变电站10kV消弧线圈接地调节方式及故障处理研究

摘要：随着我国经济社会和科学技术迅速发展，人们生活水平得到明显提升，对电力的需求也显著增加，同时对电力系统运行的安全稳定性提出了更高要求。电力系统中性点接地方式属于综合性技术问题，和电力系统安全运行、继电保护和接地装置等具有紧密联系。本文主要分析变电站10kV中性点接地方式，消弧线圈接地调节方式，制定针对性故障处理措施，保证设备安全稳定运行。

关键词：变电站;10kV消弧线圈;接地调节方式;故障处理

我国电网规模不断扩大，变电站10kV电缆被大面积应用，系统发生单相接地时电容电流显著增大。传统的运行方式难以满足新时期现代化10kV电力系统安全稳定运行的实际需求，在变电站安装消弧线圈有效减少故障点残留电流，对间歇性弧光过电压和谐振过电压起到良好抑制作用，能够显著提升系统供电可靠性。

1变电站中性点接地方式分析

1.1中性点不接地

该种方式呈现出良好的经济性，操作简单，但是在接地电容和电流相对较小的情况下，电力系统出现单相接地时接地电弧瞬间熄灭，在单相接地故障的情况下，还能够持续运行2小时，在很大程度上保证了供电的安全可靠性，在多个地区中压电网中被应用。但是，该种方式在较多情况下，被当作一种过渡方式，在电网迅速发展过程中，接地电容电流接近到10A临界值的情况下，经常由于间歇弧光接地过电压，接地电弧不能自动熄灭，经常出现相间短路跳闸现象，没有得到及时处理时，故障影响范围不断扩大。

1.2中性点经小电阻接地

该种接地方式呈现出一定的优势，能够更加简便的检测出单相接地故障线路，永久接地切除，速度较快，同时在消除间歇电弧和谐振过电压等多个方面具有良好的应用优势。但是，该种方法在应用中具有一定的缺点，具有较高的跳闸率，增加断路器工作负担、瞬时性接地容易跳闸，出现用户短时停电，大大降低供电的稳定性[1]。短路电流冲击对电缆绝缘存在较大不良影响，对电子通信设备存在不同程度的电磁干扰。系统故障过程中不能立即跳开，电弧可能造成周边电缆的烧毁，引起火灾，发生严重的安全事故。

1.3中性点经消弧线圈接地

电力系统出现单相接地过程中，在系统产生单相故障的情况下，发挥消弧线圈的作用，实现补偿，降低故障点电容电流，进而有效抑制不同选线装置实际作用，降低处理精度，进而对零序CT的精度提出更加严格的标准。运行经验表明，消弧线圈能够有效减少线路出现故障跳闸率，同时减少人员伤亡和设备损坏。

2系统发生接地原理

随着我国经济的快速发展，对电力的需求日益增加，电网规模不断扩大，电力线路不断增多，同时对地电容电流值不断增大，结合相关规定，10kV接地电流保持30A之内，35kV接地电流控制在10A以内的情况下，电弧不会轻易出现重燃现象。因此，对于中性点不接地电网，由于电容电流较大，在接地瞬间形成接地电弧，而接地电弧不易熄灭，电弧的发展会引起相间短路;接地电弧产生间歇性弧光过电压;电磁式电压互感器铁心饱和引起谐振过电压等，将造成烧保险、避雷器、PT的爆炸、线路的跳闸等事故发生，其中尤以相间短路和间歇性弧光接地过电压最为严重。消弧线圈的电感电流补偿了电网的电容电流，减少残流，限制了接地故障电流的破坏作用，使电弧更加容易熄灭;残流过零熄弧后，降低恢复电压初速度，避免电弧重燃，使接地电弧彻底熄灭。

相关工作人员在实践操作过程中充分发挥中性点经消弧线圈接地的重要优势和作用，当电力系统出现相应接地故障的情况下，在消弧线圈补偿的作用下，最大限度的减少接地点电流，对弧光接地产生抑制作用，避免出现过电压，快速熄灭电弧，减少其接地时间，降低其造成的不良影响，对整个电力设备起到良好的保护作用，减少后续相关维修工作人员的维护强度，节省维修保养成本，提高工作质量和效率[2]。电力系统实际运行过程中，产生永久性单相接地故障，接地电流相对较小，难以符合保护动作整定值，可继续运行相应时间，有助于相关部门运行管理人员有足够的时间有效转移负荷，启用相应的备用电源，提升电力系统供电可靠性 [3]。消弧线圈运行的过程中，按照补偿电流进行划分，主要包含过补偿、全补偿和欠补偿的状态。当应用全补偿，运行方式出现转变的情况下有可能在某个瞬间实现欠补偿，不能应用。当应用过补偿，能够有效防止上述现象出现，但是随着电网逐渐扩大，电容电流不断增大，需要结合现实情况科学合理地调整其整定值。

3消弧线圈接地调节方式

3.1调容式

调容式消弧线圈主要是其二次侧并联若干组可控硅通断的电容器，针对二次侧电容的容抗值进行有效调节。结合阻抗折算原理，合理调节二次侧容抗值，更加满足转变一次侧电感电流的实际要求。该调节方式的工作原理（见图1）。

3.2调匝式

调匝式消弧线圈，在变电站安全运行过程中，是一带铁心的电感线圈，包含不同档位分接头，借助有载开关有效调整分接头具体位置，有效转变消弧线圈的电感量。变压器或者发电机中性点上接消弧线圈，提供的感性电流与系统电容电流相位相反。工作人员合理调整电感电流，能够有效促进接地残流实现最小值，有效抑制弧光重燃。调匝式消弧线圈主要应用预补偿状态，具有最佳补偿效果，速度快、无谐波，同时针对瞬间单相接地故障呈现出迅速有效的补偿能力，有效减少其成为永久接地故障现象的发生。

3.3调气隙式

人们将电感线圈的铁芯制作成具有气隙的形式，采用气隙长短有效转变励磁阻抗，大多应用步进电机转动、传动机构调节气隙。该种类型产品呈现出一定缺点，装置相对比较繁杂，容易受到损坏，调节过程发生较大噪声，速度较慢，但是其输出电流能够连续无级调节，具有最小补偿电流的限制。

4故障处理措施

4.1装置故障

变电站消弧线圈控制器出现故障的情况主要包括，主机和触发控制板通信、触发出现异常现象。因此，工作人员全面检查电源、控制器内部故障，断开电源，检查触发控制板牢固性、板表面异常现象，同时检查同步信号和控制柜可控硅回路。

4.2消弧线圈投运问题

变电站10kV系统消弧线圈中性点电流低于门槛值，或者一次电压低于3.5V的情况下，工作人员详细观察中性点电压和电流情况，一次电压大于3.5V，自检报告投运;检查中性点一次电压是否大于3.5V，检查中性点电流门槛值有无被重新调整[3]。调容式消弧线圈，主要检查调容箱内电容是否有衰减状况，减小阻尼电阻限值;调匝式消弧线圈减少阻尼电阻即可。

4.3调档失败

控制器发生调档命令之后，没有检测到对应的变档信息，出现消弧线圈调档失败现象。工作人员进行一次设备检测，针对调容式，需要检测电容箱内电容是否损坏、真空开关是否故障等;针对调匝式，有效检测有载开电机、航空插头、挡位分接头等是否故障，连线能否接通等。

结束语：变电站10kV系统消弧线圈调节方式和故障处理属于系统工程问题。相关工作人员在日常管理维护过程中，需要积极积累电力系统运行经验，及时发现系统运行中存在故障问题，减少设备故障发生几率，节省系统运行成本，提高设备安全稳定运行可靠性。

参考文献：

[1]李钢， 王立， 杨绍昆，等. 一起10kV中性点消弧线圈有载分接开关放电故障浅析[J]. 电力系统装备， 2019（5）：3.-3.

[2]沈珉峰、曹辉、饶旭妮、张晶晶、曹紅. 一起变电站消弧线圈故障原因分析及处理[J]. 电力与能源， 2020， 41（5）：3-3.

[3]陶志良. 变电站10kV系统单相接地引起的短路故障分析[J]. 冶金动力， 2019（6）：3-3.

作者简介;

贾学瑞（1989.07.29），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