电力系统中性点经消弧线圈接地问题

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消弧线圈的工作原理是利用流经故障点的电感电流和电容电流相位差为180°，补偿电容电流减小流经故障点电流，来达到消弧的目的。消弧线圈全补偿的电感L整定值满足：
ωL＝1／3ωC
其中，L为消弧线圈的电感，C为线路对地电容与相间电容之和，ω为工频角频率
过补偿 ωL<1／3ωC
欠补偿 ωL>1／3ωC
线路对地电容C单位是微法，因此消弧线圈的电感单位是亨。
利用消弧线圈补偿容性电流，就是用消弧线圈流入接地弧道的电感性电流抵消经健全相流入该处的容性电流。消弧线圈的作用有两个，一是大大减小故障点接地电流；二是减缓电弧熄灭瞬时故障点恢复电压的上升速度。消弧线圈应接于系统中性点上。变电站主变压器10 kV侧采用的是三角形接线，10 kV系统是没有中性点的，解决的办法是将消弧线圈接在星形接线的10 kV站用接地变压器中性点上。这样，系统零序网络等效于由对地电容和消弧线圈构成的LC串联电路。为避免LC串联电路发生谐振，产生过电压，消弧线圈还串联或并联有阻尼电阻，保证中性点的位移电压Un小于15％相电压。当系统发生单相接地时，中性点流过很大电流，此时必须将阻尼电阻短接或断开。另外，接地变中性点上还装有测中性点电压Un的TV及测中性点电流的TA。
从50年代开始，我国在小电流中性点不接地的35kV系统中采用经消弧线圈接地方式，这对于雷雨季节中减少事故跳闸次数是很有效的。以后又开始将消弧线圈应用到6、10kV系统，并取得了一定的经验。但以前普遍采用的是固定式或手动调匝式消弧线圈，随着电力系统的发展，这种老式的消弧线圈接地补偿系统已暴露出不少问题。
(1)调节不方便：因消弧线圈采用手动调匝方式，只能依据人工计算数据和实际一次性测量数据来进行调节，当电网参数变化后，需要进行倒闸操作，停下消弧线圈调整其分接头的位置，既费工又影响安全。
(2)由于其自身固有的特点，在电网中只能运行在过补偿状态，当电网发生了事故，掉闸后重合，参数变化时，脱谐度无法控制，以致往往运行在不允许的脱谐度之下，造成中性点过电压，三相电压对称遭到破坏。
(3)弧光过电压的倍数较高，国内外研究证明，消弧线圈抑制弧光过电压的效果与脱谐度大小有关，只有其脱谐度不超过±5%才能把过电压的水平限制到2.6倍相电压以下。对于老式消弧线圈系统，考虑到躲过全补偿的范围，所以脱谐度取得保守一点，一般都要达到15.25%左右甚至更大，这样消弧线圈抑制弧光过电压的效果就很差，几乎和不接地系统一样。
(4)若在欠补偿状态下运行，遇到断线时易产生严重的谐振过电压现象，这种过电压对网络绝缘所表现的危害比由电弧接地过电压所产生的更大。
因此，这种老式消弧线圈已经不再应用。取而代之的是自动跟踪补偿装置。
自动跟踪补偿装置利用微机技术进行实时测量电网中的电压、电流，据此计算电网的实时电容电流，控制调节消弧线圈电抗值，以达到最佳补偿状态。目前我国自动跟踪补偿装置分为两种模式：随动式补偿系统和动态补偿系统。自动补偿的消弧线圈主要有三种类型：(1)调隙式；(2)调匝式；(3)偏磁式。
(1)调隙式：
调隙式属于随动式补偿系统，其消弧线圈为动芯式结构。通过移动铁芯改变磁路磁阻达到连续调节电感的目的，其调整只能在低电压或无电压的情况下进行，在实际运行中由于机械的惯性和电机的控制精度问题，调节精度相对较差。此外，其工作噪音大，由于动芯式消弧线圈的调节主要靠机械连动，当施加高压后振动噪音很大，而且随着使用时间的增长，内部将会出现松动现象，可靠性相对铰低。
(2)调匝式：
该类装置属于随动式补偿系统，它同调隙式的唯一区别是将动芯式消弧线圈用有载调匝式消弧线圈取代。这种消弧线圈一般可利用原有的人工调匝消弧线圈改造而成，即采用有载调节开关改变工作绕组的匝数，达到调节电感的目的。与调隙式相比，消除了消弧线圈的高噪音，但缺点是牺牲了补偿效果，不能连续调节，只能离散地分档调节。
以上两种类型的装置在电网的电容电流发生变化时，通过控制装置调节消弧线圈的电感值，使消弧线圈接近全补偿状态，其脱谐度在±5%范围。为了避免出现过高的串联谐振过电压，在消弧线圈接地回路串接了阻尼电阻，将稳态谐振过电压限制到允许的范围内。由于电阻的功率限制，在出现接地故障后必须迅速切除，这样对于暂态谐振过电压并没有得到彻底消除。
(3)偏磁式：
该装置属于动态式补偿系统，其消弧线圈是利用外加直流励磁电流，改变铁芯的磁阻从而达到改变消弧线圈电抗值的目的。可实现连续调节，全静态结构，调节范围大，调节速度快。在正常运行方式下，不施加励磁电流，将消弧线圈调谐到远离谐振点的状态，脱谐度约为15%。由于采用避开谐振点的动态补偿方式，也就不必采取限制串联谐振过电压的方法。当电网发生单相接地后，瞬间(约20ms)调节消弧线圈实施最佳补偿。但缺点是存在需补加直流电流问题。

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