谐振接地系统基本原理介绍

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摘 要：随着电力系统市场化的加深和信息技术的更新，对应的电力系统与市场、用户的交互在不断增强，电能质量的要求标准随着发展陆续提高，与此相关的电网保护装置、测量装置、补偿装置等都需要升级以适应电网的发展。在电力系统的发展过程中，中性点接地方式始终是一项关乎系统供电可靠性、电力设备安全、线路绝缘水平、继电保护、人身安全及通信干扰等问题的重要技术应用。文章主要介绍了谐振接地系统的基本特点，论述了消弧线圈工作的基本原理及电容电流的计算方式。

关键词：中性点接地；消弧线圈；消弧线圈工作原理；电容电流计算

4 电容电流计算方法

计算电容电流的目的是调节消弧线圈进行合理补偿，以减小接地故障后的对地残余电流，使接地电弧能够可靠熄灭，重合闸能够成功，保证供电可靠性。在实际运行中，系统的故障电流一般不等于电容电流，因为单相接地故障一般是经过渡电阻发生的。但研究表明这并不影响以电容电流为依据来调节消弧线圈补偿的合理性。原因在于，失谐度与阻尼率不变的前提下，由上节分析可知，残流值与中性点位移电压成正比。因此我们假设系统发生金属性单相接地故障，此时过渡电阻为零，中性点位移电压达到最大值，而对应的残余电流也最大，我们只要确定消弧线圈补偿能够满足当前故障情况下的补偿要求，无论过渡电阻多大，补偿后的残余电流都在限定值以下，而此时的补偿可以根据电容电流和残流限定值来确定。以下是几种电容电流计算方法的简单介绍：

4.1 中性点位移电压法

由上节对中性点电压U0的分析可知，当Xc、d一定时，通过改变消弧线圈L，能够得到U0与失谐度v的关系图，如图4所示。

如图4所示，在失谐度v=0时，U0达到最大值，此时系统容抗值等于消弧线圈投入的感抗值，由此可得系统容抗值，进一步可计算出系统的接地电容电流。

这种测量方法要求消弧线圈必须串联或并联阻尼电阻限压，否则谐振时中性点电压会远超出规定的电压最大允许值。同时，如果采用不能连续调节的消弧线圈，如多级有载细调或者调容式消弧线圈，会由于级差的存在，无法正好找到谐振点，因而造成一定的测量误差。此外，在系统不对称度很低的情况下，由于中性点电压很小，整条位移电压的曲线会比较平缓，谐振峰值不明显，此时的测量值也会有较大误差。

4.2 两点法

两点法的测量计算过程即是解两元一次方程组，属于电容电流比较常用的一种测量方法。应用时调节消弧线圈的档位，分别测得中性点位移电压U01及相邻档位的中性点电压U02。然后根据消弧线圈基本原理简化图，列出电压方程式求解，可求得系统电容，进而求得对地电容电流，此处不做具体推导。

实际计算过程中，这种方法忽略了阻尼率，在系统实际阻尼较大时，会导致较大的计算误差，可能达到10%以上，所以两点法不适用于中性点不接入限压电阻的随调式自动补偿装置。

4.3 三点法

该方法原理上与两点法类似，区别在于将未知量增加到了三个，同时考虑了阻尼率的影响，在准确度上有很大提高，相对的计算过程变得复杂。测量过程与两点法类似，通过调节消弧线圈档位调节电感值，取得三组对应的中性点电压值和中性点电流值，联立解方程组求得系统电容，进而求得系统对地电容电流。

三点法不用考虑失谐度的正负，但同时也存在计算过程中忽略了gL的误差以及计算中性点电压时忽略了gc所造成的误差，但是相比较而言，三点法比两点法的理论误差要小，误差值一般能控制在5%以下。

4.4 注入信号法

注入信号法是向系统外加一个变频信号，在变频信号的作用下使中性点对地谐振回路发生并联谐振，由此测出系统的谐振频率f，然后再根据公式C=1/4？仔2f2L解得系统的对地电容值，其中L为消弧线圈的当前电感值。

这种测量方法能够在系统的不平衡电压为0时，仍然可以通过注入信号测量计算电容电流，而之前的几种方法则不行。这种方法误差一般在5%以下，且对于消弧线圈的类型无限制。不过由于向系统网络注入了非工频信号，因此无论多少总会影响到系统的波形和频率质量。

5 结束语

随着电力系统日新月异的探索发展，消弧线圈及其控制系统也会随着信息技术的不断进步有更多突破，许多理论问题和应用问题仍等待着我们进一步研究。就消弧线圈的控制系统而言，期待高性能、高可靠性的控制系统和灵活的控制模式，以期满足各种不同应用范围的需求。随着我国生产力水平的不断发展，新环境新城市的不断开拓，电力系统规模将不断增加，对地电容电流也会随之提高，如何有效利用一套控制系统，集成两台或者多台消弧线圈的并联控制也将成为一个新的研究热点。

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作者简介：赵霜霜（1989-），女，陕西渭南人，学历：本科。