諧振接地系統(tǒng)基本原理介紹

摘 要：隨著電力系統(tǒng)市場化的加深和信息技術(shù)的更新，對應(yīng)的電力系統(tǒng)與市場、用戶的交互在不斷增強，電能質(zhì)量的要求標(biāo)準(zhǔn)隨著發(fā)展陸續(xù)提高，與此相關(guān)的電網(wǎng)保護裝置、測量裝置、補償裝置等都需要升級以適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展。在電力系統(tǒng)的發(fā)展過程中，中性點接地方式始終是一項關(guān)乎系統(tǒng)供電可靠性、電力設(shè)備安全、線路絕緣水平、繼電保護、人身安全及通信干擾等問題的重要技術(shù)應(yīng)用。文章主要介紹了諧振接地系統(tǒng)的基本特點，論述了消弧線圈工作的基本原理及電容電流的計算方式。

關(guān)鍵詞：中性點接地；消弧線圈；消弧線圈工作原理；電容電流計算

4 電容電流計算方法

計算電容電流的目的是調(diào)節(jié)消弧線圈進行合理補償，以減小接地故障后的對地殘余電流，使接地電弧能夠可靠熄滅，重合閘能夠成功，保證供電可靠性。在實際運行中，系統(tǒng)的故障電流一般不等于電容電流，因為單相接地故障一般是經(jīng)過渡電阻發(fā)生的。但研究表明這并不影響以電容電流為依據(jù)來調(diào)節(jié)消弧線圈補償?shù)暮侠硇?。原因在于，失諧度與阻尼率不變的前提下，由上節(jié)分析可知，殘流值與中性點位移電壓成正比。因此我們假設(shè)系統(tǒng)發(fā)生金屬性單相接地故障，此時過渡電阻為零，中性點位移電壓達到最大值，而對應(yīng)的殘余電流也最大，我們只要確定消弧線圈補償能夠滿足當(dāng)前故障情況下的補償要求，無論過渡電阻多大，補償后的殘余電流都在限定值以下，而此時的補償可以根據(jù)電容電流和殘流限定值來確定。以下是幾種電容電流計算方法的簡單介紹：

4.1 中性點位移電壓法

由上節(jié)對中性點電壓U0的分析可知，當(dāng)Xc、d一定時，通過改變消弧線圈L，能夠得到U0與失諧度v的關(guān)系圖，如圖4所示。

如圖4所示，在失諧度v=0時，U0達到最大值，此時系統(tǒng)容抗值等于消弧線圈投入的感抗值，由此可得系統(tǒng)容抗值，進一步可計算出系統(tǒng)的接地電容電流。

這種測量方法要求消弧線圈必須串聯(lián)或并聯(lián)阻尼電阻限壓，否則諧振時中性點電壓會遠(yuǎn)超出規(guī)定的電壓最大允許值。同時，如果采用不能連續(xù)調(diào)節(jié)的消弧線圈，如多級有載細(xì)調(diào)或者調(diào)容式消弧線圈，會由于級差的存在，無法正好找到諧振點，因而造成一定的測量誤差。此外，在系統(tǒng)不對稱度很低的情況下，由于中性點電壓很小，整條位移電壓的曲線會比較平緩，諧振峰值不明顯，此時的測量值也會有較大誤差。

4.2 兩點法

兩點法的測量計算過程即是解兩元一次方程組，屬于電容電流比較常用的一種測量方法。應(yīng)用時調(diào)節(jié)消弧線圈的檔位，分別測得中性點位移電壓U01及相鄰檔位的中性點電壓U02。然后根據(jù)消弧線圈基本原理簡化圖，列出電壓方程式求解，可求得系統(tǒng)電容，進而求得對地電容電流，此處不做具體推導(dǎo)。

實際計算過程中，這種方法忽略了阻尼率，在系統(tǒng)實際阻尼較大時，會導(dǎo)致較大的計算誤差，可能達到10%以上，所以兩點法不適用于中性點不接入限壓電阻的隨調(diào)式自動補償裝置。

4.3 三點法

該方法原理上與兩點法類似，區(qū)別在于將未知量增加到了三個，同時考慮了阻尼率的影響，在準(zhǔn)確度上有很大提高，相對的計算過程變得復(fù)雜。測量過程與兩點法類似，通過調(diào)節(jié)消弧線圈檔位調(diào)節(jié)電感值，取得三組對應(yīng)的中性點電壓值和中性點電流值，聯(lián)立解方程組求得系統(tǒng)電容，進而求得系統(tǒng)對地電容電流。

三點法不用考慮失諧度的正負(fù)，但同時也存在計算過程中忽略了gL的誤差以及計算中性點電壓時忽略了gc所造成的誤差，但是相比較而言，三點法比兩點法的理論誤差要小，誤差值一般能控制在5%以下。

4.4 注入信號法

注入信號法是向系統(tǒng)外加一個變頻信號，在變頻信號的作用下使中性點對地諧振回路發(fā)生并聯(lián)諧振，由此測出系統(tǒng)的諧振頻率f，然后再根據(jù)公式C=1/4？仔2f2L解得系統(tǒng)的對地電容值，其中L為消弧線圈的當(dāng)前電感值。

這種測量方法能夠在系統(tǒng)的不平衡電壓為0時，仍然可以通過注入信號測量計算電容電流，而之前的幾種方法則不行。這種方法誤差一般在5%以下，且對于消弧線圈的類型無限制。不過由于向系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)注入了非工頻信號，因此無論多少總會影響到系統(tǒng)的波形和頻率質(zhì)量。

5 結(jié)束語

隨著電力系統(tǒng)日新月異的探索發(fā)展，消弧線圈及其控制系統(tǒng)也會隨著信息技術(shù)的不斷進步有更多突破，許多理論問題和應(yīng)用問題仍等待著我們進一步研究。就消弧線圈的控制系統(tǒng)而言，期待高性能、高可靠性的控制系統(tǒng)和靈活的控制模式，以期滿足各種不同應(yīng)用范圍的需求。隨著我國生產(chǎn)力水平的不斷發(fā)展，新環(huán)境新城市的不斷開拓，電力系統(tǒng)規(guī)模將不斷增加，對地電容電流也會隨之提高，如何有效利用一套控制系統(tǒng)，集成兩臺或者多臺消弧線圈的并聯(lián)控制也將成為一個新的研究熱點。

參考文獻

[1]要煥年，曹梅月.電力系統(tǒng)諧振接地[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2]李潤先.中壓電網(wǎng)系統(tǒng)接地實用技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2002.

[3]齊鄭.小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線及定位技術(shù)研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2005.

[4]李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[M].中國電力出版社，2000.

[5]張可奇.新型自動跟蹤補償消弧線圈的研究[D].湖南大學(xué)，2007.

[6]連鴻波，裴善鵬，曲軼龍，等.諧振接地系統(tǒng)的電容電流自動跟蹤測量[J].鄭州大學(xué)學(xué)報，2005，06.

[7]劉提.配電網(wǎng)消弧控制策略與故障選線技術(shù)的研究[D].華北電力大學(xué)，2010.

[8]李泉源.諧振接地系統(tǒng)電容電流測量方法的研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2003.

作者簡介：趙霜霜（1989-），女，陜西渭南人，學(xué)歷：本科。