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一、引言
化工企业蒸汽用量大，利用蒸汽余热发电，既经济、节能又能提高企业用电的可靠性。再加上目前电力紧张，进一步促进了各企业兴建热电联产式热电站的热情。现在正在设计或施工的此类工程很多，可以说遍地都是。化工企业电站的机压母线一般都采用10KV或6KV中性点不接地系统，而且一般都采用机压母线对负荷直配电缆。该方案运行维护简单,节省了全套升压站的投资，非常受企业的欢迎。但是，此方案会造成单相接地电容电流很大。在我公司承担的青海某90万吨/年纯碱工程中，第一期工程的单相接地电容电流就达到了31.5A，二期预计与一期工程的规模一样。在我公司承担的山东某100万吨/年纯碱工程中，其第一期工程的单相接地电容电流已达到了33.5A，而且企业已有规划，一期工程竣工就开始二期工程的设计，到2008年完成三期工程的建设。国家规范要求，单相接地电容电流4A以上就必须采取补偿措施。单相接地电容电流问题是工程设计必须解决的问题。
二、单相接地电容电流的危害
中性点不接地的高压电网中，单相接地电容电流的危害主要体现在四个方面：
1．弧光接地过电压危害
当电容电流过大，接地点电弧不能自行熄灭，出现间歇性电弧接地时，产生弧光接地过电压，这种过电压可达相电压的3-5倍或更高，它遍布于整个电网中，并且持续时间长，可达几小时，它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节，而且对整个电网绝缘都有很大的危害。
2．造成接地点热破坏及接地网电压升高
单相接地电容电流过大，使接地点热效应增大，对电缆等设备造成热破坏，该电流流入接地网后由于接地电阻的原因，使整个接地电网电压升高，危害人身安全。
3．交流杂散电流危害
电容电流流入大地后，在大地中形成杂散电流，该电流可能产生火花，引燃可燃气体、煤尘爆炸等，可能造成雷管先期放炮，并且腐蚀水管，气管等金属设施。
4．接地电弧还会直接引起火灾,甚至直接引起可燃气体、煤尘爆炸。
三、消弧线圈的作用
电网安装消弧线圈后，发生单相接地时消弧线圈产生电感电流，该电感电流补偿接地电容电流，使得接地电流减少；同时使得故障相恢复电压速度减少，治理电容电流过大所造成的危害。同时由于消弧线圈的嵌位作用，它可以有效地防止铁磁谐振过电压的产生。消弧线圈补偿效果越好，对电网的安全保护作用越大，所以需要跟踪电容电流变化自动调谐的消弧线圈。
四、消弧线圈作用原理及国内外现状
4.1 补偿系统的原理
消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流，补偿接地电容电流，使接地电流减少，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到熄灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时，不仅可以有效地减少产生弧光接地过电压的机率，还可以有效地抑制过电压的幅值，同时也最大限度地减少故障点热破坏作用及接地网的电压等。所谓正确调谐，即电感电流接近或等于电容电流，工程上用脱谐度v描述调谐程度
当V = 0时，称为全补偿，当V> 0时为欠补偿，V< 0时为过补偿。从发挥消弧线圈的作用上来看，脱谐度的绝对值越小越好，最好是处于全补偿状态，即调至谐振点上。但是在电网正常运行时，小脱谐度的消弧线圈将产生各种谐振过电压。如煤矿6KV电网，当消弧线圈处于全补偿时，电网正常稳态运行情况下其中性点位移电压是未补偿电网的10-25倍，这就是通常所说的串联谐振过电压。除此之外，电网中各种操作（如大电机投入，断路器非同期合闸等）及电网发生其它故障时（如单相断线，断路器非全相合闸等）都可能产生危险的过电压，所以在电网正常运行时，或发生单相接地之外的其他故障时，小脱谐度的消弧线圈给电网带来的不是安全因素而是危害。综上所述，当电网发生单相接地故障时，希望消弧线圈的脱谐度越小越好，最好是全补偿。当电网正常运行时,希望消弧线圈的脱谐度越大越好，最好是退出运行。
4.2 补偿系统的分类
早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，称为固定补偿系统。固定补偿系统的工作方式是：将消弧线圈整定在过补偿状态，其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%，之所以采用过补偿是为了避免电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电压。因为，如整定在欠补偿状态，切除线路将造成电容电流减少，可能出现全补偿或接近全补偿的情况。可见，固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网，这种系统已逐渐不再使用。取代它的是能跟踪电网电容电流自动调谐的装置，这类装置又分为两种，一种称之为随动式补偿系统。随动式补偿系统工作方式是：自动跟踪电网电容电流的变化，随时调整消弧线圈，使其保持在谐振点上，在消弧线圈中串联一电阻，增加电网阻尼率，将谐振过电压限制在允许范围内。当电网发生单相接地故障后，控制系统将电阻短接掉，达到最佳补偿效果，该系统的消弧线圈不能带高电压调整。另一种称之为动态补偿系统。动态补偿系统的工作方式是：在电网正常运行时，调整消弧线圈远离谐振点，彻底避免串联谐振过电压及各种谐振过电压产生的可能性，当电网发生单相接地后，瞬间调整消弧线圈至最佳状态，使接地电弧自动熄灭。这种系统要求消弧线圈能带高电压快速调整，从根本上避免了串联谐振产生的可能性，通过适当的控制，系统是唯一可能使电网中原有的功率方向型单相接地选线装置（高漏）继续使用的系统。
4.3 国内主要产品的比较
目前，自动补偿的消弧线圈国内主要有三种产品，分别是调气隙式，调匝式及偏磁式。
4.3.1 调气隙式
调气隙式属于随动式补偿系统。其消弧线圈为动芯式结构，通过移动铁芯改变磁路磁阻达到连续调节电感的目的。然而，其调整只能在低电压或无电压的情况下进行，其电感调节范围上下限之比为2.5 倍。控制系统在电网正常运行情况下将消弧线圈调整至全补偿附近，将约100Ω电阻串联在消弧线圈上。用来限制串联谐振过电压，使稳态过电压数值在允许范围内（中性点电位升高小于15%的相电压）。当电网发生单相接地后，必须在0.2S秒内将电阻短接掉实施最佳补偿，否则电阻有爆炸的危险。该产品的主要缺点有四条：
1. 工作噪音大，可靠性差
动芯式消弧线圈由于其结构上有运动部件，当高压施加其上后，振动噪音很大，而且随着使用时间的增长，内部越来越松动，噪音愈来愈大。串联电阻约3KW，100Ω。当补偿电流为50A时，需要250KW容量的电阻才能长期工作，所以在接地后，必须迅速切除电阻，否则有爆炸的危险。这就影响到整个装置的可靠性。
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