消弧线圈自动跟踪补偿装置

1. 消弧线圈的工作原理是什么补偿方式有哪些电力系统一般采用哪种补偿方式为什么

消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流，补偿接地电容电流，使接地电流减小，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到熄灭电弧的目的。

补偿系统的分类
早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，称为固定补偿系统。固定补偿系统的工作方式是：将消弧线圈整定在过补偿状态，其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%，之所以采用过补偿是为了避免电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电压。因为如整定在欠补偿状态，切除线路将造成电容电流减少，可能出现全补偿或接近全补偿的情况。但是这种装置运行在过补偿状态当电网中发生了事故跳闸或重合等参数变化时脱谐度无法控制，以致往往运行在不允许的脱谐度下，造成中性点过电压，三相电压对称遭到破坏。可见固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网，这种系统已逐渐不再使用。取代它的是跟踪电网电容电流自动调谐的装置，这类装置又分为两种，一种称之为随动式补偿系统。随动式补偿系统的工作方式是：自动跟踪电网电容电流的变化，随时调整消弧线圈，使其保持在谐振点上，在消弧线圈中串一电阻，增加电网阻尼率，将谐振过电压限制在允许的范围内。当电网发生单相接地故障后，控制系统将电阻短接掉，达到最佳补偿效果，该系统的消弧线圈不能带高压调整。另一种称之为动态补偿系统。动态补偿系统的工作方式是：在电网正常运行时，调整消弧线圈远离谐振点，彻底避免串联谐振过电压和各种谐振过电压产生的可能性，当电网发生单相接地后，瞬间调整消弧线圈到最佳状态，使接地电弧自动熄灭。这种系统要求消弧线圈能带高电压快速调整，从根本上避免了串联谐振产生的可能性，通过适当的控制，该系统是唯一可能使电网中原有功率方向型单相接地选线装置继续使用的系统。

2. 中性点经消弧线圈接地电力系统的补偿方式

中性点经消弧线圈接地电力系统的补偿方式如下：

中性点经消弧线圈接地方式，是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈，在系统发生单相接地故障时，利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使流过接地点的电流减小到能自行熄弧范围，其特点是线路发生单相接地时，按规程规定电网可带单相接地故障运行2h。

对于中压电网，因接地电流得到补偿，单相接地故障并不发展为相间故障，因此中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性高于中性点经小电阻接地方式。

中性点经消弧线圈接地电力系统介绍：

1、调匝式自动跟踪补偿消弧线圈。

调匝式消弧线圈是将绕组按不同的匝数抽出分接头，用有载分接开关进行切换，改变接入的匝数，从而改变电感量。调匝式因调节速度慢，只能工作在预调谐方式，为保证较小的残流，必须在谐振点附近运行。

2、调气隙式自动跟踪补偿消弧线圈。

调气隙式电感是将铁心分成上下两部分，下部分铁心同线圈固定在框架上，上部分铁心用电动机，通过调节气隙的大小达到改变电抗值的目的。它能够自动跟踪无级连续可调，安全可靠。

其缺点是振动和噪声比较大，在结构设计中应采取措施控制噪声。这类装置也可以将接地变压器和可调电感共箱，使结构更为紧凑。

3、调容式消弧补偿装置。

通过调节消弧线圈二次侧电容量大小来调节消弧线圈的电感电流，二次绕组连接电容调节柜，当二次电容全部断开时，主绕组感抗最小，电感电流最大。

二次绕组有电容接入后，根据阻抗折算原理，相当于主绕组两端并接了相同功率、阻抗为K倍的电容，使主绕组感抗增大，电感电流减小，因此通过调节二次电容的容量即可控制主绕组的感抗及电感电流的大小。电容器的内部或外部装有限流线圈，以限制合闸涌流。

电容器内部还装有放电电阻。

3. 消弧线圈自动跟踪补偿的原理是什么一般用于什么场合

消弧线圈自动跟踪补偿是近些年才出现的，它一般可用于预调式消弧线圈。它满足了无人值班变电站的要求，可明显抑制瞬态过电压和断线过电压，总之，是消弧线圈发展的一个趋势，它必将代替现在的人工调节式。自动跟踪消弧线圈自动跟踪补偿的原理根据其结构的不同而不同，其基本原理就是通过系统已经知道的总对地电容电流，计算消弧线圈需要输出补偿的电感电流大小，然后根据各自结构特点（利用单片机或DSP计算）自动调节某一参数使其输出电感电流自动跟踪上电感电流，实现全补偿。如调容式消弧线圈，就是计算投入电容的组数，高阻抗式和双向晶闸管式就是计算触发角大小，调匝式就是计算消弧线圈投入的匝数等……
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4. 电力系统自动装置原理

在电力学中，谐振的概念如下：当激励电源的频率等于电路的固有频率时，电路的电磁振荡的振幅将达到峰值。在电子与无线电领域，谐振常用于目标电信号的选取。类似地，在电力系统中，谐振也应用于诸多领域。

本文以消弧线圈的自动调谐装置为例，结合其工作原理，阐述在快速熄弧以及电压恢复等方面，谐振得到了怎样的应用。

一、自动调谐指标

小电流接地系统中通常需要加装消弧线圈，其目的在于确保单相接地故障时，消弧线圈能够补偿流经故障点的电容电流，从而降低故障点出现电弧的可能性。

消弧线圈在加装自动调谐装置后，强化了补偿跟随与补偿精度两方面的功能。自动调谐装置会根据系统电容电流大小，自动调节消弧线圈档位，从而确保档位电流与电容电流相匹配；同时装置会按照预先设定的调谐指标，选取能够达到最优调谐效果的档位。

自动调谐指标如下：

（1）残流

定义：电容电流与电感电流之差:IC-IL

国网公司在《变电运维管理规定~消弧线圈运维细则》中指出，安装自动调谐装置的消弧线圈，正常运行条件下，残流应在10A以内。

规定10A的目的在于，考虑到发生间歇性弧光接地的可能性，尽量减少单相接地故障时，流经故障点的电流数值（补偿后的电流）。

同时，值得注意的是，此处的残流特指过补偿状态下（电感电流大于电容电流）的数值。即，调谐装置既要保证系统处于过补偿状态，也要保证过补偿的程度不能过大。

（2）脱谐度

定义：电容电流与电感电流的差值与电容电流之比:(IC-IL)/IC。

同样地，guo网公司在《bian电运维管理规定~消弧线圈运维细则》中规定，安装自动调谐装置的消弧线圈，正常运行条件下，脱谐度应在5%~20%。

从脱谐度的取值范围可以看出，该指标整定时有两点考虑：

1）脱谐度不宜过小。脱谐度表征系统偏离谐振状态的程度。此处谐振特指消弧线圈与系统对地电容之间的串联谐振，该谐振会带来中性点过电压；因此过小的脱谐度增大系统发生串联谐振的风险。

2）脱谐度不宜过大。与根据残流整定原理类似，在脱谐度过大，补偿程度过深时，瞬时单相接地故障后，电弧熄灭速度与系统电压恢复速度较慢，不利于系统的稳定运行。

5. 消弧线圈调节方式调匝式和调相的区别

调匝式消弧线圈是指消弧线圈工作的一种调节方式，根据调节的匝数抽头来改变对系统输出的感性补偿电流。
消弧线圈分很多种调节方式：调匝式，调容式，偏磁式也叫励磁式，相控式，高短路阻抗式等