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[摘要]随着自动补偿消弧线圈的广泛应用，自动补偿装置的并联运行成为影响配电网安全运行的关键问题之一，文中通过分析消弧线圈并联运行的工作原理和地区配电网的实测数据，讨论了“预调式”和“随调式”自动补偿消弧线圈可能出现的并联运行情况，提出了并联运行需注意的问题及建议的运行方式，优先考虑不同调谐方式的装置并联运行，对已采用预调式消弧线圈的母线并联运行应选择同型号的补偿装置，而对随调式消弧线圈装置的并联运行存在的问题进行了探讨，并在控制条件上提出了改变调节方式以改善并联运行方式的灵活性。
[关键词]配电网 消弧线圈 调谐方式 并联运行
中性点经消弧线圈接地方式能有效地减小接地电流，使接地故障电流自行灭弧并减缓故障点恢复电压的上升速度，对系统的绝缘水平要求大大降低，也有利于人身安全，在配备可靠、灵活的小电流接地选线、跳闸装置后，能有效切除永久故障，成为在配电网中广泛应用的主要接地方式之一。然而，为进一步提高配电网的供电可靠性，两段母线并联运行或在配电网负荷合环转供电期间并联运行成为系统常出现的运行方式，由此导致的消弧线圈并联运行成为电网运行中亟需解决的问题。
影响自动补偿消弧线圈并联运行性能的主要因素有电容电流的在线测量方法和消弧线圈的调谐方式。本文主要从消弧线圈调谐方式的角度讨论消弧线圈并联运行过程中存在的问题及其解决办法，分别就不同调谐方式自动补偿消弧线圈并联运行的情况进行了讨论。提出通过配置不同调谐方式的消弧线圈并设置其调节状态，以解决消弧线圈的并联运行问题，提高配电网的供电可靠性。
1 消弧线圈的调谐方式
消弧线圈的调谐方式分为“预调式”和“随调式”两种。预调式在系统正常时测量系统的电容电流，并将消弧线圈调节到对应位置，单相接地故障时，消弧线圈零延时进行补偿，可利用机械调节或电气调节完成。该方式需要并联或串联一个阻尼电阻以防止系统正常运行时可能发生的串联谐振。当系统发生单相接地故障时，需要将阻尼电阻短接以避免输出阻性电流并保护电阻本身，故障解除后需要再接人阻尼电阻。随调式在系统正常运行时测量系统的电容电流，当发生单相接地故障后，调节消弧线圈至对应的位置：当接地故障解除时，又立即将其调节到远离补偿工作点。由于在系统正常运行时消弧线圈处于远离谐振点运行，因此可以避免串联谐振的发生，不需要设置阻尼电阻。
调谐方式直接影响消弧线圈在电网正常情况下的阻抗值，因此。也直接影响自动补偿消弧线圈装置在并联运行状态下的工作方式。
2 并联运行时消弧线圈的工作原理
自动补偿式消弧线圈并联运行时的等效电路如图1所示，其中X1、R1表示1#消弧线圈，X2、R2表示2#消弧线圈，Xc为系统对地电容，U00为不对称电压。
2.1 预调式与随调式并联运行的情况
由图1分析可知，若1#消弧线圈为随调式(R1=0)，2#消弧线圈为预调式，考虑到随调式消弧线圈远离谐振点，理论上可以认为系统正常运行时X1=0，不影响预调式消弧线圈的稳态参数测量，测量结果为并联系统的总对地电容Xc。而预调式消弧线圈的调节响应时间远大于随调式消弧线圈，故可将预调式处理为固定电抗器。在X2小于Xc时，随调式消弧线圈测量的是预调式消弧线圈补偿后的电容，大小为2#消弧线圈阻抗与系统对地电容Xc并联后的阻抗值，发生单相接地故障时，接地点的实际残流与目标残流偏差较小。因此，这种方式的并联运行受自动测控系统的影响较小，但需要注意X2与Xc的容量比例，避免出现X2>Xc导致测控系统无法测量的情况。
2.2 预调式与预调式并联运行的情况
当1#、2#消弧线圈均为预调式，且二者电抗调节时刻不一致时，理论上仍可将两台消弧线圈分别处理为固定电抗器，在线测量系统的测量结果与上述随调式消弧线圈所测相同。但在转供电过程中，系统电容会随联络线的投运而相应地改变，此时，现有的预调式消弧线圈装置都能快速地反应于这一变化，从而出现测控系统同时动作的情况，并会造成消弧线圈进行反复的调节，影响补偿的效果。且转供电的过程一般较短，出现该情况后，可以认为自动消弧线圈已不满足有效熄弧的要求，有关单位提出的碰撞理论，通过整定测控系统不同的动作时间虽能够解决这一问题，但仍未能彻底改善地区配电网中不同厂家消弧线圈装置的并联问题。
考虑到合环运行初期，系统电容电流变化不大，任一台消弧线圈的剩余容量基本能满足这一变化需求，因此，转供电可以在有条件的装置中设置测控系统不同的动作时间，而在无法实现这一方式的情况下，将剩余容量较小的装置设为手动调节状态以避免反复调节的情况。
2.3 随调式与随调式并联运行的情况
当1#、2#消弧线圈均为随调式时，系统正常运行时X1=0、X2=0，故不影响各自的稳态参数测量，此时，两台在线测量系统测量结果为并联系统的总对地电容Xc，从而造成单相接地故障情况下输出补偿电流过大，影响补偿效果。因此，若无法解决两装置间互联信号的通信问题，则该并联运行方式受测控系统的影响最大，目前在实际运行中只能测算并联后容量较大消弧线圈所能补偿的最大电容电流，断开容量较小的一台消弧线圈，可能情况下将部分线路转由其它母线供电，断开容量较小的一台消弧线圈，即采用单补偿方式。
2.4 地区配电网的实测数据
根据地区配电电网自动补偿消弧线圈的配置情况，以及配电系统运行方式的分析，对福州电业局内采用自动补偿消弧线圈接地方式的市区主要变电站的并联运行情况进行了实测，表1列出了该局110kV鼎屿变、王庄变牵手运行时消弧线圈自动测控系统、C12000电容电流测试仪和偏移电容法得到的测试数据。表中鼎屿变、王庄变采用预调式自动补偿消弧线圈，偏移电容法、C12000测试仪测量采用退本侧消弧线圈的运行方式测量并联运行时的电容电流数据。
由表1可知，在并联运行过程中，采用偏移电容法C12000测试仪测量的系统电容电流都有效地反映了联络线的电容电流，但阻尼电阻的存在使得预调消弧线圈被处理为固定式消弧线圈后，以上三种电容电流测量方法所得到的测量结果均与实际电容电流有较大的偏差。由于阻尼电阻一般与系统不对称度以及消弧线圈的容量成正比，因此在有条件的情况下，尽量选择对 称性好、补偿容量小的系统进行转供电操作，以避免消弧线圈并联运行过程中测控系统出现过大的测量误差，影响补偿的效果。
3 并联运行需注意的问题及建议的方式
自动补偿消弧线圈实现并联运行时，消弧线圈的控制装置应能自动转入并联运行方式，完成自动补偿的目标：当母联、母分或联络开关转运行状态后，自动测控系统应能快速跟踪电网运行方式的变化，准确测量并联运行时的电容电流值，并控制经补偿后电网在单相接地故障时残流，以满足单相接地故障时有效熄弧的要求。
由本地区配电网和几个采用消弧线圈接地方式配电网的调研情况，以及消弧线圈装置研制单位的技术报告分析，实现这一目标仍存在一定的问题。在同一变电站中，现有的消弧线圈装置多通过引入母联、母分开关的辅助结点来实现装置的联机运行，但对于不同变电站之间并联运行的情况，无法引入互联开关的辅助结点。我们可以通过RTU远传信号的方式来进行管理，虽在理论上解决了这一问题，但对于地区供电企业以及目前消弧线圈装置的技术条件，在实现上存在更大的困难。通过对并联母线注入信号等方法能实现类似引入辅助结点的效果，但需要解决小信号的响应问题。
在配电网中，合解环转供电时间一般控制在30min之内，而为保证经济运行以及有效地控制系统潮流，还要求尽可能缩短合解环转供电的时间，最短有时仅为数分钟，因此，要求消弧线圈的测控系统在并联运行过程中必须快速地反应系统的变化并完成调节动作，以保证补偿电流的有效输出，特别对于并联运行中的预调式消弧线圈应保证具备较小的调节响应时间。
并联运行的工作原理和我局配电网的电容电流实测结果表明，预调式消弧线圈阻尼电阻的存在会直接影响到测控系统的测量误差，因此，有效地解决阻尼电阻对测量结果的影响，改进电容电流的在线测量方法也是解决并联运行问题的一个重要方面。
综合对几种可能出现的并联运行情况和现存在问题的分析，以下从配电网日常运行的角度对消弧线圈装置的并联运行提出几点建议的运行方式：
(1)对于频繁出现合解环操作的母线，应合理配置不同调谐方式的消弧线圈，优先考虑调谐方式为预调式和随调式的消弧线圈装置并联运行，并在控制条件允许的情况下，并联过程中将预调式消弧线圈改为手动状态，以提高调节响应时间。同时可以减少测量误差。
(2)由于预调式消弧线圈装置出现时间早，且具有调节响应时间要求不高、故障时能够瞬时输出补偿电流的优点，因此在采用自动消弧线圈接地的配电网中多配置该调谐方式的消弧线圈，两种预调式消弧线圈并联运行的情况也最常出现，转供电应选择具有同型号消弧线圈补偿装置的母线之间进行，以通过引入母联信号方式或设置不同调节响应时间避免消弧线圈的频繁调节，对于不同型号的消弧线圈，并联时应将调节裕度较小的消弧线圈置为手动调节状态。单台消弧线圈容量能够满足并联后系统电容电流补偿要求时，应通过远方控制开关，断开小容量的补偿装置。
(3)目前消弧线圈容量一般按照储备系数1.25～1.35进行配置，而随着缆化率的提高，各段母线电容电流都较大，单台消弧线圈基本不能满足补偿并联后系统的需要，而必须转移部分供电线路，因此。目前应尽量避免两台随调式消弧线圈装置的并联运行。
4 结论
福州电业局由于较早地采用了中性点经自动补偿消弧线圈接地方式，在配电网中消弧线圈装置以预调式消弧线圈为主，同时配置了一定数量的新型随调式消弧线圈，调节方式有调匝式、调容式以及调节短路阻抗式等，因此，转供电过程中配电网中出现的以上几种消弧线圈的并联运行情况及存在问题具有的一定的代表性。本文在分析并联运行工作原理和实测数据的基础上，主要从实际生产运行的角度对并联运行时存在的问题进行了分析并提出了建议的运行方式，初步解决了地区配电网在转供电过程中消弧线圈的并联行问题，有利于更好地发挥消弧线圈的补偿效果，保障配电系统的经济安全运行。
[关键词]配电网 消弧线圈 调谐方式 并联运行
中性点经消弧线圈接地方式能有效地减小接地电流，使接地故障电流自行灭弧并减缓故障点恢复电压的上升速度，对系统的绝缘水平要求大大降低，也有利于人身安全，在配备可靠、灵活的小电流接地选线、跳闸装置后，能有效切除永久故障，成为在配电网中广泛应用的主要接地方式之一。然而，为进一步提高配电网的供电可靠性，两段母线并联运行或在配电网负荷合环转供电期间并联运行成为系统常出现的运行方式，由此导致的消弧线圈并联运行成为电网运行中亟需解决的问题。
影响自动补偿消弧线圈并联运行性能的主要因素有电容电流的在线测量方法和消弧线圈的调谐方式。本文主要从消弧线圈调谐方式的角度讨论消弧线圈并联运行过程中存在的问题及其解决办法，分别就不同调谐方式自动补偿消弧线圈并联运行的情况进行了讨论。提出通过配置不同调谐方式的消弧线圈并设置其调节状态，以解决消弧线圈的并联运行问题，提高配电网的供电可靠性。
1 消弧线圈的调谐方式
消弧线圈的调谐方式分为“预调式”和“随调式”两种。预调式在系统正常时测量系统的电容电流，并将消弧线圈调节到对应位置，单相接地故障时，消弧线圈零延时进行补偿，可利用机械调节或电气调节完成。该方式需要并联或串联一个阻尼电阻以防止系统正常运行时可能发生的串联谐振。当系统发生单相接地故障时，需要将阻尼电阻短接以避免输出阻性电流并保护电阻本身，故障解除后需要再接人阻尼电阻。随调式在系统正常运行时测量系统的电容电流，当发生单相接地故障后，调节消弧线圈至对应的位置：当接地故障解除时，又立即将其调节到远离补偿工作点。由于在系统正常运行时消弧线圈处于远离谐振点运行，因此可以避免串联谐振的发生，不需要设置阻尼电阻。
调谐方式直接影响消弧线圈在电网正常情况下的阻抗值，因此。也直接影响自动补偿消弧线圈装置在并联运行状态下的工作方式。
2 并联运行时消弧线圈的工作原理
自动补偿式消弧线圈并联运行时的等效电路如图1所示，其中X1、R1表示1#消弧线圈，X2、R2表示2#消弧线圈，Xc为系统对地电容，U00为不对称电压。
2.1 预调式与随调式并联运行的情况
由图1分析可知，若1#消弧线圈为随调式(R1=0)，2#消弧线圈为预调式，考虑到随调式消弧线圈远离谐振点，理论上可以认为系统正常运行时X1=0，不影响预调式消弧线圈的稳态参数测量，测量结果为并联系统的总对地电容Xc。而预调式消弧线圈的调节响应时间远大于随调式消弧线圈，故可将预调式处理为固定电抗器。在X2小于Xc时，随调式消弧线圈测量的是预调式消弧线圈补偿后的电容，大小为2#消弧线圈阻抗与系统对地电容Xc并联后的阻抗值，发生单相接地故障时，接地点的实际残流与目标残流偏差较小。因此，这种方式的并联运行受自动测控系统的影响较小，但需要注意X2与Xc的容量比例，避免出现X2>Xc导致测控系统无法测量的情况。
2.2 预调式与预调式并联运行的情况
当1#、2#消弧线圈均为预调式，且二者电抗调节时刻不一致时，理论上仍可将两台消弧线圈分别处理为固定电抗器，在线测量系统的测量结果与上述随调式消弧线圈所测相同。但在转供电过程中，系统电容会随联络线的投运而相应地改变，此时，现有的预调式消弧线圈装置都能快速地反应于这一变化，从而出现测控系统同时动作的情况，并会造成消弧线圈进行反复的调节，影响补偿的效果。且转供电的过程一般较短，出现该情况后，可以认为自动消弧线圈已不满足有效熄弧的要求，有关单位提出的碰撞理论，通过整定测控系统不同的动作时间虽能够解决这一问题，但仍未能彻底改善地区配电网中不同厂家消弧线圈装置的并联问题。
考虑到合环运行初期，系统电容电流变化不大，任一台消弧线圈的剩余容量基本能满足这一变化需求，因此，转供电可以在有条件的装置中设置测控系统不同的动作时间，而在无法实现这一方式的情况下，将剩余容量较小的装置设为手动调节状态以避免反复调节的情况。
2.3 随调式与随调式并联运行的情况
当1#、2#消弧线圈均为随调式时，系统正常运行时X1=0、X2=0，故不影响各自的稳态参数测量，此时，两台在线测量系统测量结果为并联系统的总对地电容Xc，从而造成单相接地故障情况下输出补偿电流过大，影响补偿效果。因此，若无法解决两装置间互联信号的通信问题，则该并联运行方式受测控系统的影响最大，目前在实际运行中只能测算并联后容量较大消弧线圈所能补偿的最大电容电流，断开容量较小的一台消弧线圈，可能情况下将部分线路转由其它母线供电，断开容量较小的一台消弧线圈，即采用单补偿方式。
2.4 地区配电网的实测数据
根据地区配电电网自动补偿消弧线圈的配置情况，以及配电系统运行方式的分析，对福州电业局内采用自动补偿消弧线圈接地方式的市区主要变电站的并联运行情况进行了实测，表1列出了该局110kV鼎屿变、王庄变牵手运行时消弧线圈自动测控系统、C12000电容电流测试仪和偏移电容法得到的测试数据。表中鼎屿变、王庄变采用预调式自动补偿消弧线圈，偏移电容法、C12000测试仪测量采用退本侧消弧线圈的运行方式测量并联运行时的电容电流数据。
由表1可知，在并联运行过程中，采用偏移电容法C12000测试仪测量的系统电容电流都有效地反映了联络线的电容电流，但阻尼电阻的存在使得预调消弧线圈被处理为固定式消弧线圈后，以上三种电容电流测量方法所得到的测量结果均与实际电容电流有较大的偏差。由于阻尼电阻一般与系统不对称度以及消弧线圈的容量成正比，因此在有条件的情况下，尽量选择对 称性好、补偿容量小的系统进行转供电操作，以避免消弧线圈并联运行过程中测控系统出现过大的测量误差，影响补偿的效果。
3 并联运行需注意的问题及建议的方式
自动补偿消弧线圈实现并联运行时，消弧线圈的控制装置应能自动转入并联运行方式，完成自动补偿的目标：当母联、母分或联络开关转运行状态后，自动测控系统应能快速跟踪电网运行方式的变化，准确测量并联运行时的电容电流值，并控制经补偿后电网在单相接地故障时残流，以满足单相接地故障时有效熄弧的要求。
由本地区配电网和几个采用消弧线圈接地方式配电网的调研情况，以及消弧线圈装置研制单位的技术报告分析，实现这一目标仍存在一定的问题。在同一变电站中，现有的消弧线圈装置多通过引入母联、母分开关的辅助结点来实现装置的联机运行，但对于不同变电站之间并联运行的情况，无法引入互联开关的辅助结点。我们可以通过RTU远传信号的方式来进行管理，虽在理论上解决了这一问题，但对于地区供电企业以及目前消弧线圈装置的技术条件，在实现上存在更大的困难。通过对并联母线注入信号等方法能实现类似引入辅助结点的效果，但需要解决小信号的响应问题。
在配电网中，合解环转供电时间一般控制在30min之内，而为保证经济运行以及有效地控制系统潮流，还要求尽可能缩短合解环转供电的时间，最短有时仅为数分钟，因此，要求消弧线圈的测控系统在并联运行过程中必须快速地反应系统的变化并完成调节动作，以保证补偿电流的有效输出，特别对于并联运行中的预调式消弧线圈应保证具备较小的调节响应时间。
并联运行的工作原理和我局配电网的电容电流实测结果表明，预调式消弧线圈阻尼电阻的存在会直接影响到测控系统的测量误差，因此，有效地解决阻尼电阻对测量结果的影响，改进电容电流的在线测量方法也是解决并联运行问题的一个重要方面。
综合对几种可能出现的并联运行情况和现存在问题的分析，以下从配电网日常运行的角度对消弧线圈装置的并联运行提出几点建议的运行方式：
(1)对于频繁出现合解环操作的母线，应合理配置不同调谐方式的消弧线圈，优先考虑调谐方式为预调式和随调式的消弧线圈装置并联运行，并在控制条件允许的情况下，并联过程中将预调式消弧线圈改为手动状态，以提高调节响应时间。同时可以减少测量误差。
(2)由于预调式消弧线圈装置出现时间早，且具有调节响应时间要求不高、故障时能够瞬时输出补偿电流的优点，因此在采用自动消弧线圈接地的配电网中多配置该调谐方式的消弧线圈，两种预调式消弧线圈并联运行的情况也最常出现，转供电应选择具有同型号消弧线圈补偿装置的母线之间进行，以通过引入母联信号方式或设置不同调节响应时间避免消弧线圈的频繁调节，对于不同型号的消弧线圈，并联时应将调节裕度较小的消弧线圈置为手动调节状态。单台消弧线圈容量能够满足并联后系统电容电流补偿要求时，应通过远方控制开关，断开小容量的补偿装置。
(3)目前消弧线圈容量一般按照储备系数1.25～1.35进行配置，而随着缆化率的提高，各段母线电容电流都较大，单台消弧线圈基本不能满足补偿并联后系统的需要，而必须转移部分供电线路，因此。目前应尽量避免两台随调式消弧线圈装置的并联运行。
4 结论
福州电业局由于较早地采用了中性点经自动补偿消弧线圈接地方式，在配电网中消弧线圈装置以预调式消弧线圈为主，同时配置了一定数量的新型随调式消弧线圈，调节方式有调匝式、调容式以及调节短路阻抗式等，因此，转供电过程中配电网中出现的以上几种消弧线圈的并联运行情况及存在问题具有的一定的代表性。本文在分析并联运行工作原理和实测数据的基础上，主要从实际生产运行的角度对并联运行时存在的问题进行了分析并提出了建议的运行方式，初步解决了地区配电网在转供电过程中消弧线圈的并联行问题，有利于更好地发挥消弧线圈的补偿效果，保障配电系统的经济安全运行。