消弧线圈补偿原理及运行注意事项
一、消弧线圈补偿原理
(1) 单相接地的一般过程
间歇性电弧接地——稳定性电弧接地——金属性接地
(2)弧光接地过电压及电弧电流
发生单相间歇性弧光接地（弧光接地）时，由于电弧多次不断的熄灭和重燃，导致系统对地电容上的电荷多次不断的积累和重新再分配，在非故障相的电感—电容回路上引起高频振荡过电压。对于架空线路，过电压幅值一般可达3.1～3.5倍相电压，对于电缆线路，非故障相的过电压可达4～71倍。
弧光接地时流过故障点的电弧电流为高频电流和工频电流的和，在弧光接地或电弧重燃的瞬间,已充电的相对地电容将要向故障点放电,相当于RLC 放电过程，其高频振荡电流为：
t e C
L U i t ωδsin -=
其中：U 为相电压，δ＝R/2L ，ωo ＝1／，≈ωo （在输电线路中） 过渡过程结束后，流过故障点的电弧电流只剩下稳态的工频电容电流。 (3)弧光接地的危害
A 、 加剧了电缆等固体绝缘的积累性破坏，威胁设备安全；
B 、 导致烧PT 或保险熔断；
C 、 导致避雷器爆炸；
D 、 燃弧点温度高达5000K 以上，会烧伤导线，甚至导致断线事故；
E 、 电弧不能很快熄灭，在风吹、电动力、热气流等因素的影响下，将会发展成为相间弧光短路事故；
F 、 电弧燃烧时会直接破坏电缆相间绝缘，导致相间短路事故的发生；
G 、 跨步电压高，危及人身安全；
H 、 高频电流对通讯产生干扰。 (4)工频接地电流与电弧间的关系
A 、在接地的电容电流的允许值是小于30A 。而20-63KV 的系统承受过电压的能力较差，所以，它的接地的电容电流的允许值是小于10A 。
B 、相同大小（小于10A ）的容性残流和感性残流均可起到消弧作用，所以当消弧线圈容量不足时，可采用前补偿调谐。
C 、补偿度（Ic
I k L
）过大，系统残流超过可能超过10A ，可维持电弧燃烧，所以补偿度不宜过大。 3、消弧线圈补偿原理
消弧线圈利用流经故障点的电感电流和电容电流相位差为180°，补偿电容电流减小流经故障点电流，降低故障相接地电弧两端的恢复电压速度，来达到消弧的目的。
(1)消弧线圈补偿原理
消弧线圈补偿原理图
如图所示，在正常情况下，三相电压是基本平衡的。由于各种原因，系统发生单相（例如Ａ相）接地故障，破坏了原有的对称平衡，系统将产生接地电容电流IC ，消弧圈在当时系统中性点相电压的作用下，将产生电感电流IL 它们各自的流动方向如图１所示。从向量图中，可以看出，ＩL 与ＩC 相差１８０°，所以是起相互抵消的作用。
U C ’
U B ’ I CC ’
I CB ’
单相接地向量图
当系统未发生单相接地时，根据电工原理可以知道，在对称情况下，各相对地电压相等，在这些电压作用下，各相对地电容产生的电容电流ＩCA ＝ＩCB ＝ＩCC ＝ＩCO ，分别越前于ＵA 、ＵB 、ＵC 电压的９０°。当发生单相接地故障时（例如Ａ相金属性接地）相当于在故障相上，加一个与ＵA 大小相同，但方向相反的相电压—Ｕφ，则故障相对地电压ＵA ＝０，而中性点对地电压升高到相电压，其他两相对地电压升高倍，即Ｕ′B ＝Ｕ′C ＝U φ，在Ｕ′B 、Ｕ′C 电压的作用下，所产生的电容电流Ι′CB 、Ι′CC 分别越前于Ｕ′B 、Ｕ′C 电压的９０°，其相量和ＩC 即为流过A 相故障点的电容电流。它的大小是正常时一相对地电容电流的３倍，方向滞后于A 相正常时电压９０°。
A 、单相接地后，故障相对地电压为零，中性点电压升高为相电压，健全相相电压升高倍，而电源电动势及线电压对称，且10~35KV 负荷为对称
性负荷，仍为对称系统，所以中性点不接地及经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，可带故障运行，保证用户的持续供电。
B 、故障点的电容电流大小是正常时一相对地电容电流的３倍，方向滞后于故障相正常时电压９０°。 (2)不同接地系统单相接地线路电流情况
A 、经小电阻接地系统，发生单相接地故障时，故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大得多，而且两者零序电流相差180°，根据这一原理（零序电流原理、零序功
率原理），可以采用电流元件
快速区分出接地故障线路。 B 、中性点经小电阻接地
系统是利用零序电流及零序功率原理进行快速选线的，当该系统中运行消弧线圈时，因消弧线圈改变了系统电容电流的分布，
造成了选线正确率的下降，所以当这两个不同接地系统间进行负荷调整前，必须先停用调整线路的消弧线圈。
4、消弧线圈引起的中性点位移电压
ÙC
ÙB ÙA
O
中性点位移电压原理图
根据 “地”接点O 的节电电压方程：
0)()()(321=++++++∙
∙∙∙∙∙∙O L O C O B O A U Y U U Y U U Y U U Y
可得：
jd
U jd U G G L
j C C C j C C C j U U bd
A C
L A
O --
=--=++-++++-=∙
∙∙
∙
ννρωωααω31)()(321322
1 3
%
152
2
0e
bd
U d
U U ≤+=
ν
式中：ρ——称为电网的不对称度，其值与导线的排列形式，是否有地线及是否换位等因素 有关。通常架空线的不对称度ρ值为0.5%～1.5%，个别情况可达2.5%及以上，电缆线路的ρ值约为0.2%～0.5%。若电网三相对地电容相等，则ρ＝0，V N ＝0。
ν——为补偿电网的脱谐度。 k ——为补偿电网的补偿度。
d ——为补偿电网的阻尼率。正常架空线路的阻尼率d 约为3%～5%，线路污染受潮，d 可增至1. 0%；电缆线路d 约为2%～4%，绝缘老化时，可增至10%。
bd U ——为电网的不对称电压，是中性点不接地电网(无消弧线圈) 因三相对地电容不等而引起的中性点位移电压。
中性点位移电压相量图
A 因中性点不接地电网三相对地电容不等，产生不对称电压；
B 接于B 相的备用电缆增加了电网不对称程度，加大了不对称电压（线路特别是电缆线路临时由运行线路充电时，应分别接入三相）；
C 系统运行方式或消弧线圈变化时，造成中性点电压发生变化，可能引起假接地；
D 消弧线圈中的阻尼绕组可有效减小中性点位移电压；
E 经小电阻接地系统中性点位移电压很小；
F 通过调节消弧线圈分头，可调整系统三相电压平衡；
G 因消弧线圈的补偿电流是已知的，所以利用不同补偿电流时的，中性点电压位移可计算系统总的电容电流，以及脱偕度，自动补偿消弧线圈就是利用这一原理进行自动补偿的。
