线路接地情况下接地变消弧线圈原理研究

摘要：本文主要目的是研究线路接地情况下接地变消弧线圈原理。首先分析消弧线圈的作用，在此基础上，对接地变消弧线圈的工作原理、电网瞬间单相接地故障产生的原因进行分析，最后分析安装接地变压器的原因以及接地变压器的特征。为了安装消弧线圈促使其线路接地，需要安装一个接地变压器，建立中性点接地体系。基于此，通过对上述内容进行分析，为工作人员提供理论参考。

关键词：线路接地情况;接地变;消弧线圈

前言

在配电网系统中很容易出现单相接地故障，使整个电网系统不能正常运行。为有效解决这一问题，工作人员采用消弧线圈接地的方式，在35kV变电站中，主变压器处于不接地工作状态，因此，为了安装消弧线圈使其线路接地，还需要安装一个接地变压器，建立中性点接地体系，才能保证配电网可以正常、稳定的运行。

1. 消弧线圈的作用

消弧线圈的作用是配电网在发生单相接地故障后，故障点流过的电容电流增加，消弧线圈可以为电力系统提供电感电流，起到相应的补偿效果，保证故障点电流降到10A下，有效避免弧光归零后重燃问题的发生，降低高幅值过电压出现。消弧线圈是由一个铁质金属实心可调电感线圈构成，在发生电网瞬间单相接地故障时，接地电流在消弧线圈的作用可以呈现出电感电流，保证电流可以反方向的传输电容电流，将接地电流转化成为较小的数值，必要情况下可以归零[1]。这样做的目的是防止电弧重燃，有效减少过电压值，保证接地处电弧电路可以正常、稳定的运转，减少故障发生率。同时，还可以提前预防继电保护装置和断路器动作，保证电力系统的稳定性、安全性。

2.中性点经消弧线圈接地方式的选线原理

（1）首半波保护原理

因为电网瞬间单相接地故障线路中零序电流比线路正常负荷电流小很多，需要几安培的零序电流，所以在检测时候比较麻烦。首半波保护原理的自由度、灵敏度更高一些，对于电网瞬间单相接地的反应快，但是有一点需要提醒相关检测人员，首半波保护原理受接地过渡电阻的影响大，不能反映相电压较低时的接地故障。

（2）零序功率方向原理

由于故障线路零序电流滞后零序电压90°，非故障线路零序电流超前零序电压90°，故障线路的零序电流和非故障线路的零序电流相位相差180°。利用这一工作特点，有效的进行接地保护。对于中性点经消弧线圈接地系统来说，消弧线圈一般是工作在过补偿形式中，那么故障线路的电容电流被流经消弧线圈的电感电流所补偿，故障线路零序电流超前零序电压90°，方向和非故障线路基本一致，不能进行全面的保护。

（3）零序电流有功分量方向保护原理

中性点电阻产生的有功电流和故障线路有一定的联系，但是经过故障线路，就需要选择接地保护，将零序电压作为基本参考，取出有功电流，送入后级处理电路[2]。对于中性点经消弧线圈接地系统来讲，借助消弧线圈并串联电阻运行的派生接地手段，在系统发生故障时，故障线路反映的零序电流会增加一部分电感电流，其他部分和电阻接地系统基本吻合。

3.电网瞬间单相接地故障产生的原因

第一，运行人员的失误操作，导致电网瞬间单相接地故障的发生。

第二，配电网内部产生过电压，很容易产生电网瞬间单相接地故障。

第三，受到外界因素的破坏，在相关检修人員对比进行全面检查的时候，由于自身的工作能力较低，不能有效的进行操作，导致设备受到一定的破坏。

第四，电气设备本身的绝缘性能较低，因为长时间的暴露在空气中，很容易出现线路老化，破坏电气设备本身的绝缘性能。

4.安装接地变压器的原因以及接地变压器的特征

（1）安装接地变压器的原因

在电力系统的Δ型接线或者Y型接线中性点无法引出时，选择一种加接消弧线圈或者电阻的引出中性点，这种变压器使用曲折型接线，和普通变压器进行比较，接地变压器的每相线圈分别绕在两个磁柱上，通过这种连接方式保证零序磁通延磁柱流通，在普通变压器中连续磁通是顺着漏磁磁路流通的。对此，接地变压器的零序阻抗基本上处于10欧姆左右，但是普通变压器的阻抗值不能始终维持在10欧姆左右[3]。结合我们国家规定的具体标准，使用普通变压器带消弧线圈时，整个配电网的容量达不到变压器容量的20%，但是，使用接地变压器带动消弧线圈时，可以达到变压器容量的90%--100%。另外，接地变压器可以带动消弧线圈进行二次承载，保证其做到一材多用，减少财力资源的浪费。

（2）接地变压器的选择

在选择接地变压器时，需要检验其容量和消弧线圈容量的配合度，在短短时间内对变压器进行全面检测。通常情况下，将接地变压器分为两种：一种是带二次负荷的接地变压器;另外一种是不带二次负荷的接地变压器。通过相关的数据信息显示，选择接地变压器二次负荷绕组的最佳额定容量，以达到二次负荷标准为基本核心，综合分析接地线电压损失以及具体的成本造价，从而达到财力资源节约的目标，在此过程中，选择额定容量最小的二次负荷进行绕组，保证负荷设备的工作可以正常的运转。

（3）接地变压器的特征

在电网单相接地故障发生时，一般都是伴随间歇电弧的出现。另外一方面，故障相的对地电压为0;非故障相的对地电压直线增长到线电压，对地电容电流也在不断增长，一直增加到原本的1.732倍，在正常运转的状态下，故障相整体电容电流会转变为对地电容电流的3倍。除此之外，在间歇电弧的辅助下，产生的过电压影响绝缘性能比较薄弱的位置，导致整个配电网的工作受到极大的破坏。

（4）接地变压器的长处

接地变压器的基础要求是——零序阻抗低、空载阻抗高、损失电压少。通过使用Z型曲线接线绕组手段的变压器，在接地过程中，将大小相同、方向一致、相反电流，在零序电流产生的零序磁通下，不能在铁芯内部建立完整的闭合回路，导致连续磁通减少，阻抗降低，这是目前接地变压器要求最大化的工作性能。

（5）接地变压器的工作原理

接地变压器的作用是在系统为Δ型接线或者Y型接线中性点无法引出时，引出中性点用于了解消弧线圈。它通过采用Z型接线，和普通变压器的区别在于每一相线圈绕在两个磁柱上，这样做的优势在于零序磁通可沿磁住流通，而普通变压器的零序磁通是通过漏磁磁路流通的，因此，Z型接地变压器的零序阻抗很小，而普通变压器要大很多。所以，规程规定，使用普通变压器带消弧线圈时，消弧线圈容量要低于变压器容量的20%，而Z型变压器则可以带90%--100%容量的消弧线圈，便于节约财力资源。

结束语

总之，在整个电网体系中采用中性点不接地系统，在配电网单相接地故障情况下还可以继续工作2小时左右，减少由单相接地发展为同一短路的频率，有效的降低故障点的接地电流，缓解了电弧熄灭时故障点复原电压的回升能力，有效的保证消弧线圈可以安全、稳定的运行。接地变压器借助消弧线圈接地的手段，按照使用人员的基本工作需求，将其设计为低压绕组形式，辅助配电网的电源输送。

参考文献

[1] 刘剑峰， 姜伟， 高伟，等. 配电网单相接地时合环引发的消弧线圈串联谐振过电压事件的分析和治理措施[J]. 电气技术， 2019， 20（2）：3-5.

[2] 林海， 黄莹雪， 秦忠明，等. 基于零序电流变化特征值和消弧线圈分散补偿的接地故障选线方法[J]. 分布式能源， 2020， 5（6）：9-10.

[3] 肖星， 李新海， 周恒，等. 变电站10kV系统中性点消弧线圈并联小电阻接地技术的研究与应用[J]. 电力设备管理， 2019（10）：5-6.

作者简介;

刘骐（1992.9.19），性别：男;籍贯：泰安;民族：汉;学历：研究生、硕士;职称：工程师;研究方向：电气工程