2025年11月15日 08:24:17 来源：广州顶源电子科技股份有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：2
弧线圈（也称接地故障补偿装置）是一种用于中性点不接地电力系统（如6~35kV配电网）的故障保护设备，主要用于补偿单相接地故障时的电容电流，避免电弧重燃引发事故。以下是其工作原理的详细解析：
一、问题背景
在中性点不接地系统中，当发生单相接地故障（如A相接地）时：
故障相电压降为0，非故障相（B、C相）电压升高至线电压（√3倍相电压）。
系统对地电容电流（ICIC）通过接地点形成回路，可能产生间歇性电弧，引发过电压或相间短路。
二、消弧线圈的作用原理
1. 基本结构
消弧线圈是一个带可调铁芯的电抗器，连接在系统中性点与地之间：
[电力系统]
│
[中性点]
│
[消弧线圈]（电感L）
│
[大地]
关键部件：可调气隙铁芯（通过机械/电动调节电感量）。
2. 补偿原理
当单相接地故障发生时：
故障点电流组成：
电容电流 ICIC：由系统对地电容产生（相位超前电压90°）。
电感电流 ILIL：由消弧线圈产生（相位滞后电压90°）。
总故障电流 If=IC+ILIf=IC+IL。
调谐补偿：
调节消弧线圈电感量 LL，使 IL≈ICIL≈IC，则 If≈0If≈0。
实现条件：ωL=13ωCωL=3ωC1（CC为系统对地总电容）。
3. 消弧效果
熄灭电弧：故障点电流趋近于0，电弧无法维持而熄灭。
防止重燃：补偿后故障点恢复电压上升缓慢，避免电弧复燃。
三、工作模式
过补偿（IL>ICIL>IC）：
中性点位移电压偏向故障相，避免谐振过电压（常用）。
欠补偿（IL 仅用于临时运行（如消弧线圈检修时）。
全补偿（IL=ICIL=IC）：
理论上，但易引发串联谐振，实际禁用。
四、关键技术特点
特性 | 说明 |
|---|---|
自动调谐 | 实时检测系统电容电流，动态调整电感量（如Z型变压器+可控硅调节）。 |
阻尼电阻 | 防止谐振过电压，通常并联在消弧线圈二次侧。 |
故障选线 | 配合零序电流互感器，定位故障线路（如注入信号法、谐波分析法）。 |
适用范围 | 电缆网络（电容电流大）必装，架空线路（电容电流>10A时建议安装）。 |
五、应用示例
某10kV配电网单相接地故障处理流程：
系统检测到A相电压降为0，B/C相电压升至10.5kV。
消弧控制器计算当前 IC=25AIC=25A，自动调整线圈输出 IL=27AIL=27A（过补偿2A）。
故障点电流降至2A，电弧在0.5秒内熄灭。
系统持续运行2小时（允许带故障短时运行），同时定位故障线路。
六、与接地变、小电阻接地的对比
方案 | 消弧线圈 | 小电阻接地 | 直接接地 |
|---|---|---|---|
故障电流 | 补偿至接近0 | 人为增大至几十安培 | 数百安培（短路电流） |
供电连续性 | 可带故障运行2小时 | 立即跳闸 | 立即跳闸 |
适用系统 | 6~35kV配电网 | 城市电缆网络 | 110kV以上系统 |
七、常见问题
为什么不能全补偿？
全补偿时 XL=XCXL=XC，系统处于谐振点，可能引发危险的过电压。
如何选择补偿度？
一般过补偿5%~10%（如 IL=1.1ICIL=1.1IC），兼顾灭弧与防谐振。
消弧线圈发热怎么办？
检查是否长期过补偿或铁芯饱和，需加装通风或强制冷却装置。
消弧线圈是中性点不接地系统的“安全阀”，其合理应用可显著降低配电网故障率。如需具体参数计算（如电感量调节范围），可进一步探讨！
