引  言

我國的城市及廠礦企業的中壓系統，大部分為中性點不接地(即小電流接地)系統。這種系統在發生單相接地時，仍可帶故障運行，這就大大降低了運行成本，了供電系統的性，但這種供電方式在單相接地電流較大時容易產生弧光過電壓和相間短路，給供用電設備造成了大的危害。

這種危害的方法之一就是在中性點和地之間串接一個電器，這個電器也就是通常所說的消弧線圈。它能地減少接地點電流，從而自動熄滅電弧的目的。

2 消弧線圈補償系統工作原理

2.1 消弧線圈補償原理

2.1.1 電容電流

電容電流是指中性點不接地供電系統的單相接地電流，由于其主要成分是容性無功分量，所以又稱單相接地電容電流。

電容電流的危害：

（1）發生間歇性電弧接地時，伴隨相對地電容上的電荷積累，會產生高幅值的過電壓，一般為相電壓的2～3.5倍。

（2）在單相接地的暫態過程中，會產生較大的接地電流，這會使接地點的相間緣熱破壞，造成相間短路。

（3）單相接地電弧引起電壓互感器勵磁電流激增是引起電壓互感器破壞的一個重要原因。在中性點不接地中，治理單相接地電容電流過大造成的危害的方法之一是在中性點加裝消弧線圈。消弧線圈的作用是當發生單相接地故障后，提供一個電感電流IL補償接地電容電流IC，使接地電流減小，也使得故障相接地電弧兩端的恢復電壓降低，自動熄滅電弧的目的。當消弧線圈正確調諧時，不可以的減少產生弧光接地的幾率，同時也限度地減少了故障點熱破壞作用及接地過電壓等。

2.1.2 消弧線圈接地系統的中性點電壓位移

2.1.2.1 正常運行時的中性點電壓位移

消弧線圈接地系統等效電路如圖一所示。其中L是消弧線圈的電感，r0代表消弧線圈有功損耗的等效電阻。設三相電源電壓平衡，其值為UΦ，各相漏電阻相等ra=rb=rc=r，且以UA作為參考相量。                                                                         

  圖一  消弧線圈正常運行時的等值圖                         圖二   諧振曲線                                                                        

            UN = - +1/r0+3/r(Ca+α2Cb+αCc)UA

             = - Ca+Cb+Cc(jω（Ca+α2Cb+αCc）)1/ωL()Rω（Ca+Cb+Cc）(1) (1)

             = - υ-jd(k∞) UΦ

式中:  k∞ =  Ca+Cb+Cc(Ca+α2Cb+αCc) …………………  不對稱度 

           d = Rω（Ca+Cb+Cc）(1) ………………  阻尼率

          υ= jω（Ca+Cb+Cc）(Ca+Cb+Cc-j/ωL)= IC(IC-IL) ………脫諧度

           R(1) =  r(3)+ r0(1)

  中性點位移電壓的大小

               UN =  =    ………  (1)

式中U0為中性點未加消弧線圈時的自然不平衡電壓

從式一（1）可見，補償系統中性點位移電壓隨著脫諧度變化而變化。其變化曲線即諧振曲線如圖二所示。可見脫諧度υ越趨于，中性點位移電壓愈高。當υ = 0即全補償時，其值為U0/d.所以加裝消弧線圈后，對中性點位移電壓起到了放大作用。脫諧度愈小，放大作用愈強，放大倍數約為10-40倍。

2.1.2.2 故障時的中性點位移電壓

當中出現單相斷線、非全相合閘等故障時，U0，UN將可能過限值。另外，中出現非同期合閘或大型異步電機投切操作都可能產生過電壓，只有一點補償同未補償是相同的，即發生單相金屬性接地時，中性點位移電壓都是U0。

2.1.2.3 小結

（1） 在正常運行情況下，正確調諧的消弧線圈對運行有害無利，為了滿足正常運行時中性點位移電壓不過某一限值的要求而將消弧線圈的脫諧度整定在較大的數值，使接地殘流，補償效果降低。

（2） 在發生斷線故障，斷路器非同期合閘事故或大型異步電機投切操作時，小脫諧度的消弧線圈使中性點電壓位移比無補償嚴重得多，將出現危險的過電壓。

（3） 消弧線圈發揮有利作用是在出現單相接地后，并且脫諧度越小效果越好，是全補償。

可見（1）、（2）和（3）是矛盾的，如何解決這種矛盾呢？一種方法是采用阻尼率d的方法，如采用消弧線圈并聯或串聯電阻接地方案，這種方案在生產實踐中發揮了有益的作用。但是d然造成接地殘流。另外，附容量的電阻從設計到制造安裝維護都有的困難。由于現代微電子科學和電力電子技術的發展，可以實現動態補償方案，即在正常運行時，消弧線圈工作在遠離諧振點位置，出現單相接地后，調整消弧線圈實施全補償。

2.2  自動跟蹤補償原理

目前國內外已有的自動跟蹤調節消弧線圈補償系統實際上都是一種隨動系統，即消弧線圈的電自動跟蹤電容電流的變化而調整，這種調整發生在單相接地故障之前。其基本工作原理有兩種。

a）一種是利用中性點位移電壓和參考電壓之間的相位移與消弧線圈脫諧度之間的關系來跟蹤調整消弧線圈電感，對于一個實際的，即使電容電流不變，也會給調諧帶來誤差，為了彌補這一缺陷，需要在某相對地之間附加一電容，的不平衡度。

b）另一種方法是利用中性點位移電壓的幅值隨脫諧度變化的關系來跟蹤調整消弧線圈電感。從圖二可見，隨著脫諧度向點逼近中性點位移電壓趨近其值。

c）可見以上兩種調節過程也就是出現串聯諧振過電壓的過程。另外，這些方法能實時檢測電流的具體數值，也很難定量地調節線圈的脫諧度。

根據（1）式

     υ>>d 時 UN = υ(U0)=  ωCΣ-1/ωL(U0ωCΣ) ……… (2)

式中：  CΣ= Ca+Cb+Cc

所以在遠離諧振點處，當消弧線圈電感值為L1時，測得中性點位移電壓為UN1，調整電感為L2時，測得中性點位移電壓幅值為UN2，則可以利用（3）式計算出CΣ

          CΣ= ω（UN1/UN2-1）(UN1/（UN2ωL1）-1/ωL2) ………（3）

如果利用微機的計算能力強的特點，在具體算法上采取一系列的措施，設定檢測靈敏度上采取某種處理方法，可以利用上述原理地實時測定電流值，并給以直觀的顯示。