供電系統消弧線圈接地補償系統優化研究
摘要：從理論和實際運**況分析配電網中消弧線圈接地補償系統的執行方式，並針對消弧線圈接地技術的特點，提出消弧線圈接地補償系統的優化方案。
關鍵字：配電網消弧線圈自動補償
目錄一、緒論 1
二、我國城市配電網中性點接地方式發展及現狀 2
三、宣恩縣配電網接地方式簡介 2
3.1配電網線路簡介 2
3.2配電網接地方式簡介 3
四、本課題主要研究內容 3
五、消弧線圈發展過程 4
六、消弧線圈接地系統的應用特徵 4
七、消弧線圈接地補償 6
八、消弧線圈接地系統的技術分析 7
九、消弧線圈接地系統的優化** 8
十、總結 10
參考文獻： 10
世界各國城市配電網中性點接地方式，各個國家或乙個國家的不同城市都不盡相同，主要是根據自己本地區配電系統的實際情況和經驗，以及配電網的發展形式來確定，即使是同乙個城市的同電壓等級中，也有可能並存有多種中性點接地方式。我國關於配電網中性點接地方式的規定：三相交流電網中性點與大地間電氣連線的方式稱為中性點接地方式，也可稱為電網中性點執行方式。
中性點接地方式有4類9種: (1)高電阻、中電阻和低電阻接地； (2)高電抗、中電抗和小電抗接地； (3)不接地和消弧線圈接地； (4)直接接地。電力行業標準di-1 1 620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》第3.
1.2條規定: 3 kv一10 kv不直接連線發電機的系統和35kv ，66 kv系統，當單相接地故障電容電流不超過下列數值時，應採用不接地方式；當超過下列數值又需在接地故障條件下執行時，應採用消弧線圈接地方：
(1)3 kv一10 kv鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構成的系統和所有35 kv，66 kv系統，10 a；(2)3 kv一10 kv非鋼筋混凝土或非金屬桿塔的架空線路構成的系統，當電壓為: ①3 kv和6 kv時，30 a ； ②10 kv時，20 a ； ③3 kv一10 kv電纜線路構成的系統，30 a。同時第3.
1.4條規定:6 kv一35 kv主要由電纜線路構成的送、配電系統，單相接地故障電容電流較大時，可採用低電阻接地方式。
但應考慮供電可靠性要求、故障時瞬態電壓、瞬態電流對電氣裝置的影響、對通訊的影響和繼電保護技術要求以及本地的執行經驗等。
我國自2023年以來、城市配電網(上海除外)一般沿用前蘇聯的規定，採用中性點不接地和經消弧線圈接地的執行方式。在配電網發展初期，中性點在採用不接地或經消弧線圈接地是符合我國當時國情的，對保證配電系統供電的可靠性發揮了重要作用。但近年來，隨著我國電力工業的迅速發展，城市配電網的結構變化很大，在配電線路中電纜所佔的比重越來越大，有些城市配電網的電容電流已經達到數百安培，中性點不接地和經消弧線圈接地的執行方式逐漸暴露出一些無法克服的問題。
為了解決中性點不接地和經消弧線圈接地的執行方式的種種弊端，我國有些城市已先後將部分配電網中性點改為經小電阻接地的執行方式。例如上海23 kv電纜網中性點經電阻接地，已有近80年的執行經驗；深圳10 kv配電網由於電纜不斷增加，從2023年開始實施配電網中性點改為經小電阻接地；廣州市區10kv配電網(以電纜為主)中性點也有部分地區改為經小電阻接地的執行方式；；2023年蘇州市新加坡工業園區在20 kv電纜配電網中正式採用中性點小電阻接地方式；北京地區中壓配電網在50年代時期，城市電網改造統一公升壓為10 kv，中性點為不接地或經消弧線圈接地，在2023年前後，還將東城變電站和北城變電站兩個地區10 kv配電網中性點，改為經消弧線圈和電阻並聯接地的執行方式。
截止2023年10月，宣恩電網上網電站共27座；**機容量42.36mw，皆為水電。所有裝機中地調直接排程電廠1座，裝機容量10mw，其餘為縣調直接排程。
恩施電網整體接入500kv系統執行後，宣恩電網結構也發生了極大變化。宣恩電網已形成以110kv網路為中心聯恩施電網，以35kv網路為骨架聯鄉鎮，以10kv網路為基礎輻射使用者的網路結構宣恩電網現有110kv變電站一座，變電容量60兆伏安，110kv線路兩條，分別與220kv旗峰壩變電站和景丰電站相聯形成環網；現有35kv變電站7座，變電總容量36.2mva，35kv輸電線路11條，總長270千公尺，10kv開關站5座；10kv間隔41回，35kv間隔13回。
截止2023年底，宣恩電網變電站情況見表1.
表1 宣恩電網變電站情況
在配電網發展的初期，由於配電線路絕大部分採用架空裸導線供電，對地的電容電流不大，所以35 kv配電系統採取中性點經小電阻接地方式執行。10 kv配電系統採取不接地方式執行。但近些年隨著配電網的高速發展，電纜線路的所佔比重越來越大，使線路電容電流的數值大幅度增加。
據2023年對部分變電站電容電流的實地測量，蓮花壩變電站為了滿足過補償的執行要求只能在每台主變的中性點採用兩台2200 kva的消弧線圈。但在非正常執行方式時(一台變壓器帶35 kv兩條母線)會出現欠補償問題，此時如果發生斷線故障會產生很高的斷線過電壓，威脅裝置的安全執行。針對此種情況在2023年宣恩電力公司就開展了消弧線圈接地方式的研究，經過幾年的調查研究，決定首先在10 kv配電系統採用消弧線圈接地方式執行。
並於2023年宣恩電力公司下發了對境內變電站(電壓等級220 kv/35/10)的35 kv和10 kv配電系統採用消弧線圈接地執行方式。同時對此供電區域內的負荷側變電站進行了消弧線圈接地方式的改造。然後在境內35 kv和10 kv系統陸續進行了消弧線圈接地方式的改造。
供電系統消弧線圈接地補償系統是一項重要的綜合性問題，它不僅涉及到電網本身執行的安全可靠性、過電壓及絕緣水平，而且對通訊干擾、灰身和電氣裝置的安全也有重要影響。因此，它是目前宣恩電網的供電部門需要研究、解決的重要執行問題之一。宣恩電網應從本地區的實際情況出發，充分考慮本地區的配電網結構、供電可靠性、繼電保護的技術要求、電氣裝置的絕緣水平、人身安全、對通訊的影響及執行經驗等方面的綜合因素，參考有關國家標準和其他地區成功的實踐經驗，找出適合宣恩地區配電網供電系統消弧線圈接地補償系統優化方式。
消弧線圈早期採用人工調匝式固定補償的消弧線圈，稱為固定補償系統。固定補償系統的工作方式是：將消弧線圈整定在過補償狀態，其過補程度的大小取決於電網正常穩態執行時不使中性點位移電壓超過相電壓的15%，之所以採用過補償是為了避免電網切除部分線路時發生危險的串聯諧振過電壓。
因為如整定在欠補償狀態，切除線路將造成消弧線圈電容電流減少，可能出現全補償或接近全補償的情況。但是這種裝置執行在過補償狀態當電網中發生了事故跳閘或重合等引數變化時脫諧度無法控制，以致往往執行在不允許的脫諧度下，造成中性點過電壓，三相電壓對稱遭到破壞。可見固定補償方式很難適應變動比較頻繁的電網，這種系統已逐漸不再使用。
取代它的是跟蹤電網電容電流自動調諧的裝置，這類裝置又分為兩種，一種稱之為隨動式補償系統。隨動式補償系統的工作方式是：自動跟蹤電網電容電流的變化，隨時調整消弧線圈，使其保持在諧振點上，在消弧線圈中串一電阻，增加電網阻尼率，將諧振過電壓限制在允許的範圍內。
當電網發生單相接地故障後，控制系統將電阻短接掉，達到最佳補償效果，該系統的消弧線圈不能帶高壓調整。另一種稱之為動態補償系統。動態補償系統的工作方式是：
在電網正常執行時，調整消弧線圈遠離諧振點，徹底避免串聯諧振過電壓和各種諧振過電壓產生的可能性，當電網發生單相接地後，瞬間調整消弧線圈到最佳狀態，使接地電弧自動熄滅。這種系統要求消弧線圈能帶高電壓快速調整，從根本上避免了串聯諧振產生的可能性，通過適當的控制，該系統是唯一可能使電網中原有的功率方向型單相接地選線裝置繼續使用的系統。中國主要產品有自動補償的消弧線圈國內主要有五種產品，分別是調氣隙式，調匝式，調容式，高短路阻抗變壓器式和偏磁式。
對於我國城市配電網中性點接地方式的要求在《城市電力網規劃設計導則》、《3～220kv交流電力工程過電壓保護設計規範》中做出了詳細的規定。對中性點接地方式的分析表明:
⑴配電網中性點接地方式應在確保人身安全和裝置安全的要求下,視不同電壓等級採用不同種接地方式。
⑵自動調諧消弧線圈以快速、準確的對電容電流進行自動跟蹤補償,最大程度確保最小殘流,避免人工調諧的煩瑣和誤差。在消弧線圈串聯電阻接地的原理上,討論消弧線圈併聯電阻接地和中性點經非線性電阻接地的方案。消弧線圈接地系統,在正常運**況下,中性點的長時間電壓位移不應超過額定相電壓的15%。
消弧線圈接地系統故障點的殘餘電流,對未經補償時單相接地故障電流超過30a的3～10kv系統和20kv及以上系統,分別不宜超過10a和5a。必要時可將系統分割槽執行。在實際執行中,消弧線圈應採用過補償執行方式。
如消弧線圈容量不足,允許短時期以欠補償方式執行,但脫諧度不宜超過10%。
1消弧線圈工作原理
消弧線圈的作用是當電網發生單相接地故障後，故障點流過電容電流，消弧線圈提供電感電流進行補償，使故障點電流降至10a以下，有利於防止弧光過零後重燃，達到滅弧的目的，降低高幅值過電壓出現的機率，防止事故進一步擴大。
當消弧線圈正確調諧時，不僅可以有效的減少產生弧光接地過電壓的機率，還可以有效的抑制過電壓的輻值，同時也最大限度的減小了故障點熱破壞作用及接地網的電壓等。所謂正確調諧，即電感電流接地或等於電容電流，工程上用脫諧度v來描述調諧程度v=（ic-il）/ic。當v=0時，稱為全補償，當v>0時為欠補償,v<0時為過補償。
從發揮消弧線圈的作用上來看，脫諧度的絕對值越小越好，最好是處於全補償狀態，即調至諧振點上。但是在電網正常執行時，小脫諧度的消弧線圈將產生各種諧振過電壓。如煤礦6kv電網，當消弧線圈處於全補償狀態時，電網正常穩態運**況下其中性點位移電壓是未補償電網的10~25倍，這就是通常所說的串聯諧振過電壓。
除此之外，電網的各種操作（如大電機的投入，斷路器的非同期合閘等）都可能產生危險的過電壓，所以電網正常執行時，或發生單相接地故障以外的其它故障時，小脫諧度的消弧線圈給電網帶來的不是安全因素而是危害。綜上所述，當電網未發生單相接地故障時，希望消弧線圈執行在遠離諧振點。執行在完全狀態下的消弧線圈一般都會投入阻尼電阻來抑制諧振過電壓，實際執行經驗表明，有良好的收效。
消弧線圈補償原理及執行注意事項
一 消弧線圈補償原理 1 中性點接地方式及優缺點 2 弧光接地的危害 1 單相接地的一般過程 間歇性電弧接地 穩定性電弧接地 金屬性接地 2 弧光接地過電壓及電弧電流 發生單相間歇性弧光接地 弧光接地 時，由於電弧多次不斷的熄滅和重燃，導致系統對地電容上的電荷多次不斷的積累和重新再分配，在非故障相的...
消弧線圈接地系統安裝使用說明書 2019 2 10
1 簡介 我國的配電網絕大多數是中性點不接地電網，單相接地故障是配電網常見的故障之一。隨著配電網規模的擴大和大量採用地下電纜，當發生單相接地故障時，接地電流很大。如果接地電弧不能可靠熄滅，就會迅速發展為相間短路，引起線路跳閘，供電中斷。如果接地電弧發展為間歇性的熄滅與重燃，就會引起弧光接地過電壓，危...
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