1、 XBSG 系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置在变电所中的应用【摘 要】xbsg 系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置（以下简称成套装置）在结构上突破了传统消弧线圈的结构模式，将接地变压器与消弧线圈有机地结合成一体，不仅减小了体积，降低了成本，而且提高了设备的效率，安装、维护更加方便。本文重点介绍了 xbsg 系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置装置及其在变所中的应用。【关键词】消弧线圈；可控硅技术；自动跟踪补偿 单相接地故障的危害（）易造成二次故障配电网越大，电容电流越大，单相接地时接地电流越大。接地点电弧不能自行熄灭，易形成稳定电弧，易发展成相间短路（电缆放炮） ，造成停电或设备损坏事故。（）易产生
2、单相电弧接地过电压当配电网接地电流大于 510a 时，单相接地故障时可能出现周期性熄灭和重燃的间歇电弧。间歇电弧将导致相与地之间产生过电压，其值可达到 2.53 倍的相电压峰值。（）易产生铁磁谐振电压在相电压时 pt 特性已趋于饱和拐点，当系统中运行电压偏离并出现某些扰动（如单相接地故障） ，能使 pt 饱和程度加剧，就有可能激发铁磁通谐振过电压，致使母线电压互感器烧毁和熔断器熔断，严重威胁着配电网的安全和供电可靠性。2 xbsg 系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置概述煤矿安全规程第 457 条规定：“矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过 20a。 ”限制单相接地电容电流的有效措
3、施是在电网上装设自动跟踪补偿的消弧线圈。xbsg 系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置独特的自动跟踪调节功能采用嵌入式系统与可控硅技术相结合的原理来实现，没有机械传动部分，调节、跟踪速度快，噪音低，运行可靠。另外该消弧线圈不仅运行可靠，而且由于大大减小了接地故障电流，使电缆接地放炮事故大幅度减少，大大提高了电网的安全、可靠运行性能。3 xbsg 系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置用途该成套装置适用于 6kv 或 10kv 中性点不接地的电网，对电网单相接地的电容电流进行自动跟踪补偿，并可根据设定的脱谐度实现欠补、全补或过补运行。也可以采用手动运行进行固定补偿。自动运行时该装置能始终处于最佳补偿状态，
4、使接地故障点的残余无功电流减小到 5a 以下，因而可显著提高电网供电的安全性和可靠性。该成套装置对电网对地分布电容比较大，对地绝缘相对薄弱的电缆电网尤为重要，它可有效地抑制电弧接地过电压，减少单相接地故障引发相间短路和电缆放炮的几率；此外，还能有效地抑制电弧接地过电压和铁磁谐振过电压。4 xbsg 系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置特点xbsg 系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置主要有以下特点：（1）干式结构、单柜室内安装，同类产品中占地面积最小，柜型可与高压室原有开关柜配套，整齐划一。（2）预补偿方案，可控硅调节电流，无机械传动部分，可做到0ms 投入全补偿，对瞬间性接地故障或实接地故障都能起到
5、补偿作用，可有效抑制电网操作过电压及接地故障引起的二次故障发生几率。（3）无档调节技术，补偿后接地点无功残流可小于 5a。（4）实时跟踪显示电网电容电流值、电网电压值、电网零序电压值。（5）具有补偿状态指示、100 次补偿追忆、100 次故障追忆。（6）具有手动、自动运行方式，可实现多台消弧线圈并列运行。（7）具有“四遥功能”和 rs485 通信接口，便于接入变电站综合自动化系统。（8）具备完善的零序过压、零序过流、五防闭锁等保护功能，能充分保证消弧线圈的可靠运行。5 工作原理l：三相五柱消弧线圈；l1、l2：低压电抗器；rl：阻尼电阻；scr1、scr2、scr3、scr4：可控硅；km：交
6、流接触器接点图 1 xbsg 系列自动跟踪补偿消弧线圈工作原理图xbsg 系列自动跟踪补偿消弧线圈工作原理如图 1 所示，其中三相五柱消弧线圈有五个铁芯柱，中间三个铁芯柱绕有高、低压线圈，边柱上没有线圈。高压绕组采用星形联结，高压侧接电网a、b、c 三相，星形联结点接电网地；低压绕组采用开口三角形联结，开口通过可控硅接通小型电抗器 l1、l2，通过接触器接通阻尼电阻。三相五柱消弧线圈当电网正常工作时，加在三相五柱式消弧线圈上的电压仅为正序，大小相等，相位互差 120，矢量和为零，即消弧线圈星形联结点没有电流入地，正序磁通在中间三个柱之间流通，互为通道，不流经边柱，由于三个柱没有气隙，磁阻很大，
7、正序阻抗很大，正序电流很小，其值相当于变压器的空载电流。当电网发生单相接地故障时，加在三相五柱式消弧线圈上的电压可分解为正序分量和零序分量，电网有零序电压产生。正序电压产生的电流、磁通与电网正常工作时相同；零序电压产生的零序电流流入三相高压绕组，由于大小相等，方向一致，所产生的零序磁通也必然是大不相等，方向相同，通过气隙，与两个边柱构成通道，由于零序磁路有气隙，磁阻较大，故零序电流较大，通过调整磁路气隙的大小，可以改变零序电感值，进而改变消弧线圈固定补偿部分的电感电流。低压绕组采用开口三角形联结。在电网正常工作时，开口电压仅为系统不平衡产生的不平衡电压。当电网发生接地故障时，该开口反映零序电压
8、，利用可控硅接通小型电抗器 l1、l2，控制器通过调整可控硅的导通角，调节三相五柱消弧线圈付边电感电流的大小，即可改变原边的电感电流大小，实现消弧线圈电感电流的自动调节。通过对电网电容电流的实时跟踪，自动调节电感电流，实现消弧线圈的自动跟踪补偿。低压绕组的开口电压上经过接触器的接点 km 接通阻尼电阻 rl。在电网正常运行时，该电阻增加了电网的阻尼率，可限制全补偿时出现谐振过电压，同时起到 pt 消谐作用；在电网发生接地故障后，2 秒内控制器自动切除该阻尼电阻，进一步减小单相接地点的残流；当单相接地故障消除时，控制器自动投入该阻尼电阻，防止谐振。6 单相接地电流及其分量的测量方法本次测量采用电
9、网单相经电阻接地的间接测量方法。测量原理见下图，电网的任一相经附加电阻 r 和电流表 a 接地，接地电阻r 选用 500-2000，接地电流可控制在几安培，保证了系统的安全性，并可通过理论计算得出电网单相直接接地时的电流。图中 c、r 分别为各相对地电容和绝缘电阻，r 为接地电阻中性点不接地电网绝缘参数测量模型电网单相接地电流是电网对地总的零序电流之和，不管是直接接地，还是经过电阻接地，电网对地总的零序电流（接地电流）是同零序电压成正比关系。因此，测量出电网单相经电阻接地时的零序电压及流过接地电阻的电流，就能得到电网单相直接接地的总电流。其计算公式是：i=i式中：u为电压互感器二次线电压，u为
10、单相经电阻接地时的二次零序电压，i为流过接地电阻的接地电流，i为电网单相直接接地电流。7 济宁二号煤矿 6kv 电网系统现状济宁二号煤矿 6kv 电网采用单母线分段，并列运行方式。测试数据:根据上述提出的测量方法，对济宁二号煤矿 6kv 电网单相接地电容电流进行测量后得到的数据及计算结果如下。由测量数据可得如下结论：济宁二号煤矿 6kv 电网总的电容电流为 63a，根据煤矿安全规程第 457 条规定“矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过 20a”，济宁二号煤矿 6kv 电网单相接地电容电流超标。投入 xbsg 系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置后测试数据：投入 xbsg 系列自动
11、跟踪补偿消弧线圈成套装置后，变电所在发生单相接地时装置上显示的电容电流为 0a。由数据可得如下结论：济宁二号煤矿 6kv 电网总的电容电流为 0a，济宁二号煤矿 6kv电网单相接地电容电流符合标准。8 xbsg 系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置在变电所中的应用效果（1）减小了单相接地时故障点的电容电流，避免了单相弧光接地时引起的过电压对电网的冲击，保护了设备，减少线路的跳闸次数，提高了供电可靠性。由于矿井供电中大部分负荷为一级负荷，对供电可靠性、连续性要求较高。安装该装置后发现：矿井当发生单相接地故障时，持续运行时间有时可大于两小时，大大提高了供电的可靠性。避免了因单相接地故障而造成 6kv 高压线路多条同时跳闸的问题。（2）限制了单相接地故障电流对电缆设备的危害性。电缆故障多半是由于绝缘击穿引起的，由于故障电流过大，热量散发较慢，经常引起电缆放炮故障。我矿自安装该成套装置以来，电缆故障次数明显减少，很大程度上改善了我矿供电质量。责任编辑：王静
