投消弧线圈引起母线电压不平衡的原因分析及对策

投消弧线圈引起母线电压不平衡的原因分析及对策

杨华

（桂林君泰福电气有限公司广西桂林541004）

摘要：近年来，随着人们对电能需求增多，发电厂逐渐增多。但是，在电厂电力系统的运行过程中，常常会由于消弧线圈补偿度不足，导致母线电压发生不平衡，从而影响电能的使用。为了解决这一不平衡问题，相关的工作人员需要了解投消弧线圈引起母线电压不平衡的原因，在分析该问题的基础上，提出解决对策。本文就投消弧线圈引起母线电压不平衡的原因分析及对策进行探讨，在介绍消弧线圈工作原理的基础上，阐释了投入消弧线圈后母线不平衡的原因，并提出了对策，以供参考。

关键词：投消弧线圈；母线电压；不平衡原因；对策

在我国的电力系统中，6kV、10kV、35kV这三种电压比较常见。近年来，随着我国供电系统的发展，使用电能的用户逐渐增多，为了满足人们的电能需求，系统中增加了大量的电缆，随之电网中电容电流不断增加。由于电容电流不断增加会导致一些安全问题的发生。为了保证电网的安全运行，相关人员必须要在电网运行之前，预投消弧线圈接地成套装置，当发生单相接地故障时，利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流，这样会使故障处的电流变小，直至其自动熄弧，这种装置保证了电流的安全，却加剧了母线电压不平衡度，这个问题值得相关人员分析解决。

一、消弧线圈的作用和工作原理

1.1消弧线圈的作用。当电网发生单相接地故障时，消弧线圈在这时会起到作用，使故障电流在经过该装置时，自动对电网进行电感电流补偿，从而使故障电流低于10A，这样在故障发生后，降低高幅值过电压出现的几率，防止事故进一步扩大，保证电网安全。

1.2消弧线圈的工作原理。当消弧线圈发挥作用时，会进行正确调谐，这种操作会减少接地过电压，同时，也可以减少故障对电网的破坏作用，保证电网安全。所谓正确调谐，即电感电流接地或等于电容电流，一般用脱谐度V来表示。其中，调谐程度用V=(IC-IL)/IC公式来计算。当V>0时，这时处于欠补偿状态；当V<0时，这时处于过补偿状态；当V=0时，这时为全补偿状态。一般V的绝对值越小表示状态越好，当V=0时，说明其处于调至谐振点上。但是，由于电网用电量的增加，在电网的各种操作中，常常会产生危险的操作过电压，这种电压在消弧线圈处于全补偿状态下，容易导致串联谐振过电压的发生。为此，在电网中，运行在完全补偿状态下的消弧线圈一般采用投入阻尼电阻来抑制谐振过电压。

二、投消弧线圈引起母线电压不平衡的原因分析

假设三相电源电势对称，且各相泄漏电阻相等为R，则以UA为参考相量，中性点位移电压为

其中，消弧线圈接地系统在正常运行时的等值电路，如下图所示。Ca、Cb、Cc为三相对地电容，L为消弧线圈的等值电感，RL表示消弧线圈有功损耗的等值电阻。Ra、Rb、Rc。为各相泄漏电阻。

图1消弧线圈接地系统在正常运行时的等值电路图

Kc0为电网不对称度(也称导线对地电容的不对称系数)；d为电网阻尼率；v为电网脱谐度，其位移电压大小为

Uo=UN/√v2+d2

其中，UN为消弧线圈未投入时中性点不平衡电压值。通过上面的工程式，可以看出脱谐度、电网不对称度、阻尼率都是影响三相电压不平衡的原因。首先，在电网的阻尼率不变的情况下，如果电网的脱谐度过大，将会使不平衡点的电压值变小，如果电网的脱谐度变小，将会使不平衡点的电压值增大。另外，在电网运行过程中，如果三相对地电容不平衡时，也会导致电网的中心点存在一定的电压差值。该值的大小会影响母线的电压，从而产生不平衡现象。同时，当三相电压不平衡时，该问题也可能是电压负荷不平衡造成的。加上消弧线圈投入后,对已经存在的中性点不平衡电压会起到放大作用。

三、解决投消弧线圈引起母线电压不平衡问题的有效措施

3.1调整弧线圈的档位及脱谐度，并检查纠正阻尼电阻值

在消弧线圈投入使用之后，如果发生母线电压不平衡问题，那么这一般是消弧线圈引起的故障。为了解决这个问题，平衡电压，相关的工作人员首先需要调整弧线圈的档位，使消弧线圈电感电流与系统电容电流之差即残流小于10A,保证整个系统的电压不平衡度小于15%，满足《DL/T620-2016交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中3.1.6消弧线圈的应用的要求。这样才能尽可能的保证电压平衡，解决现有的问题。另外，电网中的阻尼电阻值也是影响电压不平衡的关键因素。为了保证电压平衡，相关的工作人员需要检查阻尼电阻值，需要依据实际的情况计算、调整阻尼电阻值，当然，在调整阻尼电阻值的同时，要结合当前消弧线圈接地成套装置采取的是“一次串联”的方式还是“二次并联”的方式。从而减少投入消弧线圈对中性点位移电压的放大作用。

3.2合理布局电网用电点，并减少长距离多级串联供电的情况

母线电压不平衡问题的发生，与电网母线的线路和负荷也有很大的关系。在电网中，经常电网的输电线路较长，用电量较大，如果农户用电、工厂用电、水电发电机用电等不平衡时，会导致母线电压不平衡，产生中性点位移电压,发生负荷问题。针对这种情况，相关的工作人员需要对电网线路进行完善，增加一些输电线路，同时，要合理的均衡布局一些用电点，保证用电的合理性。其次，相关的工作人员需要减少长距离多级串联供电，以保证系统电容电流事件极少发生。再者，对于长距离输电的情况，可采取换相的方式，使系统三相近似平衡，以上措施均考虑周全后可以在很大程度上保证电压的平衡。

3.3引进自动跟踪电网电容电流自动调谐技术，保证电网的补偿效果

近年来，随着消弧线圈的广泛应用，其补偿技术也获得了发展。然而，现阶段，很多地区仍然通过人工计算来确定补偿方式，这种处理模式较为落后，影响电网的补偿状态。为了达到电网补偿要求，避免电压不平衡现象的发生，相关的企业需要引进自动跟踪电网电容电流自动调谐技术，对电网系统进行整体的、实时跟踪。这种装置可以记录电网电容电流的变化，一旦出现问题，其自身会调整相关的消弧线圈档位和电网阻尼率，从而将中性点位移电压限制在合理的范围内，保证电网的补偿效果，从而保证电网的安全运行。

四、结束语

总而言之，随着人们对电能的需求量逐渐增加，相关企业为了保证电网的安全运行，解决投消弧线圈引起母线电压不平衡问题，需要关注消弧线圈的工作原理，了解其发生电压不平衡的原因，一旦出现电压不平衡问题，相关工作人员需要采取解决措施，经问题分析后，可通过调整弧线圈的档位及脱谐度，并检查纠正阻尼电阻值，利用自动跟踪电网电容电流自动调谐技术，保证电网的补偿效果。同时，电网公司要合理布局电网用电点，并减少长距离多级串联供电的情况，才能减少电压不平衡问题的发生率。

参考文献：

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