí)通過(guò)改變一次消弧線圈的電bd感值，取得兩組對(duì)應(yīng)的Uo和IL，分別代入式子(1-3)聯(lián)立即可求解C。此方法忽略了電網(wǎng)阻尼率，在計(jì)算消弧線圈感抗時(shí)忽略了Lg和3g。，若電網(wǎng)阻尼率較大、消弧線圈損耗等值阻尼較大或測(cè)量時(shí)脫諧度過(guò)小，都會(huì)導(dǎo)致10%以上的誤差，所以計(jì)算時(shí)應(yīng)選取脫諧度較大的檔位。若中性點(diǎn)加裝了限壓電阻時(shí)，則測(cè)量誤差會(huì)更大，甚至可能得出錯(cuò)誤的結(jié)果。此方法只適用于中性點(diǎn)不接限壓電阻的“隨調(diào)式”消弧線圈。三點(diǎn)法為此在考慮阻尼電阻的情況下，同樣對(duì)于式(1-4)用有效值，我們可以得到U2U2(1-4)U2=bd——(1-4)0U2+d2(①C-1/①L)wC式中的未知量增加到三個(gè)，所以需要選取三組相應(yīng)的Uo和IL來(lái)求解C。此方法不必考慮脫諧度的正負(fù)，同樣存在計(jì)算消弧線圈感抗時(shí)忽略了乙《和3g°的誤差，但要比兩點(diǎn)法的理論誤差要小，一般在5%以下。此方法同樣只適用于中性點(diǎn)不接限壓電阻的“隨調(diào)式”消弧線圈。阻抗三角法對(duì)于預(yù)調(diào)式消弧線圈，由于中性點(diǎn)加了阻尼電阻，就可以利用串聯(lián)諧振回路中的電阻、電抗之間的阻抗三角形關(guān)系來(lái)計(jì)算對(duì)地電容。由于電網(wǎng)阻尼相對(duì)于阻尼電阻來(lái)說(shuō)很小，利用忽略電網(wǎng)阻尼后的串聯(lián)諧振等效回路及阻抗三角形，測(cè)量時(shí)改變一次消弧線圈的電感值，取得相應(yīng)的流過(guò)中性點(diǎn)消弧線圈電流和中性點(diǎn)不平衡電壓，利用阻抗三角形阻抗夾角的變化求解三角形關(guān)系式得到相應(yīng)的C。由于在計(jì)算中忽略了消弧線圈的損耗電阻和電網(wǎng)阻尼，理論誤差一般在5%左右。對(duì)于中性點(diǎn)不接阻尼電阻的“隨調(diào)式”消弧線圈，阻抗三角形的阻抗夾角很小，計(jì)算誤差大，所以，此方法一般只適用于中性點(diǎn)加裝阻尼電阻的“預(yù)調(diào)式”消弧線圈。變頻法變頻法是指在補(bǔ)償電網(wǎng)正常運(yùn)行的情況下，不改變串聯(lián)諧振回路的物理參數(shù)，借助于系統(tǒng)運(yùn)行頻率的自然變化或人工調(diào)頻等方法，根據(jù)變化前后的有關(guān)參數(shù)，計(jì)算出電網(wǎng)的電容電流。這種方法簡(jiǎn)便易行，可適用于各種消弧線圈，但系統(tǒng)頻率變化微小且受各種測(cè)量因素的影響，測(cè)量精度難以保證，現(xiàn)場(chǎng)使用很少。注入信號(hào)法信號(hào)注入法主要是在消弧線圈二次側(cè)加裝信號(hào)源，通過(guò)向系統(tǒng)注入某種特定的信號(hào)，使消弧線圈同系統(tǒng)對(duì)地電容發(fā)生并聯(lián)諧振，通過(guò)測(cè)量諧振系統(tǒng)的諧振頻率0f來(lái)相應(yīng)求取系統(tǒng)對(duì)地的總電容，進(jìn)而取得系統(tǒng)對(duì)地電容電流。當(dāng)系統(tǒng)頻率為f時(shí)，即可得出電網(wǎng)的脫諧度表達(dá)式為U=1-(f/f)2(1-5)0進(jìn)而求取電網(wǎng)的系統(tǒng)電容電流為IC=IL/1-U。目前主要有變頻信號(hào)法和掃頻法兩種形式。相對(duì)于前面的幾種算法而言，當(dāng)系統(tǒng)的不平衡電壓為零時(shí)，就無(wú)法測(cè)量計(jì)算電容電流，適用范圍有限。而對(duì)于注入信號(hào)法，則不存在這些問(wèn)題，對(duì)于“預(yù)調(diào)式”和“隨調(diào)試”均適用。并且，在測(cè)量系統(tǒng)電容電流時(shí)，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，不受系統(tǒng)運(yùn)行的影響，不需要調(diào)節(jié)消弧線圈檔位，速度快，誤差一般在5%以下。信號(hào)注入法是目前在中壓諧振電網(wǎng)中較廣泛使用的電容電流測(cè)量方法，尤其適用于新型的基于電力電子技術(shù)的自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈。2.3.對(duì)接地故障電流全補(bǔ)償?shù)谋匾噪S著城市配電網(wǎng)容量的日益擴(kuò)大，非線性負(fù)荷的大量增加以及電纜線路的大量使用，在接地故障電流不斷提高的同時(shí)，其中的諧波及有功分量也隨之大幅提高［1,2,42-45］，文［42］根據(jù)上海浦東某35kV變電站接地電流的試驗(yàn)報(bào)告指出，在接地電流的諧波分量中，5次諧波含量最大，已經(jīng)占到基波含量的10%?15%；對(duì)于一個(gè)接地電容電流為300A的系統(tǒng)，含有的30?45A5次諧波電流無(wú)法消除，是導(dǎo)致單相接地故障由于“熱因素”和“弧光接地引起過(guò)電壓”快速發(fā)展為其他事故的首要原因。文［44］通過(guò)分析兩次現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際事故波形，指出過(guò)大的電網(wǎng)電容電流，以及接地電流中的有功分量和高次諧波是導(dǎo)致電網(wǎng)單相接地故障加重的主要原因；文［45］通過(guò)對(duì)一個(gè)中壓配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)，指出當(dāng)電纜線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流中的高次諧波含量不可忽視，并將影響繼電保護(hù)裝置的正常工作，直接威脅電網(wǎng)的正常運(yùn)行。相應(yīng)故障殘流諧波分析結(jié)果如表1-2所示，可見(jiàn)雖然存在消弧線圈對(duì)接地殘流的補(bǔ)償，但對(duì)于接地殘流中的含量豐富的3、5、7次均無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效補(bǔ)償。表1-2接地試驗(yàn)各次諧波成分分析諧波次序基波(A)三次諧波(A)五次諧波(A)七次諧波(A)/2.27541.00511.73160.5355按照殘流的定義，接地殘流系指經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償之后流經(jīng)接地點(diǎn)的電流。從數(shù)學(xué)意義上來(lái)說(shuō)，它等于系統(tǒng)零序電容電流和消弧線圈補(bǔ)償電流的矢量之和。一般說(shuō)來(lái)，由于線路實(shí)際存在有功損耗及消弧線圈等設(shè)備的有功損耗的影響，使得消弧線圈所補(bǔ)償?shù)碾娏骱拖到y(tǒng)零序電容電流在接地點(diǎn)處并非嚴(yán)格反相。所以，殘流并非簡(jiǎn)單的等于補(bǔ)償電流和零序電容電流數(shù)值意義上的相減。而現(xiàn)有的通常采用的自動(dòng)或人工調(diào)諧的消弧線圈，均系無(wú)源工頻無(wú)功電流補(bǔ)償裝置，顧名思義，即只補(bǔ)償接地故障電流中的工頻無(wú)功電容電流分量，而對(duì)電阻性電流和高頻電流，只輸出感性電流的消弧線圈則無(wú)能為力。對(duì)于接地殘流中的有功和諧波分量則無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效補(bǔ)償，這是目前的消弧線圈原理上存在的一個(gè)不足。此外，消弧線圈多年的運(yùn)行實(shí)踐表明，絕大多數(shù)（超過(guò)90%）單相接地故障為弧光接地和高阻接地，這使得單相接地故障時(shí)的中性點(diǎn)電壓（即消弧線圈上實(shí)際承受的電壓）并不是系統(tǒng)額定相電壓。實(shí)際運(yùn)行中，10kV電網(wǎng)中，中性點(diǎn)電壓低于2000V的單相高阻接地大有記錄。因此，在消弧線圈伏安特性非線性的狀況下，消弧線圈是以額定電壓下補(bǔ)償電流相等或相近于此時(shí)的零序電容電流來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?，則使實(shí)際接地殘流補(bǔ)償受消弧線圈伏安特性的影響很大，并不能保證對(duì)接地零序電流的準(zhǔn)確補(bǔ)償，這就必然導(dǎo)致補(bǔ)償后的接地殘流中存在殘余無(wú)功、有功及諧波分量。接地電流不能完全補(bǔ)償?shù)闹苯雍蠊?威脅系統(tǒng)的絕緣安全，存在使事故擴(kuò)大的可能，給系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重危害?？梢?jiàn)，為了消除系統(tǒng)接地電流中的有功和高頻諧波分量，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全補(bǔ)償，提高電網(wǎng)的供電可靠性，就要求研究接地故障電流的有源全補(bǔ)償技術(shù)，補(bǔ)償包括有功電流和諧波電流在內(nèi)的殘余電流。而現(xiàn)有各種形式的消弧線圈，結(jié)構(gòu)上都是無(wú)源形式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償?shù)墓δ?。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，運(yùn)行可靠性的不斷提高，電力電子技術(shù)已經(jīng)迅速而廣泛地使用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，其突出的優(yōu)點(diǎn)就是快速、可靠、靈活，這為建立滿足上述補(bǔ)償要求的快速有源全補(bǔ)償消弧線圈系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。在配電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的今天，對(duì)系統(tǒng)接地電流進(jìn)行真正意義上的完全補(bǔ)償，提高對(duì)配電網(wǎng)的保護(hù)控制效果，意義深遠(yuǎn)。目前，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在電力系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)使用控制領(lǐng)域中，處于領(lǐng)先地位。我國(guó)的高等院校、科研院所也開(kāi)展了大量的相關(guān)工作，取得了一定的成績(jī)。為加強(qiáng)電力生產(chǎn)的控制保護(hù)，提高控制技術(shù)，加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，要求我們應(yīng)積極吸收和借鑒國(guó)外的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，跟上國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展步伐，加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，為我國(guó)的電網(wǎng)發(fā)展提供科學(xué)的理論指導(dǎo)，并為新技術(shù)的采用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，因而目前在我國(guó)開(kāi)展有源全補(bǔ)償消弧控制技術(shù)的理論研究和實(shí)踐開(kāi)發(fā)有著明確的現(xiàn)實(shí)意義。消弧裝置參數(shù)的選擇3.1.電網(wǎng)電容電流測(cè)量方法消弧控制器功能的實(shí)現(xiàn)很大程度上依賴電網(wǎng)參數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性，對(duì)于不同的測(cè)量原理，其測(cè)量的精確度和裝置的工作原理也不同。當(dāng)線路加上電壓時(shí)，由于輸電線路導(dǎo)線和大地之間存在著分布電容，會(huì)引起充電電流，電源向線路供給充電功率，如圖1-2。圖2電網(wǎng)分布電容示意圖隨著電網(wǎng)的擴(kuò)大，特別是城市電纜線路的增多，電網(wǎng)電容電流也不斷地增大。實(shí)際證明：當(dāng)電容電流超過(guò)10A時(shí)，電網(wǎng)發(fā)生單相接地，就不能可靠熄弧，會(huì)產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓或激發(fā)鐵磁諧振過(guò)電壓，甚至發(fā)展為相間短路，引起線路調(diào)閘。新的過(guò)電壓規(guī)程規(guī)定6?35kV電網(wǎng)，當(dāng)電容電流超過(guò)10A時(shí)，要采取措施進(jìn)行補(bǔ)償。而進(jìn)行補(bǔ)償?shù)那疤崾请娙蓦娏鞯臏y(cè)量。目前最常見(jiàn)的電容電流測(cè)量方法有：?jiǎn)蜗嘟饘俳拥胤椒?、中性點(diǎn)外加電容法、中性點(diǎn)開(kāi)路短路方法、中性點(diǎn)外加電壓法、不平衡電容方法、中性點(diǎn)位移電壓法、串聯(lián)諧振法。其中，最傳統(tǒng)的是單相金屬接地方法，較方便、安全的是中性點(diǎn)外加電容法和不平衡電容法中的偏置電容法。3.1.1.單相金屬接地法單相金屬接地法又分為投入消弧線圈和不投入消弧線圈兩種。(1)不投入消弧線圈試驗(yàn)是在系統(tǒng)單相接地下進(jìn)行的，當(dāng)系統(tǒng)一相接地時(shí)，其余兩相對(duì)地電壓升為線電壓。因此，在測(cè)試前應(yīng)消除絕緣缺陷，以免在電壓升高時(shí)非接地相對(duì)地?fù)舸?，形成兩相接地短路事故。為使接地?cái)嗦菲髂芸煽康厍谐拥仉娙蓦娏?，需將三相觸頭串聯(lián)使用，且應(yīng)有保護(hù)。若測(cè)量過(guò)程中發(fā)生兩相接地短路，要求接地開(kāi)關(guān)DL能迅速切除故障。實(shí)驗(yàn)步驟：按圖把線連接牢靠，并核對(duì)無(wú)誤；合上接地開(kāi)關(guān)DL；迅速讀取圖中各表計(jì)的指示數(shù)值；

讀完數(shù)據(jù)后立即斷開(kāi)接地開(kāi)關(guān)DL；接地開(kāi)關(guān)輪換接在另兩相上，重復(fù)上述步驟?？傻茫篒CPi=業(yè)-i：pd%=Lcpx100%ICq(1-6)(1-7)(1-8)式中：ICP為接地電流的有功分量；ICq為接地電流的無(wú)功分量；IC為系統(tǒng)接地總電流；頻率不是額定值，則需將測(cè)得的電流IC，折算到額定電壓和額定頻率下的數(shù)值，即:P為接地回路的有功損耗；U(1-6)(1-7)(1-8)頻率不是額定值，則需將測(cè)得的電流IC，折算到額定電壓和額定頻率下的數(shù)值，即:式中：Ice為電壓和頻率為額定值時(shí)的接地電容電流；fe為額定頻率；Ue為額定電壓；Uav為三相電壓(線電壓)的平均值。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是比較直觀，且能測(cè)量出系統(tǒng)的阻尼率。缺點(diǎn)是另兩相電壓要升高到線電壓，一旦發(fā)生絕緣擊穿，接地?cái)嗦菲饕芮谐搪?。但如電弧不能熄滅，可能擴(kuò)大事故，同時(shí)由于單相接地時(shí)產(chǎn)生的負(fù)序分量和諧波分量還會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。(2)投入消弧線圈在中性點(diǎn)投入消弧線圈，測(cè)量出補(bǔ)償電流和殘余電流回路的有功功率和無(wú)功功率，從而計(jì)算出補(bǔ)償電流、殘余電流的有功分量和無(wú)功分量、系統(tǒng)的電容分量和阻尼率。這種測(cè)量方法比不投入消弧線圈安全，但應(yīng)注意系統(tǒng)的絕緣保證，儀器的精確度，測(cè)量時(shí)只保留用的一臺(tái)消弧線圈，要預(yù)先估計(jì)系統(tǒng)電容電流，確定消弧線圈的分頭。偏置電容法[18]在6?10kV系統(tǒng)中，由于沒(méi)有中性點(diǎn)引出，不能用外加電容法和外加電壓法測(cè)量。假設(shè)我們?cè)谌我幌嗉由弦阎娙軨f，各相對(duì)地電容相等，CA=CB=CC=C0，各相對(duì)地電壓也對(duì)稱，加上偏置電容后Cf后，中性點(diǎn)產(chǎn)生偏移電壓00U'，利用節(jié)點(diǎn)法可得：r_叩+U占（q+G）+Q’U.q+"億4'00"~兀+蘇+乙-—c0+c/+c0+c0?US3C0+Cz由于Ua=Ucbf加上偏置電容Cf后，A相電斥U/=J-三相對(duì)地電容3q=CA+CB+Cc="Z,U'Cfu*式中：L=27tfu；c捉即流過(guò)偏置電容的電流，可測(cè)得。即只要測(cè)出加上偏置電容前后的相電壓◎U和◎U',就可以算出三相對(duì)地電容的大小。在測(cè)量中為了減少測(cè)量誤差，可以采用三相輪流加壓的方法來(lái)計(jì)算三相對(duì)地電容。3.1.3串聯(lián)諧振法這種方法主要是測(cè)量串聯(lián)在中性點(diǎn)的消弧線圈和電網(wǎng)分布電容產(chǎn)生諧振時(shí)的電壓和流過(guò)消弧線圈的電流，從而得到電網(wǎng)的容抗，進(jìn)而得出電網(wǎng)的電容電流19］。這種方法無(wú)需外接元件，測(cè)量簡(jiǎn)單，調(diào)感平滑。ZXBC消弧控制器便是采用這種方法，下面將詳細(xì)介紹。依據(jù)公式：UN=/?L（3—7）式中：NU為諧振接地電網(wǎng)的中性點(diǎn)位移電壓（以下簡(jiǎn)稱位移電壓）；ck為電網(wǎng)不對(duì)稱系數(shù)；U?為相電壓；v為電網(wǎng)脫諧度；d為電網(wǎng)阻尼率。只有脫諧度v隨消弧線圈的電感變化，其它都為常數(shù)。從式（3-7）可見(jiàn)，位移電壓隨脫諧度變化而變化，其變化曲線即諧振曲線如圖3-3所示?？梢?jiàn)v越趨近于0，位移電壓越高。當(dāng)v=0,電網(wǎng)處于諧振狀態(tài)，以全補(bǔ)償方式運(yùn)行，NU達(dá)到最大值。在測(cè)量中，首先控制有載開(kāi)關(guān)（或二次電容器組）往下調(diào)檔位，使消弧線圈補(bǔ)償電流減小，在調(diào)整的過(guò)程中，測(cè)量電抗器兩端的電壓LU的變化［20］。在向下調(diào)(感抗增大)的過(guò)程中，若削向增大的方向變化，說(shuō)明諧振點(diǎn)(可調(diào)電抗器的感抗和電網(wǎng)對(duì)地電容產(chǎn)生諧振)的位置在下方，待找到最大電壓值(諧振狀態(tài))Ulmax以及通過(guò)電抗器的電流Il后，可計(jì)算電抗器的感抗：XLmax(3一8)再加上接地變壓器的零序電抗耳?？汕蟮孟到y(tǒng)總感抗Xl=XLluaK+XLa(3—9)這時(shí)回路的總感抗應(yīng)與系統(tǒng)的對(duì)地容抗必相等，即：Xc=XL=ULmax/IL+XL0(3—10)進(jìn)一步可求出電容電流IC=U^/XC=U^/(XL_+XL0)(3—11)過(guò)諧振點(diǎn)以后，當(dāng)V向減小方向變化，停止下調(diào)，開(kāi)始上調(diào)氣隙，再過(guò)諧振點(diǎn)以后，計(jì)算補(bǔ)償電流：妁二%/"+》「(3—12)在保證裝置工作在過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)，旦殘流l^=Id-Ic<5A或脫諧度v=(7c-IJ/IIxl00%>-10%f調(diào)感完畢■若各要求不能同時(shí)滿足，發(fā)生沖突時(shí),以滿足中性點(diǎn)位移電斥運(yùn)行要求為首要原則。若一開(kāi)始下調(diào)時(shí)，Ul向減小的方向變化，這說(shuō)明諧振點(diǎn)的位置在上方，則應(yīng)立即停止反轉(zhuǎn)，進(jìn)行上調(diào)氣隙，找到最大電壓，計(jì)算系統(tǒng)的電容電流，再按上述原理調(diào)整補(bǔ)償電流。同樣當(dāng)滿足中性點(diǎn)位移電壓要求和殘流、脫諧度的要求時(shí)，調(diào)感過(guò)程結(jié)束。當(dāng)測(cè)量的中性點(diǎn)電壓超過(guò)15%相電壓且小于40%相電壓或在一定的時(shí)間內(nèi)變化速率超過(guò)設(shè)定值，就再次啟動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)行測(cè)量，補(bǔ)償調(diào)感。在調(diào)感過(guò)程中，由于中性點(diǎn)電阻的阻尼作用，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的過(guò)電壓。3.1.3.位移電壓曲線法用位移電壓曲線法測(cè)量系統(tǒng)的電容電流，是利用改變消弧線圈的電感來(lái)改變系統(tǒng)中性點(diǎn)的位移電壓，并測(cè)量該消弧線圈在各檔位下的中性點(diǎn)位移電壓，然后用計(jì)算的方法得到系統(tǒng)的電容電流［21］。在系統(tǒng)偏離諧振點(diǎn)較大時(shí)，脫諧度v比阻尼率d大得多，可忽略(3-7)式中的d。如圖3-3，消弧線圈在檔位1和2時(shí)：中性點(diǎn)位移電壓分別為N1U、N2U；額定頻率和額定電壓下的實(shí)際電流分別為L(zhǎng)1I、L2I。系統(tǒng)的電容電流為CI。-k口于是□加=(3-13)*將(3-13)式除以(3-14)式,并結(jié)合脫諧度v的定義:v=(Ic-IL)Uc〈3-15)可以推出公式：/室壘二曳&(3-16)依次測(cè)量消弧線圈在不同檔位時(shí)的Um、%……U斯和上……上,可以ix計(jì)算出y……玲,然后取其平均值：4=——,即為系統(tǒng)的電容電流.一n位移電壓曲線法在本系統(tǒng)中作為一種輔助調(diào)諧方式。當(dāng)諧振點(diǎn)附近位移電壓NU變化過(guò)小，且受電網(wǎng)電壓波動(dòng)影響嚴(yán)重，導(dǎo)致位移電壓模擬諧振法不能準(zhǔn)確找到諧振點(diǎn)，或者消弧線圈始終工作在過(guò)、欠補(bǔ)償兩種方式下時(shí)，使用位移電壓曲線法進(jìn)行調(diào)諧測(cè)量。電網(wǎng)運(yùn)行方式跟蹤原理6?35kV電網(wǎng)運(yùn)行方式變化頻繁，為了保證脫諧度和殘流在一定的范圍內(nèi)，需及時(shí)測(cè)量電網(wǎng)的電容電流，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行跟蹤調(diào)感。這就要求裝置中的計(jì)算機(jī)測(cè)量控制系統(tǒng)能及時(shí)感知電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化并進(jìn)行跟蹤控制，本裝置采用的跟蹤方式仍是中性點(diǎn)位移電壓法。當(dāng)消弧線圈的補(bǔ)償不變時(shí)，電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，必然引起電網(wǎng)對(duì)地電容電流的變化。進(jìn)而引起脫諧度的變化，致使中性點(diǎn)電壓的變化［22］。當(dāng)變化量越過(guò)一定的值△④時(shí)，計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)就啟動(dòng)測(cè)量程序?qū)﹄娋W(wǎng)電容電流進(jìn)行測(cè)量，重新調(diào)感，找出新的諧振點(diǎn)，對(duì)電網(wǎng)電容電流進(jìn)行自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償，使殘流小于5A。要注意的是△①的選值，需經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、觀察，最后確定。對(duì)6?35kV配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)中性點(diǎn)位移電壓的變化有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，或者不是由于系統(tǒng)運(yùn)行方式變化引起的情況。比如：線路下的樹(shù)木在風(fēng)的作用下間歇的對(duì)導(dǎo)線放電。這些都會(huì)引起電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓的穩(wěn)定或不穩(wěn)定變化，勢(shì)必會(huì)干擾計(jì)算機(jī)的正常測(cè)量，引起頻繁的測(cè)量和調(diào)感［23］。為了解決這一問(wèn)題，我們采取了對(duì)中性點(diǎn)位移電壓進(jìn)行分析判斷和加權(quán)處理的辦法。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)于10kV電網(wǎng)，我們把中性點(diǎn)位移電壓大于4000V定為金屬性接地故障，把中性點(diǎn)位移電壓在2500V和4000V之間的定為弧光接地故障。只要中性點(diǎn)位移電壓大于2500V，測(cè)量系統(tǒng)就閉鎖，不測(cè)量，不調(diào)感。電網(wǎng)接地故障判斷原理當(dāng)電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓大于相電壓的70%時(shí)，計(jì)算機(jī)就認(rèn)為發(fā)生了單相金屬性接地故障，對(duì)接地電流進(jìn)行補(bǔ)償，退出串接在電抗器和地之間的阻尼電阻，記錄故障時(shí)的中性點(diǎn)電壓、電感電流、電容電流、殘流、頻率、持續(xù)時(shí)間、發(fā)生時(shí)間等數(shù)據(jù)。在補(bǔ)償單相接地故障時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)和調(diào)感系統(tǒng)都閉鎖。當(dāng)故障消除以后，自動(dòng)投入接地電阻，并重新對(duì)電網(wǎng)電容電流進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)入調(diào)感補(bǔ)償狀態(tài)。同時(shí)儲(chǔ)存故障參數(shù)，為接地故障的統(tǒng)計(jì)分析提供可靠的依據(jù)。4.消弧和補(bǔ)償裝置的選擇整套裝置技術(shù)條件裝置必須滿足的技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)由適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行的角度提出成套裝置總的技術(shù)要求。首先在概述中概要說(shuō)明對(duì)成套裝置總體的要求，并提出自動(dòng)跟蹤時(shí)間、系統(tǒng)電容電流測(cè)量誤差、裝置啟動(dòng)電壓、殘流、殘流穩(wěn)定時(shí)間、裝置額定運(yùn)行時(shí)間、補(bǔ)償電流下限、級(jí)差電流、中性點(diǎn)位移電壓、諧波電流、補(bǔ)償狀態(tài)退出、識(shí)別系統(tǒng)單相接地狀態(tài)、脫諧度設(shè)定、并列運(yùn)行等%%相指標(biāo)是裝置必須滿足的技術(shù)條件。由此對(duì)裝置的性能做了規(guī)范要求。殘流穩(wěn)定時(shí)間描述響應(yīng)速度的定量參數(shù)為保障滅弧、有利于人體安全和保持良好的電磁環(huán)境，殘流穩(wěn)定時(shí)間應(yīng)越小越好，但所規(guī)定的時(shí)間應(yīng)符合裝置的實(shí)際情況。本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)殘流穩(wěn)定時(shí)間的定量要求，是基于對(duì)殘流穩(wěn)定時(shí)間構(gòu)成及其影響因素的分析、老式不可調(diào)的消弧線圈的水平（一般殘流穩(wěn)定時(shí)間約為3~4個(gè)周波）、各種典型的消弧裝置統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上制定的。在大多數(shù)情況下，現(xiàn)代先進(jìn)裝置的殘流穩(wěn)定時(shí)間實(shí)際水平不會(huì)小于數(shù)十毫秒;而因自身參數(shù)延長(zhǎng)了感性電流穩(wěn)定時(shí)間的裝置，殘流穩(wěn)定時(shí)間會(huì)超過(guò)100ms。根據(jù)這種現(xiàn)狀，標(biāo)準(zhǔn)中將裝置的殘流穩(wěn)定時(shí)間（5次試驗(yàn)中取最大者）規(guī)定為不大于100ms和不大于200ms兩級(jí)（殘流設(shè)定值為10A）由消弧線圈出現(xiàn)以來(lái)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行實(shí)踐表明，殘流穩(wěn)定時(shí)間不大于100ms滅弧的；考慮到小電阻接地方式下故障電流的電流持續(xù)時(shí)間大約為0.25?1s地方式在人體安全和電磁環(huán)境方面的優(yōu)越性，對(duì)兩級(jí)裝置殘流穩(wěn)定時(shí)間規(guī)定為不大于200ms是適宜的標(biāo)準(zhǔn)的制定在理論上糾正了市場(chǎng)上有關(guān)殘流穩(wěn)定時(shí)間的各種錯(cuò)誤觀點(diǎn)。有的觀點(diǎn)認(rèn)為某些消弧裝置殘流穩(wěn)定時(shí)間已達(dá)到毫秒級(jí)甚至微秒級(jí)，這一方面是將裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)到位時(shí)間（T0到T3，甚至是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)間（T2到T3）殘流穩(wěn)定時(shí)間，忽視了感性電流達(dá)到穩(wěn)定需過(guò)渡時(shí)間這一基本事實(shí)；另一方面是將某次偶然的試驗(yàn)數(shù)據(jù)混淆為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，忽視了殘流穩(wěn)定時(shí)間和接地相位等隨機(jī)因數(shù)有關(guān)、是統(tǒng)計(jì)量的事實(shí)。還有的觀點(diǎn)認(rèn)為消弧裝置殘流穩(wěn)定時(shí)間為數(shù)十毫秒（統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）“響應(yīng)速度太慢”。該觀點(diǎn)的形成，除沒(méi)有認(rèn)識(shí)到感性電流的穩(wěn)定需過(guò)渡時(shí)間以及殘流穩(wěn)定時(shí)間是各種隨機(jī)條件下的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的道理外，其主要原因是錯(cuò)誤地以為消弧線圈的感性電流應(yīng)能補(bǔ)償接地時(shí)的暫態(tài)電容電流。但是，接地時(shí)的暫態(tài)電容電和消弧線圈的暫態(tài)感性電流兩者的頻率和幅值顯著不同，暫態(tài)過(guò)程中根本不能互相補(bǔ)償；而消弧線圈的功能僅是補(bǔ)償工頻電容電流。實(shí)際上，消弧線圈的主要作用是盡快滅弧以防止發(fā)生相間短路