一、概述
　　
　　随着城市化进程的不断推进，城市配电网系统建设不断加速，城区因高层建筑的建设逐渐被电缆代替，城市电缆化率快速增长，长距离敷设配电线路电力电缆导致对地电容不断迅速增大，配网系统电容电流迅速增加，为此城市电网建设过程中，中性点接地方式广泛采用经消弧线圈接地，以补偿系统电容电流。经长期运行表明，中性点经消弧线圈接地系统，能够有效补偿因电缆增加而增大的电容电流。
　　
　　单相接地故障发生时，故障持续时间缩短，因单相接地故障引发的相同短路故障也逐渐减少，因谐振引发的PT烧毁、熔断器熔断、开关柜烧毁等事故明显降低，消弧线圈补偿效果十分明显。但是，对于10kV～35kV配电网系统，由于系统不平衡电压高，电容电流大，当单相接地接地消失后母线电压和零序电压并不能恢复到正常运行状态，而是引起系统电压振荡，即发生了虚幻接地。当发生虚幻接地时通过故障方式可以解决部分虚幻接地问题，实际表明，拉开电容电流小的线路故障不容易消失，只有拉开电容电流大的线路或将消弧线圈直接退出故障才能够消失。本文通过理论分析和试验验证，探究中性点经消弧线圈接地方式在配电网系统中引起的虚幻接地问题及解决措施。
　　
　　二、虚幻接地故障案例及分析
　　
　　某供电公司220kV变电站10kV系统于2020年9月15日在两段母线分别投运1套调压式消弧线圈，该站在运行期间多次出现10kVII段母线极接地故障，检查母线及线路情况，并未发现有接地故障发生。在拉开II段母线部分配电线路后，系统电压有所好转，但仍有较大不平衡，A相电压明显偏低，其中消弧线圈中性点位移电压约400V，拉出2号站用变962开关即接地变消弧线圈切除后，母线恢复正常。再次投入消弧线圈后，系统仍可正常运行。因此判断故障问题在消弧线圈成套装置，经过供电公司运检人员停电检修消弧线圈，接地变压器、阻尼电阻、控制装置等均无问题。
　　
　　虚幻接地的发生多出现在预调式消弧线圈系统，不平衡电压较高，电容电流较大的系统，消弧线圈投运后，由于阻尼电阻的作用，在自动调谐过程中，位移电压和回路电流都可控制在很小的范围内运行，一般不会发生虚幻接地现象，只有在接地故障发生时，可控硅自触发电路触发可控硅导通，阻尼电阻被可控硅短接，进入补偿状态，当线圈电流过零时可控硅自行关断，当系统电压低于可控硅触发限值时，线圈电流过零可控硅关断后无法触发导通，阻尼电阻投入系统故障消失，但当系统电压一直维持在可控硅触发限值以上时可控硅将被再次触发导通，阻尼电阻无法投入，此时如果接地消失，消弧线圈与系统电容将进入串联谐振状态，可能引发虚幻接地。
　　
　　三、虚幻接地措施
　　
　　预调式消弧线圈正常运行在谐振档位，发生接地故障时消弧线圈立即补偿，如果通过调节消弧控制器参数使消弧线圈运行在远离谐振点的档位，接地故障消失时不易发生虚幻接地故障，此方法会严重影响消弧线圈补偿精度和补偿效果。
　　
　　如果消弧线圈配置中电阻选线，则可以考虑接地故障消失时投切中电阻消除虚幻接地，但是此方式需要配置中电阻，经济成本增加。
　　
　　调整阻尼电阻可控硅触发阈值，增大可控硅的动作电流，也可防止虚幻接地故障发生，但是增大可控硅动作电流，对可控硅的耐压性能也提高了要求，安全性降低，经济成本增加。
　　
　　本文针对性的提出了一种投切阻尼电阻模块消除虚幻接地的方法，该模块正常运行时只有较小阻值投入系统运行，不影响消弧线圈运行和补偿精度，当系统发生单相接地故障消失引发系统虚幻接地时，投入中间较大阻值便可控硅关断，阻尼电阻重新投入系统恢复正常运行。
　　
　　四、理论分析及试验验证
　　
　　按最可能发生虚幻接地的条件计算，假设回路最大电流I_{omax}，阻尼电阻可控硅导通的最小电流为I_{omax}。
　　
　　残流值：I_C=I_C-I_L=U_n/X_C-U_n/X_L
　　
　　残余电势：U_s=I_C×X_L
　　
　　回路最大电流：　　

而不发生虚幻接地的条件是I_{omax}　　
　　从以上公式中可以看出，U_s、X_C、X_L的值是不变的，而系统不平衡电压E_0和阻尼电阻R是可能会变化的。对于电网系统，不平衡电压E_0是系统在运行过程中自然存在的，很难人为调节到合适状态来维持消弧线圈正常运行。而阻尼电阻R是可以通过改造调节电阻阻值。因此本文考虑设计阻尼电阻模块验证投切阻尼电阻消除虚幻接地故障。
　　
　　系统某一相发生接地故障时，可控硅触发电压达到启动条件而导通，阻尼电阻被短接，消弧线圈正常补偿电容电流，接地故障消失时，可控硅触发电压降到启动值以下而关闭，自触发阻尼电阻恢复正常运行。如果由于系统本身不平衡电压高，单相接地故障消失后，可控硅触发电压无法降至启动值以下而使其无法关闭，此时短时投入可投切阻尼电阻（阻值较大），使可控硅达到关闭条件，可控硅完成关闭后，自触发阻尼电阻投入系统运行，可投切阻尼电阻退出系统。
　　
　　在系统不同的不平衡电压和不同系统电容电流条件下，模拟单相接地故障及消失后系统虚幻接地情况，通过投切阻尼电阻来消除虚幻接地故障发生。通过在10kV真型模拟试验，验证投切阻尼电阻消除虚幻接地的效果。
　　
　　10kV真型模拟试验原理见图1所示。
　　
　　按照上述原理搭建10kV真型模拟试验环境，自触发回路阻尼电阻值为14Ω，可投切阻尼电阻值为300Ω。调节系统不平衡电压E_0，在不同系统电容电流条件下，单相接地故障消失时，验证系统是否发生虚幻接地，投切阻尼电阻是否可以消除虚幻接地。测试结果见表1。
　　
　　1）典型试验数据及波形
　　
　　系统电容电流为63.4A，不平衡电容为0.14uf时，单相接地故障消失时发生虚幻接地，T1时刻零序电压幅值达1.367kV，投入可投切阻尼电阻后，串联谐振条件被破坏，T2时刻虚幻接地消失，零序电压幅值为0.189kV，系统三相电压恢复正常，详见图2所示。
　　
　　系统电容电流为63.4A，不平衡电容为0.28uf时，单相接地故障消失时发生虚幻接地，T1时刻零序电压幅值达2.458kV，投入可投切阻尼电阻后，串联谐振条件被破坏，T2时刻虚幻接地消失，零序电压幅值为0.306kV，系统三相电压恢复正常，详见图3所示。
　　
　　2）上述结果可以看出：
　　
　　（1）系统电容电流一定时，系统不平衡越大，过补偿状态下，脱谐度越小，在单相接地故障消失时越容易发生虚幻接地。发生虚幻接地时，投入可投切阻尼电阻，谐振条件被破坏，虚幻接地消失，系统电压恢复正常。
　　
　　（2）系统不平衡一定时，系统电容电流越大，过补偿状态下，脱谐度越小，在单相接地故障消失时越容易发生虚幻接地。
　　
　　上述两种情况发生虚幻接地时，投入可投切阻尼电阻可破坏串联谐振条件，虚幻接地消失，系统电压恢复正常。
　　
　　五、结语
　　
　　对于配电网中性点经预调式消弧线圈接地系统，系统中性点不对称电压过大时，可能一直维持在可控硅触发限值以上，使可控硅再次触发导通，阻尼电阻无法正常投入，此时如果接地消失，消弧线圈与系统电容将进入串联谐振状态，发生虚幻接地故障。
　　
　　本文提出了一种可投切阻尼电阻模块消除虚幻接地的方法和思路，通过真型试验验证，该方法可以有效解决接地消失时阻尼电阻无法退出的问题，后续结合现场实际应用效果做进一步分析。
　　
　　参考文献
　　
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　　[6]陈志仁，吴维宁，陈家宏等.补偿电网阻尼率及脱谐度问题研究[J].继电器，2005，33（4）：36-39.
　　
　　作者简介
　　
　　杨利昆（1989-），本科，工程师，河北旭辉电气股份有限公司，从事配电网智能装置研究开发。
　　
　　赵思博（1993-），硕士，助理工程师，河北旭辉电气股份有限公司，从事配电网智能装置研究开发。
　　
　　李瑞桂（1969-），硕士，高级工程师，河北旭辉电气股份有限公司，从事电力系统装备研究。
　　
　　张明超（1996-），本科，助理工程师，河北旭辉电气股份有限公司，从事配电网智能装置研究开发。
　　
　　编辑：Harris
　　
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