自动补偿跟踪消弧线圈在煤矿变电站中的应用

摘要:本文主要阐述了，如何应用自动补偿跟踪消弧线圈来有效抑制铁磁谐振、弧光接地过电压，并使大多数瞬时性接地故障自行消失的原理，以提高矿井安全供电的可靠性，保证矿井的安全供电。并对自动补偿跟踪消弧线圈的应用以及特点进行了简要描述。

关键词:自动补偿跟踪消弧线圈；高矿井安全供电；供电系统abstract:This article focuses on the principle of how to effectively suppress the ferromagnetic resonance, arc grounding overvoltage and make the most of the transient ground fault relieved itself, by the application of automatic tracing coil in order to improve the reliability of supply of the Mine Safety and ensure the security of mine electric supply. Besides, this paper also made a brief description on the application of automatic tracing coil as well as the characteristics.

Key words: automatic compensation tracking arc suppression coil; supply of high mine safety; powered systems

在我国3-35KV供电系统中，大部分为中性点不接地系统。而煤矿供电的电压等级为6-10KV，属中性点不接地系统。这种系统在发生单相接地故障时，电网允许带单相接地故障运行时间不超过两小时，这就大大降低了运行成本，提高了供电系统的可靠性，但这种供电方式在单相接地电流较大时容易产生弧光接地过电压，易使单相接地扩大为两相或三相弧光短路和相间短路，给供电设备造成极大的危害。

解决的办法是在中性点加装消弧线圈补偿电容电流来抑制故障点弧光发生的机率。其目的是为了消除弧光，减小接地故障电流，保障煤矿供电的安全。

1.自动补偿跟踪消弧线圈的用途：

消弧线圈是一个装设于配电网中性点的可调电感线圈。当发生单相接地时，可形成与接地电流大小接近但方向相反的感性电流以补偿容性电流，从而使接地处的电流变得很小或接近于零。当电流过零电弧熄灭后，消弧线圈可减小故障相电压的恢复速度，从而减小了电弧重燃的可能性；消弧线圈的存在，使电弧重燃的次数大为减少，从而使高幅值的过电压出现的概率减小；避免电弧使接地点电缆绝缘熔化造成的相间短路；中性点经消弧线圈接地的电网接地电流小，从而减少了跨步电压，避免了人身伤害，同时减小了对附近通信线路的干扰。而自动跟踪补偿装置适用于6-10KV中性点不接地的电网，对电网单相接地的电容电流进行了自动跟踪补偿，并始终处于全补偿状态下运行，使接地故障点的残余无功电流减少到5A以下，因而可显著提高电网供电的安全性和可靠性。该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；还能有效抑制电弧接地过电压和铁磁谐振过电压。此外，该装置更适用于采用电缆线路的煤矿井下供电线路。

2.消弧线圈的分类及动态补偿原理

正常情况下矿井电网的电容电流不是固定不变的，它随着电力系统运行方式、煤矿采区和工作面移动、负荷的增加和减少而变化。这就要求消弧线圈能自动跟踪电网参数的变化，自动测量电容电流，自动调整补偿电流。根据改变电感方法的不同，消弧线圈可分为：（1）调匝式（2）调容式（3）直流偏磁式。

调匝式是采用有载调压开关调节电抗器的抽头以改变电感值。它可以在电网正常运行时，通过实时测量流过消弧线圈电流的幅值和相位的变化，计算出电网当前方式下的对地电容电流，根据预先设定的最小残流值或失谐度，由控制器调节有载调压分接头，使之调节到所需要的补偿档位，在发生接地故障后，故障点的残流可以被限制在设定的范围之内。调容式是基于晶闸管投切电容器组的概念，在消弧线圈的二次绕组上配置不同容量的并联电容器组，构成一种TSC式新型消弧线圈。通过调节消弧线圈二次侧电容量大小来调节消弧线圈的电感电流。二次绕组连接电容调节柜，当二次电容全部断开时，主绕组感抗最小，电感电流最大。二次绕组有电容接入后，根据阻抗折算原理，相当于主绕组两端并接了相同功率，阻抗为K2倍的电容，使主绕组赶抗增大，电感电流减小。因此通过调节二次电容的容量即可控制主绕组的赶抗电流大小。因调容式调节速度快，可实现接地后调节：即系统正常运行时，消弧线圈工作在远离谐振点位置，满足中性点位移电压不大于15%相电压的要求。当发生接地故障后，再将消弧线圈调至满足残流要求的合适位置。因而可不加阻尼电阻。

3、自动补偿跟踪消弧线圈的特点：

3.1它由可调电感的消弧线圈、自动跟踪控制装置和按照用户要求制作的高压开关柜三部分组成。该高压开关柜的尺寸可根据用户安装变电所其它高压开关柜尺寸和型号的要求进行定制。消弧线圈自动跟踪控制装置、向消弧线圈送电的开关和保护等全部安装在该高压开关柜内，具有结构紧凑、安装简单，使用维护方便。

3．2消弧线圈采用三相五柱式结构，将消弧线圈和接地变压器合二为一，既有消弧线圈，又有接地变压器的作用，消弧线圈无机械传动部分，因此反应速度快，工作可靠，维护量小，噪声低。消弧线圈为干式结构，可以安装在高压室内。

3）消弧线圈在其额定电流范围内，可以通过可控硅调节电感电流，实现对电网对地电容电流的自动跟踪补偿。

4）自动跟踪控制装置具有日历时钟显示，电网电容电流值显示、自动控制跟踪补偿状态指示，故障追忆等功能。同时还具有RS485通信功能，便于与变电站自动化系统接口。

5）消弧线圈控制回路具备完善的过压、短路、闭锁等保护功能，充分保证消弧线圈安全可靠运行。

4.结语

煤矿电网中性点采用经自动补偿跟踪消弧线圈接地形式，可以通过消弧装置接地，能有效抑制铁磁谐振、弧光接地过电压，并使大多数瞬时性接地故障自行消失，满足电力行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620—1997）规定：3~10KV架空线路构成的系统和所有35KV.66KV系统单相接地故障电容电流超过10A；3~10KV电缆线路系统单相接地故障电容电流超过30A，应采用消弧线圈接地型式。《煤矿安全规程》第四百五十七条规定：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的相关要求，提高了矿井安全供电的可靠性，保证了矿井的安全供电。