基于快速调节消孤线圈的新型接地故障保护方法分析

摘要：随着我国对配网进行大规模改造，中性点经消孤线圈接地成为了主流。但受到传统消孤线圈自身因素的影响，它在实践应用中并没有起到良好的效果，而造成这一问题的根本原因在于消孤线圈无法实现快速调节。因此，有必要对基于快速可调节消孤线圈的接地故障保护方法进行研究。

关键词：消孤线圈；快速调节；接地故障保护

1中性点经消孤线圈接地概述

我国的传统配电网大多采用不接地的方式，但随着配网规模的不断扩大以及配电网对地电容电流的大幅增加，不接地的方式已经无法满足电网的运行要求，所以近年来我国对配电网进行了大规模改造，中性点经消孤线圈接地（如图1所示）成为了主流。当中性点经消孤线圈接地后，消孤线圈会产生感性电流来对电容性电流进行补偿，进而实现快速熄弧，这对减少接地残流和保障电网安全运行意义重大。但受到传统消孤线圈自身因素的影响，它在实践应用中并没有起到良好的效果，有的甚至不但没有减少故障点，反而引起中性点位移电压过大、选线准确率不高等问题。为了解决这些问题，有必要对消孤线圈的调节方式进行研究，研究设计出一种可快速调节的消孤线圈引起了越来越多人的重视。随着电力电子技术的不断发展，促使中线点经消孤线圈接地系统的调控装置也发生了巨大的进步，这为实现消孤线圈的快速调节打下了坚实的基础。

图1中性点经消孤线圈接地系统

2在线调节式消弧线圈的调谐控制方式的特点

为了克服传统消孤线圈补偿接地系统的缺陷，越来越多的学者都在致力于研究在线调节式消孤线圈的结构，并开发出了包括调隙式消孤线圈、调匝式消孤线圈等在内的多种消孤线圈。这些新型消孤线圈补偿接地系统主要采用预调谐工作方式。

预调谐工作方式具有以下两个特点：①因为消弧线圈的电感量改变较慢，所以为了在出现接地故障时可以及时实施补偿，就必须在配网正常工作时，就对配网对地电容电流进行跟踪检测，并在此基础上对消弧线圈的电感量进行相应调节，进而促使其可以与对地电容产生谐振。显而易见，这种方式对谐振点进行预先调节，所以被称作预调谐工作方式；②采用这

作者简介：刘喜军（1974-），男，河南鄢陵人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：电力设备一次产品生产及应用。

722018年第2期种工作方式的接地保护系统必须串联或并联电阻。由于接地变压器中性点人为抽偏、中心线路的不对称性等因素的影响，会造成配网产生不对称电压，而这个不对称电压在经过消孤线圈的放大后会变成串联谐振过电压。因为串联谐振过电压是不容许的，所以为了降低其产生的不良影响，一般都会为消弧线圈支路串联或并联电阻。

预调谐工作方式虽然在一定程度上解决了补偿接地系统的问题，但其因为调节速度不够快的缘故，不能在接地故障的初始发生阶段就实施有效补偿，即无法实现快速熄弧的目的。此外，消孤线圈的预调节主要是依靠机械控制装置，但机械动作的可靠性、开关的寿命及其耐压等都存在一定缺陷。

造成上述问题的最大原因在于消孤线圈无法实现快速调节，如果设计开发出一种基于快速可调节消孤线圈的接地故障保护系统，能在非常短的时间内就依据配网的运行情况进行调节，使消孤线圈可以始终处于脱谐状态，那么就能避免预调节工作方式所带来的一系列问题。由此可以，研究快速可调节消孤线圈意义重大。

3快速调节的实现方法探究

鉴于以上分析，文章对基于快速可调节消孤线圈的接地故障保护系统进行了研究，该系统不再采用预调谐工作方式，而是采用脱谐工作方式。当配网正常工作时，将消孤线圈调节至最大脱谐度；而当配网发生单相接地故障时，快速对消孤线

圈进行调节，使其与接地电容谐振，这样就能最大限度地减少故障电流，进而达到接地保护的目的；当配网接地故障消除后，再次将消孤线圈调节至最大脱谐状态，确保正常运行时的配网中性点位移电压在可控范围之内。

基于快速可调节消孤线圈的接地故障保护方法应满以下要求：①消孤线圈必须可以实现在线调节，而且其调节过程的耗时尽可能地缩短；②消孤线圈快速调节的依据是配网对地电容电流的测量值，所以应具备可以实时检测配网对电容的技术手段；③消孤线圈必须具备足够的调节范围，要确保配网正常运行时，其能调节到的最大脱谐度可以将中性点的位移电压控制在可接受的范围内；④调节过程应摆脱对机械控制方式的依赖，即不依靠机械动作来实现调节；第五，对消孤线圈接地补偿系统进行全面有效的监测；⑤接地故障保护系统应具备准确的单相接地故障选线方法等等。

近年来，随着电力电子技术的不断进步，为设计开发基于快速可调节消孤线圈的接地故障保护系统创造了有力条件。采用计算机电子控制替代传统的慢速机械式控制方式，可以开发出能够实现快速、准确选线保护的新型消孤线圈，这对于保障配网的安全运行具有重要意义。