消弧线圈自动补偿的应用
消弧线圈自动跟踪补偿技术综述
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。
嵌入式操作系统在消弧线圈自动补偿系统的应用
证 明，此设 计方法提 高了系统的 实时性和 可靠性 ，增加 了系统的扩展 能力，简化 了系统软件设计。
关键词 ：ｕ ／ Ｓ～Ｉ；消弧线 圈 ； ＣＯ Ｉ 嵌入 式
中 图 分 类 号 ：Ｔ ６ Ｍ８２ 文 献标 识 码 ：Ａ
法 ，调 匝式 和调 容 式 消 弧 线 圈 采 用 预 调 式 补 偿 方
当电网发生接地故 障时 ，启动故障 录波，记 台程序 。这种 前后 台程 序 的缺点 是 实 时性 比较差 ， 录 零序 电 压 和 零 序 电 流 的 波 形 ，保 存 到 非 易 失 所 以实 时 性 要 求 高 的 任 务 ，很 难 保 证 按 时 执 行 。 Ｒ Ｍ 中，并在液晶界面显示故障信息 ，报警继 电 Ａ 本 系统有 许 多并行 运行 的任务 ，如 ：显 示 、通信 、 器发出报警信息。
瞬 间 （ ０ｍｓ 约２ ）调节 消弧线 圈 实施全 补 偿 。 当电 系统 。 网接 单 相地 消 失 后 ，经 过 几 Ｓ的 延 时 ，退 出施 加 的励 磁 电流 ，消弧线 圈又工作 在 远离谐 振 点状 态 。
在进行程序设计时 ，可 以直接 面对裸机进行 编程 ，将嵌入式程序分成 两部分 ：前 台程序 和后
第２ ７卷第 ６期
２１ ０ １年 ６月
电
力
科
学
与
工
程
Ｖｏｌ２ Ｎｏ ６ ＿ ７． ．
３ ３
Ｅｌｃ ｒ ｃ Ｐ ｗｅ ｃｅ ｃ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｅ ｔ ｉ ｏ ｒ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｎ
Ｊ ｎ ．０ ｕ ． １ ２ ｌ
嵌 入 式 操 作 系统在 消 弧 线 圈 自动 补 偿 系统 的应 用
收稿 日期 ：２ １ — ４一 ｌ ０ｌ ｏ Ｏ。
煤矿供电中消弧圈的应用
自动补偿跟踪消弧线圈在煤矿变电站中的应用在我国3-35KV供电系统中，大部分为中性点不接地系统。
而煤矿供电的电压等级为6-10KV，属中性点不接地系统。
这种系统在发生单相接地故障时，电网允许带单相接地故障运行时间不超过两小时，这就大大降低了运行成本，提高了供电系统的可靠性，但这种供电方式在单相接地电流较大时容易产生弧光接地过电压，易使单相接地扩大为两相或三相弧光短路和相间短路，给供电设备造成极大的危害。
解决的办法是在中性点加装消弧线圈补偿电容电流来抑制故障点弧光发生的机率。
其目的是为了消除弧光，减小接地故障电流，保障煤矿供电的安全。
1、自动补偿跟踪消弧线圈的用途：消弧线圈是一个装设于配电网中性点的可调电感线圈。
当发生单相接地时，可形成与接地电流大小接近但方向相反的感性电流以补偿容性电流，从而使接地处的电流变得很小或接近于零。
当电流过零电弧熄灭后，消弧线圈可减小故障相电压的恢复速度，从而减小了电弧重燃的可能性；消弧线圈的存在，使电弧重燃的次数大为减少，从而使高幅值的过电压出现的概率减小；避免电弧使接地点电缆绝缘熔化造成的相间短路；中性点经消弧线圈接地的电网接地电流小，从而减少了跨步电压，避免了人身伤害，同时减小了对附近通信线路的干扰。
而自动跟踪补偿装置造用于6-10KV中性点不接地的电网，对电网单相接地的电容电流进行了自动跟踪补偿，并始终处于全补偿状态下运行，使接地故障点的残余无功电流减少到5A以下，因而可显著提高电网供电的安全性和可靠性。
该装置对电网对地分布电容比较大，对地绝缘相对薄弱的电缆电网尤为重要，它可有效地抑制电弧接地过电压，减少单相接地故障引发相间短路和电缆放炮的几率；此外，还能有效抑制电弧接地过电压和铁磁谐振过电压。
该装置更适用于采用电缆线路的煤矿井下供电线路。
2 消弧线圈的分类及动态补偿原理正常情况下矿井电网的电容电流不是固定不变的，它随着电力系统运行方式、煤矿采区和工作面移动、负荷的增加和减少而变化。
变电站微机变电控制消弧线圈自动跟踪补偿成套装置的原理及应用
调 容式消弧线圈与普通 消弧 线圈的区别 ，主要是在增设 消弧 线圈 的二次 电容负荷绕组 ，其结构如下 图所示 。Ｎ ｌ 为主绕组 ，Ｎ ２ 为二次绕
Ｉ Ｃ Ｔ ２ Ｃ Ｔ
３ Ｃ Ｔ
●
● ● ●
３ ６ Ｃ Ｔ
诩客孟 弧线圈
电 容耐 节柜
主要有 以下 几种：调 隙式 消弧线圈装置 、调 匝式消弧线圈装置 、调励 该 装置 由接地变压器 、调容 式消弧线圈、 电容调节柜 、微机控 制 磁式消 弧线 圈装置等 。以上 几种装置均能实现 自动跟踪调谐 ，但还 有节速度慢 、故障率高 、容 易引入谐振源 、二次 系统 电源结构复 杂等不足之处 。同时由于上述各装 置均 采用单片机控制 系
１ 工作 原 理
消弧线 圈是 一个装 设于 配 电网 中性 点 的可调 电感线 圈， 当电 网 我 国６ ～６ ６ Ｋ Ｖ 配 电系统 中主 要采用 小电流接地 运行方 式 在小 电流接 地系统 中如果发生单相接地 故障时，其非接地相 的相 电压将升 高至线 发生单相接地 故障时 ，消弧线 圈的作用是提供一个 电感 电流 ，补偿 单 电压 。如果是 不稳 定的电弧接地 故障，其过电压值可达三倍 以上 。 相接地 的电容 电流 ，使 电容 电流减 小到规定值 以下 ：同时，也使 得故 由于 我 公司６ Ｋ Ｖ 井 下供 电线 路 的不 断延伸 ，使得 供 电系统 的接 障相接地 电弧两端的恢复 电压速度 降低，达到 自动熄灭 电弧 的 目的。 地 电 容 电流 不 断 增 大 ， 日常 我 公 司 ６ Ｋ Ｖ 供 电系 统 Ｉ、 Ｉ Ｉ 段 母 线 并 列 运 本成套装 置为调容式消弧线 圈装 置，首先根据系统运行方式及 发展情 行 ，Ｉ Ｉ Ｉ 、Ⅳ 段母线并列 运行 ，其 中６ Ｋ Ｖ Ｉ、Ｉ Ｉ 段 线路接地 电容 电流 已 况 ，确定 消弧线圈在过补偿 条件 下的额定容量 ，即可确定在接地 故障 达８ ５ Ａ ，６ Ｋ Ｖ ｌ Ｉ Ｉ 、Ｉ Ｖ段线路接地 电容 电流 也 已达８ ３ Ａ。为 了减小接地 电 容 电流 ，有 效防止系统弧光 接地，提高供 电质量 ，按照 国家对过 电压 保护 设计规 范新规程规 定 ，电网电容 电流 超过 ｉ Ｏ Ａ 时 ，均 应安装 消弧 线圈装置 。 消弧线 圈装 置 自应 用于 电力 系统 以来 ，随着微 电子技术 的 飞速 发展及广泛 应用 ，也有 了较 大的发展 。目前 国内生产的消弧线 圈装 置 时可提供 的电感电流 。增设消弧线 圈二次电容负荷绕组 ，同时在 该消 弧线 圈的二 次绕组上并联若干组 （ 一般 为四至五组 ）低压 电容器 ，通 过控制器控 制真空开关或反 并联 晶闸管的通断组合来控制二 次电容器 投入 的数量 ，来调节消弧线 圈二 次容抗的大小 ，从而 改变 消弧线 圈一 次侧 电感 电流 的大小 ，即调节补偿 电流 的大小 。 ２ 装置 总体构 成
浅析自动跟踪补偿消弧线圈在煤矿中的应用
有 效 抑 制 电 网操 作 过 电 压 及 接 地 故 障 引 起 的 二 次 故 障 发 生 几
Hale Waihona Puke 率； 设备 具有手 动 、 自动运 行方式 ， 可实 现多 台消弧线 圈并列
于此规定 ， 我矿安装了由中国矿业 大学研 制的 Ｘ Ｓ Ｂ Ｇ系列 自动 跟踪补偿 消弧线圈成套装置来对 电网单相接 地电容 电流进 行
４ Ａ， 《 矿 安 全 规 程 ｝ ２０ ） 四百 五 十 七 条 规 定 ： 井 高 ６ 而 煤 （０ ９ 第 矿 压 电 网 ， 须 采 取 措施 限 制 单 相 接地 电 容 电 流 不 超 过 ２ Ａ。鉴 必 ０
ｌｋ Ｏ Ｖ中性点不接地的电网 ，对电网单相 接地 的电容 电流进行 自动跟踪 补偿 ， 并可根据设定 的脱谐度 实现欠补 、 全补或过补 运 行 。对 瞬 间性 接 地 故 障或 实 接 地 故 障 都 能 起 到 补 偿作 用 ， 可
Ｌ 三相五柱消弧线 圈； １Ｌ ： ： Ｌ 、２ 低压 电抗器 ； Ｌ 阻尼电阻； Ｒ ：
Ｓ Ｒ１Ｓ Ｒ 、Ｃ ３ Ｓ Ｒ ： 控 硅 ； Ｍ： 流接 触 器 接 点 Ｃ 、Ｃ ２ Ｓ Ｒ 、Ｃ ４ 可 Ｋ 交
１ 单 相接 地 时 电容 电流 的 危害
在 中性点 不接 地系统 中，单 相接地将对 电网造成 间歇 性 电弧接地过电压等严重危害 ， 主要体现在 以下几个方 面：
发 突 出 。尤 其 是 在 矿 井 供 电 中 ， 量 采 用 电 缆 线 路 ， 热 条 件 大 散
消弧线圈工作原理及应用
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。
XBSG系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置在变电所中的应用
理来 实现 。 没有机械传动部分 ， 调节 、 跟踪 速度 快 ， 噪音低 ， 运 行可靠 。另外该消弧线圈不仅运行可靠 ， 而且 由于大大减小
（） ４ 实时跟踪显示 电网电容 电流值 、 网电压值 、 电 电网零
短路 （ 电缆放炮 ）造成停 电或设备损坏事故。 ，
（ ） 产 生 单 相 电 弧接 地 过 电压 ２易 当配 电 网 接 地 电 流 大 于 ５ １Ａ时 ， 相 接 地 故 障 时 可 能 Ｎ０ 单
出现周期性熄灭和重燃 的间歇 电弧。间歇 电弧将导致相与地
著提高 电网供电的安 全性 和可靠性 。该成套装置对 电网对地
Ｓ ｉｎ ｅ ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｖｉ ｏ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ｓ ｎ ｉ
２１ ０ ２年 ８月第 ２ 期 ２
科 技 视 界
矿业科技
Ｘ Ｓ Ｂ Ｇ系列 自动跟踪补偿消弧线圈 成套装置在变 电所中的应用
范永 杰 ’ 黄 （． 二号煤 矿 山东 １济宁
【 摘
静’ 高
旭 步兆 彬 ｚ 邹城 ２ ３０ ） ７ ５ ０
３ ８ 科技视界 Ｓ ＩＮＣＥ＆Ｔ Ｃ ０ Ｉ ＣＥ Ｅ ＨＮＯＬ Ｙ Ｖ ＳＯＮ ＯＧ ＩＩ
ｌ
Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｖ ｓ ｎ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ｉｏ ｉ
矿业 科技
科 技 视 界
２１年 ８ ０２ 月第 ２ 期 ２
（） ６ 具有手动 、 自动运行 方式 ， 可实现多 台消弧线 圈并 列
ＸＳ Ｂ Ｇ系列 自动跟踪补偿 消弧线圈成套装置主要有 以下
特点 ：
（） １干式 结 构 、 柜室 内安 装 ， 单 同类产 品中 占地面 积最
消弧线圈各种补偿方式的分析及应用
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。
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消弧线圈自动补偿的应
用
集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
消弧线圈自动补偿的应用采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以称这种系统为小接地电流系统。
介绍的消弧线圈自动补偿装置，主要用于中性点不接地的10kV系统。
10kV系统发生单相接地故障时，接地电流通过出线的对地电容形成回路。
所以，当电网发展到一定规模，10kV 出线总长度增加，对地电容较大时，单相接地电流就不容忽视。
电网运行经验表明，当单相接地电流大于10A时，电弧就会使故障发展成相间故障，造成事故跳闸。
目前，根据计算和实测结果，成都地区多数变电站的10kV系统单相接地电流都远大于10A，所以减少单相接地的电容性电流已成为保证供电可靠性的一个重要课题。
运用消弧线圈补偿容性电流，是成熟的常用方法，但固定补偿或人工调节分接头的方法显然不能很好地满足系统要求。
近年来，随着计算机技术的迅速发展，应用微机控制进行消弧线圈自动补偿已成为新趋势。
1 解决方案
1．1 系统接线
利用消弧线圈补偿容性电流，就是用消弧线圈流入接地弧道的电感性电流抵消经健全相流入该处的容性电流。
消弧线圈的作用有两个，一是大大减小故障点接地电流；二是减缓电弧熄灭瞬时故障点恢复电压的上升速度。
消弧线圈应接于系统中性点上。
变电站主变压器10kV侧采用的是三角形接线，10kV系统是没有中性点的，解决的办法是将消弧线圈接在星形接线的10kV站用接地变压器中性点上。
这样，系统零序网络等效于由对地电容和消弧线圈构成的LC串联电路。
为避免LC串联电路发生谐振，产生过电压，消弧线圈还串联或并联有阻尼电阻，保证中性点的位移电压Un小于15％相电压。
当系统发生单相接地时，中性点流过很大电流，此时必须将阻尼电阻短接或断开。
另外，接地变中性点上还装有测中性点电压Un的TV及测中性点电流的TA。
1．2 装置原理
目前，此类装置产品较多，但其原理接近，结构类似，通常的构成情况如图1所示。
中央处理机通常采用处理能力强，可靠性高的工控机，配有相关外围接口设备。
提供与综合自动化设备接口，支持定值及实时状态调显。
装置需要采集的模拟量及开关量主要包括接地变中性点电压及电流；消弧线圈档位、并列运行接点等。
装置的主要功能是根据采集到的中性点
电压及电流，通过调节消弧线圈档位、投切阻尼电阻等控制手段，在系统正常运行或接地时对电容电流进行适当补偿。
补偿的两个最重要的指标为：脱谐度v及接地残流Ig。
其中，v＝（IC－IL）／IC，由装置实时计算得到。
脱谐度决定了一是弧道中的残余电流；二是恢复电压上升到最大值的时间；三是恢复电压的上升速度，它是影响灭弧的主要因素。
根据运行经验及有关规定，最小脱谐度应小于5％，最小残流值应小于5A。
通常脱谐度和残流范围可在装置上整定。
2 重要问题
1）根据系统实际情况，选取适合的有载调节消弧线圈。
首先，要根据系统电容电流大小来决定消弧线圈的补偿范围，即容量。
如果消弧线圈在最大补偿电流档位运行，脱谐度仍大于5％，说明消弧线圈的容量已不能满足要求。
其次，要确定消弧线圈的调节步长，即分接头数。
从理论上讲，最好是连续可调的消弧线圈。
但由于技术方面的原因，使用带分接头的调匝式消弧线圈更为常见。
分接头的多少决定着可以达到的最小脱谐度，所以可以根据脱谐度指标确定分接头总数：N＝1＋ln（Imax
／Imin）／ln（1＋2v）。
Imax和Imin分别为消弧线圈分接头对应的最大及最小电流。
2）两台接地变并列运行。
通常一个变电站的两台接地变接在两段母线上，装置应对其并列和分列两种情况予以考虑。
并列运行时应同时调节两台消弧线圈，取得适当补偿，并保证两个中性点的一致性。
目前，一些厂家生产的装置在这方面尚待改进。