调匝调容式自动跟踪消弧线圈系统研究

张永武 刘淑敏 曹华明 王长征 马景芬

目前普遍应用的单一调匝式或调容式消弧线圈很难满足大容量、宽调节范围和细调节的需要，有必要开发研究一种新型消弧线圈，以解决大容量、宽调节范围和细调节的难题，使补偿后系统接地电流减小，有利于故障点的熄弧，降低系统过电压。这是一种利用现有成熟的调匝式消弧线圈和调容式消弧线圈理论和经验优化组合的新产品，具有调节速度快、调节范围宽、调节级差电流小、线性度好、没有谐波污染等优点。

一、调匝式、调容式消弧线圈的弊端

调匝式消弧线圈是用有载开关调节消弧线圈的匝数，达到调节消弧线圈电感电流的目的，以补偿系统电容电流，它适合于中小容量的消弧线圈。当消弧线圈容量较大时，如10kV1200kVar的消弧线圈，电流调节范围为20～198A，采用调匝式25档真空开关，等差调节，级差电流达到7.4A，大于行标允许的5A电流，而且档位太多对有载开关机械部分不利，有载开关的级电压也很难满足要求，消弧线圈制造工艺复杂。调容式消弧线圈，设有二次调容线圈，在调容线圈上配置几组不同容量的组合电容器来调节消弧线圈的电感电流，电容器组按照补偿电流的大小使用不同容量的电容器。消弧线圈本体是一个带二次绕组的铁芯电感线圈，产生感应电流，特点是单组电容器容量大，组数多，体积大，因此造价高，制作和调节困难；而且大容量调容式消弧线圈需设一、二次抽头，且调节时要停电操作。对于大容量宽调节范围的消弧线圈，单独采用调匝式或者调容式都难以满足要求。

二、调匝调容式消弧线圈系统设计

调匝调容式消弧线圈是用调匝调容相结合的方式达到减小故障点残流的目的，先用调匝式消弧线圈将大电流分成几档，再在级差电流大的档位之间接入晶闸管，利用电容器组进行细调。调匝调容式消弧线圈系统结构如图1所示，整个系统由接地变压器、有载宽调节的消弧线圈、电容调节柜、阻尼电阻箱及其控制部分、微机控制器及控制屏、内过电压保护器构成。

调匝调容式消弧线圈是在调匝式消弧线圈和调容式消弧线圈的基础上设计开发出来的，在调匝式消弧线圈上增加一个较大容量的二次线圈，其上并接组合电容器构成调匝调容式消弧线圈，它兼具调匝式消弧线圈和调容式消弧线圈的优点。如10kV1200kVar消弧线圈，如果用调匝调容相结合的粗细调结构，选用12档有载开关进行粗调，等比调节，最大级差电流为37.2A；消弧线圈二次线圈并联4组电容器，电容器总容量C总=6062×37.2=220kVar，每级电容器容量（即最小电容器容量）Cb=6062×2.3=14kVar，共分16档，等差调节，则级差电流减小为2.3A。由此看出，采用调匝调容式消弧结圈，真空开关的档位减少，电容器总容量小，级差电流小，故障点残流减小，很好地解决了大容量宽调节范围调档难的问题。同时采用预调方式，二次阻尼使消弧线圈快速响应，缩短残流稳定时间，提前投入消弧线圈，抑制暂态过电压的产生。

图1

三、调匝调容式消弧线圈系统的控制

调匝调容式消弧线圈具有调匝和调容式消弧线圈的所有功能，采用预调方式，控制系统根据需要采集不同状态的系统中性点电流、电压等数据，计算出电容电流和不平衡电压以及残流脱谐度等参数，将有载开关设定在接近接地电流的档位，并判断是否投入电容器组，计算需投入电容器的容量补偿，电容器使用独立的过零检测触发模块，触发模块接收到控制输出指令后可自动根据晶闸管两端的电压投切电容器组，保证整个系统级差电流不大于2～3A，接地时立即输出需要的补偿电流，不受任何外来因素的影响，具有快速响应的特点。

四、结论

随着配电网逐步扩大,电力电缆大量使用,大容量宽调节的消弧线圈的需求量必将随之增大。因此调匝调容式自动跟踪消弧线圈系统是一种具有广阔前景的补偿装置。