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1、消弧线圈在电缆线路中不能消弧的原因分析张安斌（硕士高工）运行经验证明，一相接地故障占65%,两相接地故障占20%,两相直接接地短路占10%，其余占5%。而两相接地故障绝大部分是由于一相接地故障引起。因此一相接地故障设法消除，则线路故障将减少80%以上。50年代编写的电力运行规程要求电容电流大于一定数值时须加装消弧线圈。但是随着电力系统的发展电缆出线愈來愈多，消弧线圈已经满足不了当前的电力运行要求，消弧线圈在电缆线路中不能消弧防止过电压。上海、广州、北京、深圳、珠海等地采用中性点经电阻接地，以牺牲
2、连续供电来达到防止过电压的口的。木文从流过故障点的电流成分、绝缘可恢复性和燃弧长度，分析了为什么消弧线圈在电缆线路中不能消弧的原因，并建议铁路系统使用一种新型的消弧过电压保护设备。如图一消弧线圈原理接线图，La、Lb、Lc为线路电感，Ca、Cb、Cc为线路对地分布图_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，來达到消弧的II的。消弧线圈全补偿的电感L整定值满足:o）L=l/3wC（式1）其中，L为消弧线圈的电感，C为线路对地电容与相间
3、电容Z和，3为工频角频率过补偿3IX1/33C欠补偿wL>l/3wC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。一、一、流经故障点的交流电流分析分析流经故障点工频电流，A相的交流等效图如图二图二（图中R地二接地电阻+弧光电阻,Lxhxq为线弧线圈电感3Lxhxq=33Coo,La为A相电感等于Lo,Ca+Cca为A相对地电容和相间电容等于Coo）••经消弧线圈流过故障点的工频电流（注：以下分析加粗字符为欠量）：II=-Uc/（j3LxhXQ+R地）djUc/3LxHXQ（式2）把（式1
4、）代入（式2）：II心j3wCooUc（式3）••健全相八相流经故障点的电流（此时，A相对地电压为Uac）:4)（式12=UacX[1/(jsLa+R地+1/(-j(3Ca+Cea)))]j3CooUac其中,1/（G）Ca+coCea）»<>La+R地••健全相B相流经故障点的电流：(式5)12a-joCooUbc流经故障点的丄频电流：I=I1+I2+I3=j3wCooUc-jwCoo（Uac+Ubc）健全相对地电压为线电压即为Uac和Ubc,因为欠量Uac+Ubc与Uc方向相同，幅值是Uac
5、的V5倍,Uac幅值是Uc的73倍所以，Uac+Ubc=（3J3Uc=3Uc（式6）I=j3coCooU<：-j3coCooUc=0（式7）这里要强调Uc是C相相电压,并不是C相对地电压,此时C相对地电压为0。在加装消弧线圈后，流经故障点的工频电流近似为零，但是不能完全补偿仍然有残流。无论怎么自动调整消弧线圈的参数，都无法完全补偿流经故障点的工频电流。电缆线路分布电容远大于架空线路，因而工频电流的幅值也远大于架空线路，同理残流也远大于架空线路。二、二、从直流的角度分析流经故障点的高频振荡电流••
6、故障相对地电容流经故障点的高频振荡电流如图三，图中R地二接地电阻+弧光电Lxhxq为线弧线圈电感，Lc为C相电感等于Iq,Cc为C相对地电容等于Co)故障相直流等效电路E（消弧线圈）图三因为在高频振荡电流的情况下，消弧线圈的阻抗coLxhxq远远大丁•R地，可以认为故障相对地电容产生的高频振荡电流流向故障点，等同丁不加装消弧线圈时故障相流经故障点的高频振荡电流,化简如图四。(式8)^Sinwt其屮：U为相电压，，§=R/2L,3o=l/TTL,sFUso（在输电线路中ZU2L欠阻尼）图四中L=L
7、o,C=Co,R=R地消弧线圈不能补偿这个高频振荡电流，它衰减的快慢直接影响消弧线圈消弧是否能成功。从（式8）町以看出，U/戸疋■决定了高频振荡电流衰减的起始值，衰减系数5决定了高频振荡电流衰减的速度。首先，线路对地电容C=ES/L（S为而积；L为线路对地距离），架空线路对地距离一般为5米，电缆线路对地距离在5—15mm儿乎为0,电缆线路对地电容远大于架空线路,因此高频振荡电流的最大幅值U/远大于架空线路。从实践屮得知电缆线路故障时的高频振荡电流幅值远大于工频电流。其次，分析衰减系数5=R/2L
8、,线路直流电阻变化很小，且相对于接地电阻很小可以忽略不计，变化的是接地电阻，架空线路（杆塔）的接地电阻在20-30欧姆，电缆线路接地电阻在零点儿至儿欧姆；再者，架空线路的绝缘子高一般在200—250mm,电缆线路导体对地距离在5-15mm,显然架空线路的弧光电阻远大于电缆线路，故架空线路的§比电缆线路的5大儿卜倍，从而架空线路的高频振荡电流衰减比电缆线路快儿百〜儿千倍。因此，在架空线路中，高频振荡电流快幅值小衰减快，在工频电流过零时其己衰减至零，维持弧光燃烧取决于流经故障点工频电流，消弧线圈能够
