自动跟踪补偿消弧线圈脱谐度问题的探讨

1、自动跟踪补偿消弧线圈脱谐度问题的探讨陈 锐（广东省电力试验研究所，广东 广州 510600）Discussion on Off-resonance Degree in Arc-suppressing Coil with Automatic Tracking and CompensationCHEN Rui(Guangdong Power Test & Research Institute. Guangzhou 510600, China)ABSTRACT: This paper explained the concept of off-resonance degree and the

2、requirements in correlative standard. It was not suitable for the arc-suppressing coil with automatic tracking and compensation that it should be over-compensation, witch was origin from the tradition arc-suppressing coil. The authors also analyzed the influence of off-resonance degree in the preset

3、 and the post-set arc-suppressing coil, and bring suggestion on the operation mode of difference type of arc-suppressing coil.KEY WORDS: arc-suppression coil; off-resonance degree; neutral grounding; preset arc-suppressing coil; post-set arc-suppressing coil;摘要：本文解释了脱谐度的概念，介绍了相关标准中对脱谐度的要求，提出不能以传统的无自

4、动跟踪补偿的消弧线圈必须过补偿来要求自动跟踪补偿消弧线圈。作者同时分析了脱谐度对预调式与随调式消弧线圈的影响，并提出不同类型的消弧线圈在各种状态下的运行建议。关键词：消弧线圈；脱谐度；中性点接地；预调式；随调式0 引言近年来配电网中性点接地技术在国内有着较广泛的发展，以原有无自动跟踪补偿功能的消弧线圈为基础发展的自动跟踪补偿消弧线圈成套装置有效地改进了消弧线圈，更好地体现了谐振接地方式的优点，在我国配网中应用越来越广泛。同时，出现的各种类型的自动跟踪补偿消弧线圈也有着完全不同的原理及控制方式。可是目前有些教材、运行规程和思维还停留在对传统无自动跟踪补偿的消弧线圈的认识上，如必须采用过补偿方式，

5、这对自动跟踪补偿的消弧线圈是否还适用？特别突出的问题是随着线路的加长，电容电流的增加，容量不足的情况越来越多，能否让消弧线圈继续欠补偿运行，以及不同类型的消弧线圈在脱谐度的设置及特点有何不同？都给运行维护人员带来了许多困扰。本文对这些问题做了一些探讨。1 脱谐度的概念脱谐度定义为，式中：为系统单相接地电容电流；为消弧线圈输出的补偿电流。当时，为过补偿；当时，为全补偿；当时，为欠补偿。其中是构成残流的主要部分，残流是指谐振接地系统发生单相接地时，经消弧线圈补偿后流过接地点的全电流，是影响消弧补偿效果的重要指标。由于消弧线圈能补偿系统单相接地电容电流的工频分量，并降低故障点熄弧后恢复电压上升的速度

6、，所以有利于接地电弧的熄灭，并降低高幅值间歇性电弧接地过电压出现的概率。其中脱谐度越小，恢复电压上升越缓慢。因此就减少残流、避免恢复电压上升过快来讲，越小越好。但是，由于老式不可自动调节的消弧线圈无防止谐振的措施，则不宜工作在全补偿状态，因为在此状态运行时，电网不对称电压很有可能会在中性点造成较大的位移电压，甚至造成串联谐振，影响电网正常运行。因此，又必须综合考虑确定适当的脱谐度。所以对于消弧线圈的脱谐度必须有以下两点原则：一方面需满足残流对消弧效果的影响，另一方面脱谐度又必须满足要避免消弧线圈在各种情况下不能发生串联谐振危害系统安全。2 标准对脱谐度设定的要求按照最新颁布的DL/T10572

7、007自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件中对脱谐度设定的规定如下：“装置应能设定脱谐度（或补偿状态及最大残流），在保证不引起系统串联谐振和满足残流要求的情况下，装置应能实现系统需要的各种补偿运行方式。一般以过补偿为宜。”根据以上的规定，有以下几点：a. 装置应能设定脱谐度；此条规定装置能设定脱谐度、最大残流，以适应不同运行要求的需要。由于自动跟踪补偿的消弧线圈都有控制消弧线圈行为的控制器，此部分可在控制器中进行该项设定。b. 在保证不引起系统串联谐振和满足残流要求的情况下，装置应能实现系统需要的各种补偿运行方式；从此点已经可以看出，自动跟踪调节的消弧线圈应具有可以运行在各种补偿方式下的能力，

8、特别是在容量不足时，但前提是必须满足前文的两点原则。c.一般以过补偿为宜虽然可以运行在各种补偿状态下，但还是建议在容量满足的情况下采用过补偿。在此需注意的是，对于传统无自动跟踪补偿的消弧线圈，过补偿是其防谐振所采取的必要措施，欠补偿时须退出运行。综合标准对自动跟踪补偿消弧线圈的脱谐度的要求，已经比传统无自动跟踪补偿的消弧线圈的要求要高，特别是能设定脱谐度和能运行在各种补偿运行方式下。3 脱谐度对不同类型消弧线圈的影响按照分类，目前普遍使用的自动跟踪调节消弧线圈可分为预调式和随调式两种，预调式包括如调匝式、调容式等，其主要特点为消弧线圈使用档位结构，利用机械机构进行调节，速度较慢，需预先调节与系

9、统电容对应的电感，同时为防止产生串联谐振，一般配置有阻尼电阻。在接地发生时需要短接阻尼电阻。随调式主要以高短路阻抗变压器式为主，其特点为使用可控硅等电力电子器件，无级调节，速度较快，在发生接地时才立即调整至对应的电感，无需使用阻尼电阻。这两种类别的消弧线圈的工作特点差异较大，脱谐度对其影响也不相同，分析如下：3.1、脱谐度设定的含义不同由于预调式普遍存在档位的特点，对应的档位即对应着固定的补偿电流，随着电容电流的变化，其脱谐度是与其所在的档位有关的。在设定时通常只能要求脱谐度的绝对值范围或只能选择过补偿或欠补偿。如此时系统电容电流为30A，设定的脱谐度范围为10以内，此时所在的档位对应的补偿电

10、流为32A，则此时的脱谐度为：预调式在保证过补偿的情况下，通常选择是测量电容电流的高一档的档位，但如果高一档的档位令残流增大过多，则有可能选择欠补偿的低一挡档位。随调式的特点是可输出无档位和无级差的电流，所以其脱谐度的值是可以直接设定的，消弧线圈将按照设定的脱谐度进行补偿。如设置脱谐度为过补偿5%时，此时电容电流为30A，则在发生单相金属性接地时消弧线圈将补偿。3.2防止谐振措施与脱谐度的关系不同预调式由于采用预调节的方式，所以其防止谐振措施是配置阻尼电阻，阻尼电阻值的选择是影响中性点位移电压避免超标的重要因素。从公式可以看出，要使中性点位移电压不超标（一般要求在额定相电压的15以内），在系统

11、不平衡度和系统额定相电压不变的情况下，只能增大脱谐度和增大阻尼率，其中消弧线圈的档位位置会影响脱谐度，阻尼电阻值会影响阻尼率。一般的重点是放在了阻尼电阻的计算上，其值需结合脱谐度的设定及不同系统中的各种状态的数据进行分析计算，而且随着变电站的变化，电容电流的增大，该电阻值也需经常进行计算校核。只有准确合适的值才能令预调式消弧线圈工作在欠补偿、全补偿、过补偿的三种状态下。随调式在系统正常时为关断可控硅，其状态是远离谐振点的，只有发生故障时才令可控硅导通，所以其无需配置阻尼电阻，相对来说简单许多。3.3对判断接地结束措施的影响不同谐振系统中，系统单相接地消失后，消弧线圈必须立刻退出补偿状态，否则，

12、系统从接地故障时的消弧线圈与系统对地电容的并联谐振状态转变到消弧线圈与系统对地电容的串联谐振状态，会产生危险的谐振过电压。所以任何自动跟踪补偿消弧线圈都需采取判断接地结束的措施，这是往往给忽略的重要问题。预调式的措施为在中性点电压下降后判断为接地结束再重新投入阻尼电阻，但往往出现中性点电压不能快速衰减降低至返回电压以下时，阻尼电阻不能投入，从而造成“虚幻接地”现象。简单说这种依靠自发方式的调匝式消弧线圈的接地退出判断措施，是一种“被动式”判断，无法可靠地避免串联谐振。所以预调式不能设置太低的脱谐度，以防止在接地结束后且阻尼电阻未投入前无法正常退出补偿的情况。随调式消弧线圈接地退出的判断措施一般

13、通过此种消弧线圈的灵活控制、动态调节、可带负荷调节的特点来设计，通常为在判断中性点电压变化后会主动施加判据来验证，简单来说即可以实现“主动式”判断，基本与消弧线圈的脱谐度是无关的，可以有效地避免串联谐振现象。综合以上三点，列表于表1，并结合分析，提出了对不同类型的消弧线圈在各种状态下的运行建议，见表2。表1 脱谐度对预调式与随调式消弧线圈影响的比较表项目预调式随调式设定的含义无法对脱谐度设定固定值，只能约束范围可以设定固定值防止串联谐振措施与脱谐度有关，需计算阻尼电阻值与脱谐度无关，无需阻尼电阻对判断接地结束的措施与脱谐度有关，被动式与脱谐度无关，主动式表2 不同类型的消弧线圈在各种状态下的运

14、行建议项目固定式预调式随调式欠补偿不可需校核可全补偿不可需校核可过补偿可可可4 结论a. 随着技术进步及发展，目前自动跟踪补偿消弧线圈都应能满足各种补偿方式的需求而不会对系统造成危害，不宜再用传统无自动跟踪补偿的消弧线圈的过补偿进行约束，特别对于容量不足的情况下，也可以投入欠补偿运行。b. 预调式消弧线圈需对能否在欠补偿及全补偿的情况下运行进行校核，相比下随调式可以更简单地实现对脱谐度的控制，虽说以过补偿为宜，但其防止谐振的措施和判断退出的措施完善，甚至可以考虑实现全补偿。参考文献1. DL/T 620-1997, 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合S.2. DL/T 1057-2007, 自动跟踪补偿消