隨著社會(huì)的發(fā)展，配電網(wǎng)容量也日益擴(kuò)大，對(duì)供電可靠性的要求越來越高，目前的部分小電流不接地系統(tǒng)已越來越不適應(yīng)配電網(wǎng)的發(fā)展要求。在配電網(wǎng)日益發(fā)展的今天，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式在國內(nèi)外已有成功運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，近幾年來隨著技術(shù)的發(fā)展，各種形式的自動(dòng)跟蹤消弧系統(tǒng)相繼出現(xiàn)，克服了傳統(tǒng)消弧線圈的缺點(diǎn)，無論從補(bǔ)償效果還是過電壓水平來說，都得到了改進(jìn)。
1 主要參數(shù)
在經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)的運(yùn)行中，應(yīng)掌握如下數(shù)據(jù)：單相接地時(shí)系統(tǒng)中性點(diǎn)的電壓Un及與其相對(duì)應(yīng)的零序電容電流(Ic＝ωCUn)、消弧線圈實(shí)際的補(bǔ)償電流、發(fā)生接地的時(shí)間等。其中，了解消弧線圈實(shí)際的補(bǔ)償電流很重要，若只知道接地發(fā)生時(shí)消弧線圈所調(diào)檔位或檔位的額定電流，而不知道接地時(shí)消弧線圈所補(bǔ)償?shù)膶?shí)際電流，就會(huì)導(dǎo)致殘余電流的計(jì)算脫離實(shí)際太遠(yuǎn)。
2 殘余電流問題
殘余電流是指小電流接地系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償之后流經(jīng)接地點(diǎn)的電流，它等于該系統(tǒng)零序電容電流與消弧線圈補(bǔ)償電流的矢量之和。由于線路及消弧線圈等設(shè)備實(shí)際存在有功損耗，使得消弧線圈所補(bǔ)償?shù)碾娏骱拖到y(tǒng)零序電容電流在接地點(diǎn)處并非嚴(yán)格反相，所以，殘余電流并不等于補(bǔ)償電流與零序電容電流數(shù)值上的相減。由于各線路的有功損耗相對(duì)較小，所以考慮消弧線圈補(bǔ)償系統(tǒng)殘余電流指標(biāo)時(shí)可暫不考慮其影響。
對(duì)于一個(gè)給定系統(tǒng)，其殘余電流指標(biāo)確定后，應(yīng)首先確定失諧度的設(shè)定值，還應(yīng)綜合考慮到本套系統(tǒng)中直接接入零序回路的一次設(shè)備的有功損耗、控制系統(tǒng)零序電容電流的測量誤差以及消弧線圈伏安特性的非線性影響等因素。在一個(gè)10 kV配電系統(tǒng)中，當(dāng)消弧線圈容量超過400 kVA且伏安特性為非線性時(shí)，系統(tǒng)補(bǔ)償之后的接地點(diǎn)殘余電流最大值不一定出現(xiàn)在中性點(diǎn)電壓較高時(shí)，大多數(shù)情況下，反而會(huì)出現(xiàn)在中性點(diǎn)電壓低于4 kV的時(shí)候；若消弧線圈伏安特性線性度較好，就不存在這個(gè)問題了。目前國內(nèi)大多數(shù)消弧線圈的補(bǔ)償是通過調(diào)節(jié)消弧線圈勵(lì)磁電抗來完成的，因此，即使能保證伏安特性局部線性，但還是保證不了較大電壓范圍內(nèi)的線性度，仍或多或少存在非線性的問題，有些甚至還很嚴(yán)重。所以要較為準(zhǔn)確地計(jì)算一套消弧系統(tǒng)的殘余電流時(shí)，需綜合考慮各因素的影響。
實(shí)際運(yùn)行中，最好進(jìn)行現(xiàn)場人工接地試驗(yàn)(尤其是高阻接地試驗(yàn))實(shí)測接地殘余電流，了解影響殘余電流的因素，對(duì)消弧系統(tǒng)能否滿足規(guī)定的殘余電流值作出科學(xué)的判斷。
3 接地變壓器的零序阻抗
由于配電變壓器10 kV側(cè)一般采用△接法，如果采用消弧線圈系統(tǒng)，就要加裝接地變壓器。接地變壓器的零序阻抗可以做得比較小，但是如不注意消弧線圈和接地變壓器零序阻抗的匹配，將嚴(yán)重影響消弧線圈輸出的補(bǔ)償電流。例如，標(biāo)稱容量為
500 kVA/10.5 kV的消弧線圈，當(dāng)在實(shí)際配電網(wǎng)中投入運(yùn)行后，如不注意接地變壓器零序阻抗的影響，有可能對(duì)80 A的電容電流根本無法補(bǔ)償。因此，一定要對(duì)接地變壓器的零序阻抗提出具體要求。
一般來講，消弧線圈容量越大，要求接地變壓器的零序阻抗就越小。
4 實(shí)際運(yùn)行存在的問題
當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)南【€圈將馬上投入運(yùn)行，這時(shí)在等效零序回路中，消弧線圈與零序電容是并聯(lián)的，因此可以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?SPAN lang=EN-US>
實(shí)際運(yùn)行中，大部分的單相接地故障在補(bǔ)償之后都能自動(dòng)解除，這時(shí)消弧線圈與零序電容就形成串聯(lián)回路，如果消弧線圈未能及時(shí)退出補(bǔ)償狀態(tài)，阻尼電阻還處于被短接的狀態(tài)，這時(shí)消弧線圈就剛好與零序電容形成串聯(lián)諧振，而且諧振狀態(tài)會(huì)一直維持下去，容易造成較長時(shí)間的工頻過電壓，因此必須設(shè)法盡快結(jié)束該狀態(tài)。但是，一般消弧系統(tǒng)均是以中性點(diǎn)電壓超過一定值作為發(fā)生單相接地的判據(jù)而投消弧線圈的，而串聯(lián)諧振時(shí)中性點(diǎn)電壓也較高，導(dǎo)致系統(tǒng)誤認(rèn)為單相接地故障繼續(xù)存在，所以系統(tǒng)將繼續(xù)進(jìn)行補(bǔ)償，從而導(dǎo)致惡性循環(huán)。
失諧度設(shè)定得越小，消弧線圈啟動(dòng)電壓設(shè)定得越低(如低于2 kV)，消弧線圈系統(tǒng)補(bǔ)償就越好。然而失諧度和消弧線圈啟動(dòng)電壓又不能設(shè)定得太高，前者太大，將會(huì)導(dǎo)致殘余電流過大，而后者設(shè)定得太高，將會(huì)導(dǎo)致有些高阻性接地故障時(shí)系統(tǒng)無法正常啟動(dòng)補(bǔ)償。因此，消弧線圈的控制系統(tǒng)必須具備一定的狀態(tài)識(shí)別功能，識(shí)別出系統(tǒng)處在單相接地狀態(tài)還是諧振狀態(tài)，確保單相接地故障解除后，消弧線圈能可靠地立即退出補(bǔ)償狀態(tài)。
5 投入速度對(duì)補(bǔ)償?shù)挠绊?SPAN lang=EN-US>
系統(tǒng)接地時(shí)消弧線圈的投入速度也很重要，如果需要經(jīng)過幾十毫秒甚至多達(dá)數(shù)秒的時(shí)間才能投上消弧線圈，對(duì)于目前接地電流越來越大的系統(tǒng)來講，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)了。
理想的對(duì)策是利用快速投入的消弧線圈將弧光接地抑制在起弧的一瞬間，這就要求消弧系統(tǒng)具有極快的速度。實(shí)際運(yùn)行中，特別是在雷雨季節(jié)通常會(huì)連續(xù)發(fā)生多次單相接地故障，消弧線圈必須具有極快的響應(yīng)速度，才能有效地補(bǔ)償并消除這些故障，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
國內(nèi)有些中性點(diǎn)加阻尼電阻的消弧線圈系統(tǒng)，為了提高響應(yīng)速度，采用預(yù)調(diào)的工作方式，即無故障時(shí)已將消弧線圈調(diào)至計(jì)算好的檔位，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)再短接阻尼電阻。這種方式，往往還是要受制于阻尼電阻短接機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間的影響，所以也很難提高投入速度。目前，利用可控硅控制的消弧線圈，可以在幾個(gè)毫秒內(nèi)對(duì)單相接地迅速響應(yīng)，應(yīng)是自動(dòng)跟蹤控制消弧線圈的發(fā)展方向，但也存在可控硅的可靠性問題，這主要取決于可控硅的選型、可控硅的實(shí)際工況等，選型正確、運(yùn)用恰當(dāng)，可靠性還是相當(dāng)高的。
6 消弧線圈的使用
有些文獻(xiàn)中提出對(duì)于以電纜為主的配電網(wǎng)宜采用小電阻接地，而對(duì)于以架空線為主的配電網(wǎng)宜采用消弧線圈接地。目前的研究證明，電纜為主的網(wǎng)絡(luò)，如果采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的方式，會(huì)帶來一定的弊端。若采用能快速投入的消弧線圈系統(tǒng)(響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于10 ms，低于小電阻接地系統(tǒng)中開關(guān)等的響應(yīng)時(shí)間)，則不管是因電纜本身質(zhì)量問題還是電纜連接頭閃絡(luò)而導(dǎo)致的單相接地，消弧線圈能快速補(bǔ)償，就能顯著地降低接地點(diǎn)的電流，使瞬時(shí)性故障能自行恢復(fù)，避免跳閘造成的停電；而對(duì)非瞬時(shí)性故障也因故障電流大大減少而避免了巨大的短路電流對(duì)電纜的沖擊，使故障點(diǎn)不易擴(kuò)大，因而大大提高了供電可靠性。