（丹阳市供电公司江苏镇江212000）
摘要：通过计算分析10～35kV配电网中的电容电流，阐述消弧线圈在中性点不接地系统中应用的必要性，介绍消弧线圈的容量和接地变的选择，并通过对比两种消弧线圈装置的工作原理及优缺点，提出适合的电容电流补偿方案。
关键词：电容电流；消弧线圈；接地变；单相接地故障
1系统电容电流工程实用计算
10kV电缆线路单相接地电容电流为：
（1）
有架空地线的架空线路单相接地电容电流为：
（2）
式中，S为电缆芯线的标称截面积，mm2；Ur为线路额定线电压，kV；l为线路长度，km；IC为接地电容电流，A。
总降10kV至各配电室及配电室至高压电机的电缆截面积分别有300、240、185、150、95mm2类型。由式(1)、式(2)计算出对应截面电缆每千米的电容电流，见表1。
表1电缆线路每千米单相接地电容电流
根据厂内电缆信息计算电容电流(见表2)，目前系统中仅线路电容电流就有77A。
表2总电容电流计算值
电网中的单相接地电容电流由电力线路和电力设备(同步发电机、大容量同步电机及变压器等)的电容电流组成。电力设备的电容电流附加率见表3。
表3变电所附加的接地电容电流值
由表3可计算出10kV系统电容电流附加12.17A，35kV系统电容电流附加0.121A，则全厂电容电流理论计算值为89.29A。电容电流理论计算值对新建变电站或工厂具有十分重要的参考价值，但对于运行时间长的变电站或工厂，因线路绝缘老化，实际值一般比计算值稍大。
2接地变及消弧线圈容量选择
2.1接地变容量
本单位10kV为角型接线系统，因此应选用Z型三相接地变引出系统中性点。三相接地变的容量应与消弧线圈容量相匹配，接地变二次带载时还应考虑二次负荷容量。
对于Z型接线的三相接地变，中性点接消弧线圈时，若未考虑二次负荷，则接地变额定容量为：
（3）
式中，SrT为接地变额定容量，kVA；Qxr为消弧线圈额定容量，kVA。根据资料，消弧线圈的容量应在变压器容量的86％～95％范围内选择。
2.2消弧线圈容量
消弧线圈容量为：
（4）
式中，Qx为消弧线圈补偿容量，kVA；K为系数，过补偿时取1.35，欠补偿时按脱谐度确定；k为电网回路电容电流，IC为回路标称电压，kV。
3消弧线圈补偿装置类型
消弧线圈补偿装置分为自动补偿和固定补偿两种。
3.1调匝式消弧线圈
调匝式消弧线圈是自动补偿消弧线圈补偿装置中的一种，它将绕组按不同的匝数抽出若干个分接头，用有载分接开关进行切换，改变接入的匝数，从而改变电感量。XHK—II—ZP+型消弧线圈自动调谐装置属于有载调匝式消弧线圈，其调节模式根据母联分位和母联合位的情况来调节。消弧线圈自动调谐装置判断母联合位的条件有3个：装置接线满足主从关系；系统母联开关在合位；装置所测中点电流不小于0.01A。当这3个条件同时满足时，2台自动补偿装置工作在母联合位调节模式下；其中1条不满足，则工作在母联分位调节模式下。以总降10kV运行方式为例。总降10kV母线分段运行时，两段的消弧线圈也属于分段调节，各自补偿所在母线侧的电容电流，而此时系统总电容电流是2台消弧线圈所测得的电容电流之和。当10kV母联在合位且装置所测中点电流大于0.01A时，2台自动补偿装置共同补偿整个母线的电容电流，动作关系为主机先补偿、从机依次再补偿，直到满足所设定的残流范围。
3.2固定补偿装置
固定补偿式消弧线圈是根据计算总电容电流进行选择的。固定牢}偿的消弧线圈一般采用过补偿方式，使电感电流大于单相接地电容电流，以达到熄灭电弧的目的。
3.3消弧线圈优缺点的对比
固定补偿的消弧线圈一般采用过补偿方式，优点是装置价格低、接线简单；缺点是补偿方式不灵活、调节范围受限。调匝式自动补偿的消弧线圈采用预调式进行补偿，优点是可根据系统电容电流大小进行补偿，一次设备简单、可靠性高.不会产生谐波；缺点是受有载开关和电压的限制，一般在额定电流的20％～80％之间进行补偿。
4系统电容电流补偿优化方案
4.1接地变及消弧线圈容量选定
根据系统按最大运行方式运行时消弧线圈应补偿的单相接地电容电流最少为89.27A，选取的消弧线圈容量为700kVA，再考虑到接地变容量及其二次负荷，需选取容量800kVA。然而，目前该系统使用的调匝式自动补偿消弧线圈容量为500kVA，最大补偿电流为82A，无法满足要求。
4.2电容电流补偿优化方案
虽然系统在最大运行方式下运行的情况极少，但消弧线圈仍要按
最大运行方式下的参数进行选择。更换2套消弧线圈装置费用昂贵，且旧的设备又极少被利用，因此从经济角度考虑，可选择在原自动调匝式消弧线圈基础上并列1台固定补偿装置。2种消弧线圈并列运行接线示意图如图1所示。
新增的固定补偿消弧线圈分为5个档位，补偿电流分别为15、24.6、43.7、53.3、62.9A。2套消弧线圈装置采用并联方式接入时，为系统补偿的电流是其补偿的电感电流之和。新增固定补偿消弧线圈后，系统最大的补偿电流为144.9A。
4.3并列运行消弧线圈存在的隐患及解决办法
若对系统电容电流评估不足，盲目投入固定补偿的消弧线圈，或2台消弧线圈并列前未恰当选择固定补偿消弧线圈的档位，则会引起自动补偿消弧线圈为找到合适的残流值而频繁调挡。在频繁的升减档过程中若达到了系统的谐振点，则会引起电力系统谐振，对电力系统的稳定造成极大威胁。最后，通过调试，总结出了2台不同补偿方式的消弧线圈并列运行的操作原则。
图1消弧线圈并列运行接线示意图
(1)在投入固定补偿装置前，对系统电容电流进行准确评估，选择合适的分接模式。
(2)2台消弧线圈并列运行时，系统突然切掉线路或甩负荷会导致系统电容电流突然减小。此时，应先将自动调谐装置打到手动方式下，根据所测残流进行手动调节，基本稳定后可调回自动补偿模式。
(3)通常，电力系统运行在最大方式下，即10kV母联分开时，自动调匝式消弧线圈已能满足补偿要求，自动调节装置按母联分位的调节方式进行调节，不需增加固定补偿的消弧线圈。
(4)电力系统在最小运行方式下，可根据系统的负荷选择增加或不增加固定补偿装置。若带全部负荷，则可在评估电容电流后，选择正确的固定补偿档位并人原消弧线圈装置。若所带负荷少(如大修期间)，且自动调匝式消弧线圈可满足补偿要求，则无需增加固定补偿的消弧线圈。
5结束语
中压配电网中80％的故障为单相接地故障，为保证电力系统的稳定，中性点常采用消弧线圈接地以有效消除单相接地电弧。本文通过计算确定本公司电力系统电容电流为89.29A，再据此提出选择合适容量的接地变和消弧线圈。通过对比3种消弧线圈补偿装置的优缺点，可知10kV系统采用满足容量的调匝式消弧线圈自动补偿装置利大于弊。但是，从经济成本考虑，可使用自动补偿装置与固定补偿装置并列运行的模式进行电容电流补偿；另外，在选择这种运行方式时需注意操作原则。
参考文献
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[3]杨贵恒，常思浩.电气工程师手册(供配电)[M].北京：化学工业出版社，2014