消弧线圈各种补偿方式的分析和应用

消弧线圈自动跟踪补偿技术综述引言消弧线圈是电力系统中常见的一种设备，用于保护电力设备和系统免受电弧故障的影响。

然而，由于电力系统中的故障和变化，消弧线圈经常需要进行调整和补偿，以保证其性能和稳定性。

本文将综述消弧线圈自动跟踪补偿技术的研究进展，包括原理、方法和应用。

一、消弧线圈及其工作原理1.1 消弧线圈的定义消弧线圈是一种用于限制和控制电力系统中电弧故障影响范围的设备。

它通过产生磁场来限制电流，并将故障电流引导到地面或其他安全位置。

1.2 消弧线圈的工作原理消弧线圈通过利用磁场的作用来实现对电流的控制。

当电流超过设定值时，消弧线圈会产生一个磁场，使得故障电流被引导到地面或其他安全位置。

这样可以避免故障扩大和对设备和系统的损害。

二、消弧线圈自动跟踪补偿技术的研究进展2.1 自动跟踪技术的概述自动跟踪技术是指利用传感器和控制系统实现对消弧线圈的自动调整和控制。

通过实时监测电力系统状态和故障情况，自动跟踪技术能够及时调整消弧线圈的参数，以保证其工作效果和稳定性。

2.2 消弧线圈自动补偿技术的原理消弧线圈自动补偿技术是指利用反馈控制原理对消弧线圈进行补偿，以达到更好的控制效果。

通过监测电流、电压等参数，并根据预设的补偿算法进行计算和调整，可以实现对消弧线圈的自动补偿。

2.3 消弧线圈自动跟踪补偿技术的方法2.3.1 传感器监测方法传感器监测方法是利用传感器对电流、电压等参数进行实时监测，并将监测结果反馈给控制系统。

通过分析监测数据，控制系统可以实现对消弧线圈的自动调整和补偿。

2.3.2 控制算法方法控制算法方法是指利用数学模型和控制算法对消弧线圈进行自动调整和补偿。

通过建立电力系统的数学模型，并设计合适的控制算法，可以实现对消弧线圈的自动跟踪补偿。

2.4 消弧线圈自动跟踪补偿技术的应用消弧线圈自动跟踪补偿技术在电力系统中具有广泛的应用前景。

它可以提高电力系统的稳定性和可靠性，减少故障对设备和系统的损害。

消弧线圈调节方式优缺点及说明自动跟踪补偿消弧线圈装置可以自动适时的监测跟踪电网运行方式的变化，快速地调节消弧线圈的电感值，以跟踪补偿变化的电容电流，以保证系统发生单相接地故障时能够有效抑制引故障电流引起的谐振过电压及接地弧光的危害。

自动跟踪补偿消弧线圈按改变电感方法的不同，大致可分：调匝式，调容式，调励磁式（偏磁式）等几种常见的调节形式。

一、调匝式1、工作原理：调匝式消弧线圈是在消弧线圈设有多个抽头，采用有载调压开关调节消弧线圈的抽头以改变电感值。

在电网正常运行时，微机控制器通过实时测量流过消弧线圈电流的幅值和相位变化，计算出电网当前方式下的对地电容电流，根据预先设定的最小残流值或失谐度，由控制器调节有载调压分接头，使之调节到所需要的补偿档位，在发生接地故障后，故障点的残流可以被限制在设定的范围之内。

正常运行采用过补偿方式，消弧线圈接地回路串接阻尼电阻。

2、优点：电感基本上为线性电抗值稳定，铁芯和线圈结构稳定使用寿命长,无非线性谐波干扰,无噪音,可制作很大容量,结构简单，运行可靠有丰富的运行经验,使用量大。

同时因其属预补偿工作方式，即在系统正常运行时，消弧线圈根据控制器的测量计算以投到最佳档位，当系统发生单相接地故障时，消弧线圈对地产生的补偿电流和系统中的故障电流几乎同时发生，因此补偿到位时间最快。

另外调匝式消弧线圈属于机械性调节，当其调到最佳状态时，档位就已固定不动了，当系统发生单相接地故障时，消弧线圈可以不受任何因素的影响达到最佳的补偿效果。

在所有的调节方式中调匝式消弧线圈在故障发生的一瞬间的补偿稳定性最强，且不受控制部分的影响。

3、缺点：调匝式消弧线圈属于有极调节，补偿时有一定极差电流，但不过可以根据提前设计，将档位细分，使极差电流控制在5A以内，甚至更小（国标要求系统补偿后残流不许大于5A）。

另外预调节方式的工作状态，在系统下常运行时会对系统的脱谐度有一定的影响，但可以配套合理的阻尼电阻装置。

消弧线圈⼯作原理及应⽤消弧线圈⼯作原理及应⽤⽬录摘要 (2)⼀、引⾔ (3)⼆、消弧线圈作⽤原理与特征 (4)三、消弧线圈⾃动补偿的应⽤ (7)四、消弧线圈接地系统⼩电流接地选线 (8)五、消弧线圈的故障处理⽅法与技术 (11)六、结束语 (13)参考⽂献 (14)谢辞 (15)摘要本⽂通过对配电系统中性点接地⽅式和配电⽹中正常及发⽣故障时电容电流的分析，阐述了中性点经消弧线圈接地⽅式在⽬前配电⽹系统中应⽤的必要性，并从消弧线圈的⼯作原理，使⽤条件，容量选择，注意事项和故障处理等⽅⾯进⾏了探讨，同时也对⽬前国内消弧线圈装置进⾏了简单介绍。

关键词：接地；中性点；消弧线圈；电弧；补偿；⼀、引⾔⽬前，在我国⽬前配电⽹系统中，单相接地故障是出现概率最⼤的⼀种，并且⼤部分是可恢复性的故障，6~35 kV电⼒系统⼤多为⾮有效接地系统，由于⾮有效接地系统的中性点不接地，即使发⽣单相接地故障，但是三相线电压依然处于对称状态,所以仍能保持不间断供电，这是中性点不接地系统电⽹的⼀⼤优点，但当供电线路较长时,单相接地电流容易超过规范规定值，造成接地故障处出现持续电弧,⼀旦不能及时熄灭，可能发展成相间短路；其次，当发⽣间歇性弧光接地时，易产⽣弧光接地过电压，从⽽波及整个电⽹。

为了解决这些问题，选择在系统中性点装设消弧线圈接地已经被证实是⼀项有效的措施，对电⽹的安全运⾏⾄关重要。

⼆、消弧线圈作⽤原理与特征2.1各类中性点接地⽅式及优缺点介绍我国⽬前中性点的运⾏⽅式主要有两种：a)中性点直接接地系统直接接地系统主要⽤在110KV及以上的供电系统和低压380V系统。

直接接地系统发⽣单相接地故障时由于故障电流较⼤会使继电保护马上动做切除电源与故障点回路。

中性点直接接地系统的优点是发⽣单相接地时，其它⾮故障相对地电压不升⾼，因此可节省⼀部分绝缘费⽤，供电⽅式相对安全。

其缺点是发⽣单相接地故障时，故障电流⼀般较⼤，要迅速切除故障回路，影响供电的连续性，从⽽供电可靠性较差。

在6~35kV 的电力系统中，供电电流会随着用户用电量的变化随时发生变化，当单链接电流大小超过限值时，就会产生电弧，进而影响电气设备的正常运行，甚至是损坏电器设备，为了达到降低或消除电弧，在电力供电网络系统中通常需要安装消弧线圈，即在中性点处通过消弧线圈接地，电网在此装置的补偿运行方式下工作可有效降低电弧所带来的损害。

下面对中性点经消弧线圈接地的原理进行简要介绍。

配电网络系统线路中中性点不直接接地，而是通过串联电感线圈后接地。

这种消弧方式其实是一种电流补偿装置，也就是一个维持平衡的过程，我们可以采取不同的补偿方式在电路中得到应用。

一般有三种，即完全补偿、欠补偿和过补偿，具体如下。

1完全补偿完全补偿就是要使电感电流I L 与接地电容电流I C 相等，在这种情况下接地点的电流几乎为零，因此在该种补偿方式下理论上不会产生电弧，也就不会出现弧光过电压状态，也就不存在电弧危害了，所以，从理论上来讲完全补偿方式是一种理想的补偿范式。

但是这种状态是一种理想状态，通常情况下并不能实现，在供电系统正常运行时，电感电流和接地电容的电流总是会出现不相等的情况，电源中性点和地面之间就会形成点位的偏移，形成电压，从而使得中性点消弧线圈和接地电容共同形成一个串联回路（见图1和图2）。

消弧线圈与接地电容构成消弧线圈接地系统W 相金属的串联电路性接地的简化等值电路图1图2应用戴维南定理，图3中的U̇N 等于消弧线圈从中性点断开后，中性点的电压，由式（1）确定：U N =U ̇U Y 1+U ̇V Y 2+U ̇W Y 3Y 1+Y 2+Y 3（1）式（1）中：Y 1=ωc 1；Y 2=ωc 2；Y 3=ωc 3；线路经完全换位后，c 1、c 2、c 3差别很小，U ̇N 数值较小。

在发生全补偿时，消弧线圈的感抗与三相对地电容容抗相等。

在U̇N 的作用下，图3所示的电路构成串联谐振，回路电流为I=U NR（2）中性点电位为U 0=LX L =U N RX L （3）消弧线圈的感抗通常是比较大的，而线圈的电阻此时相对比较小，在U N 不大的情况下中性点处电位U 0仍然会很高，U 0将在串联谐振回路中产生很大的电压落差，从而导致电源中性点对地电压迅速的升高，引起电压过量，这是不允许的，因此在实际中完全补偿方式，不是很适用。

消弧线圈过补偿零序电压零序电流的角度消弧线圈过补偿零序电压零序电流的角度在电力系统中，消弧线圈是一种被广泛应用于中性点接地系统中的电气设备。

其作用是通过降低零序电压和零序电流，减少电力系统中的不对称烧损和故障率。

这不仅有助于提高电力系统的可靠性和稳定性，还可以减少对设备的损害，延长其使用寿命。

要理解消弧线圈过补偿零序电压零序电流的角度，首先需要了解什么是零序电压和零序电流。

零序电压是指在三相电力系统中，三相电压之间的对称性差异所产生的一种额外电压。

而零序电流则是在系统中存在地故障时，由于电力系统的非对称性引起的一种额外电流。

消弧线圈通过提供与地电流相等且相反的电流来进行零序电压和零序电流的补偿。

这种由消弧线圈产生的电流能够与系统中的零序电流相抵消，从而减少系统中的不对称烧损和电力设备故障率。

消弧线圈对于限制地故障电流的增长具有重要作用，防止故障电流扩散到其他部分的电力系统。

然而，在实际应用中，消弧线圈过补偿零序电压零序电流的角度是需要经过仔细调整和评估的。

消弧线圈的补偿效果与其与系统的电气参数相关，包括电感和阻抗等。

在使用消弧线圈进行零序电压和零序电流补偿时，需要考虑到系统的特性和运行情况，以确保达到最佳的补偿效果。

消弧线圈的角度设置是关键的一步。

一般情况下，消弧线圈的角度设置为90度。

这是因为在较低的角度下，过补偿的效果会减弱，而在较高的角度下，则容易引起的一些不良的负面影响，如共振和过电压等。

在实际应用中，将角度设置为90度可以平衡过补偿和不足补偿之间的关系，实现最佳的补偿效果。

消弧线圈过补偿零序电压零序电流的角度是非常重要的，对于电力系统的可靠性和稳定性有着重要的影响。

通过正确设置消弧线圈的角度，并结合电力系统的实际情况和运行参数，可以实现最佳的补偿效果，减少设备的损害，提高系统的可靠性和稳定性。

个人观点和理解：根据我的个人观点和理解，消弧线圈过补偿零序电压零序电流的角度设置是一个非常细致和复杂的过程。

浅谈消弧线圈的在电网中的应用和运行维护作者：曹凤霞来源：《机电一体化》2014年第01期【摘要】消弧线圈广泛应用于110kV及以上的中性点非直接接地的电力系统中，本文简单介绍了消弧线圈的装设目的、补偿方式、基本结构、安装位置、启运验收、运维操作、故障异常处理等内容。

【关键词】消弧线圈；补偿方式；运行维护；故障异常处理1 关于消弧线圈的基本知识1.1 消弧线圈的装设目的电力系统发生单相接地故障时，中性点装设的消弧线圈会产生电感电流，该电流与流经接地点的电容电流在相位上相差180°，两者相互作用，使电容电流减小。

可以防止接地故障电流过大，在接地点产生间歇性电弧，引起高频振荡过电压。

防止过电压造成PT烧坏、避雷器爆炸、损坏电缆绝缘引起相间短路事故，影响电网安全运行。

所以在我国当35kV、10kV电网发生单相接地故障时，接地电容电流超过10A，3～6kV电网超过30A时，就在系统中性点装设消弧线圈，补偿接地故障时的容性电流，使接地时故障电流减小，减少弧光接地的几率，保证电网安全可靠运行。

1.2 消弧线圈的补偿类别消弧线圈一般有欠补偿、全补偿和过补偿三种不同的补偿方式。

（1）欠补偿：当消弧线圈的感抗大于线路容抗时，接地点的电感电流小于电容电流，补偿后的剩余电流中含有有功分量，也含有容性无功电流分量，剩余电流相位超前中性点零序位移电压，一旦电网发生因故障或改变运行方式，一部分线路退出运行后，系统中电容电流就会减少，就可能形成全补偿或接近全补偿的情况，使电网处于串联谐振状态，不能正常运行，因此电网通常不采用这种补偿方式。

（2）全补偿：当消弧线圈的感抗等于线路容抗时，接地点的电感电流等于电容电流，并且方向相反，两者完全抵消，剩余电流中仅剩数值很小的有功分量，并且相位与中性点的零序位移电压同相，此时电网处于谐振状态，不能正常运行，因此也不采用这种补偿方式。

（3）过补偿：当消弧线圈的感抗小于线路容抗时，接地点的电感电流大于电容电流，此时剩余电流中主要含有感性无功电流分量，它的相位滞后于中性点的零序性位移电压，流过故障点的电流减小，故障相接地电弧两端电压恢复速度变慢，使接地电弧易于熄灭。

消弧线圈作用及补偿方式消弧线圈是一种用于电力系统中的重要设备，它的作用是消除系统中的电弧现象，并通过提供补偿电流来保护设备和系统。

电弧是指在电力系统中由于电气设备运行过程中产生的低阻抗路径导致的电流突然增大，产生的高温和高能量放电现象。

电弧不仅会对设备造成损坏，还会产生火灾和爆炸等安全隐患。

因此，消弧线圈的作用是非常重要的，它可以及时消除电弧并保护设备的安全运行。

消弧线圈的基本原理是通过产生磁场，将电弧的能量转化为电能，从而达到消除电弧的目的。

当电弧发生时，消弧线圈产生的磁场将电弧能量吸收和存储，然后通过自身感应电动势的作用将电能释放出来。

这样，消弧线圈可以将电弧的能量转化为无害的能量并消除电弧的持续时间。

消弧线圈的效果可以通过以下几个方面来衡量：1.消除电弧时间：消弧线圈能够迅速地将电弧能量吸收并存储起来，然后通过释放能量的方式将电弧消除。

因此，消弧线圈能够显著减少电弧的持续时间，从而降低电弧带来的损害。

2.保护设备和系统：消弧线圈的作用是消除电弧，从而保护设备和系统的安全运行。

它可以有效地防止设备由于电弧导致的损坏，延长设备的寿命。

3.提高系统可靠性：消弧线圈可以快速地消除电弧，避免电弧引起的系统故障，提高系统的可靠性和稳定性。

为了提高消弧线圈的性能和效果，常常需要采取一些补偿措施。

补偿方式主要包括：1.线圈结构的优化：优化消弧线圈的结构设计，例如增加线圈的匝数、改善线圈的互感耦合系数等，可以提高消弧线圈的效果和功率。

2.增加辅助设备：可以增加一些辅助设备来提高消弧线圈的消弧效果。

例如，可以通过设置消弧线圈的外骨架或附加其他消弧装置来增加消弧线圈的消弧能力。

3.控制策略的优化：通过优化控制策略，例如控制电压、电流等参数，可以有效地提高消弧线圈的效果和响应速度。

4.综合应用其他技术：可以综合应用其他技术来提高消弧线圈的效果。

例如，结合电弧检测、电弧引爆机构等技术，可以实现更加精确和自动化的消弧控制。

解决该问题的一般做法是，在电网中性点装设消弧线圈，利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减少，实现自动熄弧，保证继续供电。

消弧线圈补偿方式分过补偿、全补偿和欠补偿3种方式。

(1) 全补偿方式是指补偿后电感电流等于网络电容电流，接地点残流为0，即ICΣ= IL 。

从消除故障点的电弧，避免出现弧光过电压的角度来看，此种补偿方式是最理想的，但从其他方面看，则又存在严重的缺点。

在全补偿时，ωL=1/3ωCΣ，正是电感L和三相对地电容3CΣ对50Hz交流串联谐振的条件。

在正常情况下，如果架空输电线的三相对地电容不完全相等，则电源中性点对地之间就产生电压偏移，根据戴维南定理，可计算其中性点的电压;此外，在断路器合闸过程中，当三相触头不同时闭合时，也将短时出现一个数值更大的零序分量电压。

上述情况下出现的零序电压，都是串联于L和3CΣ之间的，该零序电压在串联谐振回路中产生很大的电压降落，从而使电源中性点对地电压严重升高。

因此，在实际应用中不能采用该种补偿方式。

(2) 欠补偿方式是指补偿后电感电流小于网络电容电流，接地点残流为容性，即ICΣ＞IL 。

在该种补偿方式下，当系统的运行方式发生改变时，如某个元件或某条输电线路被切除，在系统电容电流减小的情况下，很可能出现IC Σ和IL电流相等的情况，发生串联谐振过电压。

因此，该种补偿方式一般也很少被采用。

(3) 过补偿方式是指补偿后电感电流大于网络电容电流，接地点残流为感性，即ICΣ＜IL 。

采用该种补偿方式，可以有效避免系统发生串联谐振过电压的问题，在实际运行中获得了广泛的应用。

但是，采用过补偿方式时，流经故障线路的零序电流将大于线路本身的电容电流，而电容性无功功率的实际流动方向是由母线指向线路，所以，无法利用故障时和正常运行时的功率方向的差别来判别故障线路；另外，由于过补偿度不大，为输电线的选线及故障测距均带来困难。

但是，考虑到系统的安全运行及中性点的对地电压，经消弧线圈接地系统，选取过补偿方式较好。