消弧线圈顾名思意就是灭弧的，是一种带铁芯的电感线圈。它接于变压器(或发电机)的中性点与大地之间，构成消弧线圈接地系统。电力系统输电线路经消弧线圈接地，为小电流接地系统的一种。正常运行时，消弧线圈中无电流通过。而当电网受到雷击或发生单相电弧性接地时，中性点电位将上升到相电压，这时流经消弧线圈的电感性电流与单相接地的电容性故障电流相互抵消，使故障电流得到补偿，补偿后的残余电流变得很小，不足以维持电弧，从而自行熄灭。这样，就可使接地故障迅速消除而不致引起过电压。

现有的调匝式消弧线圈的结构比较简单，类似于单相变压器在不同匝数处引出分接抽头并装设有载分接开关作为不同档位。由电机装置驱动有载分接开关就可改变线圈接入匝数,进而达到调节线圈电感大小的目的。这种消弧线圈装置可由传统手工调匝式升级改造而成,以实现自动调谐,它的调节动作可在带电运行状态下操作完成。由于其补偿方式属于预调式,为保证线路残流尽可能小,带载调匝式消弧线圈须运行在全补偿点附近,同时为防止谐振还要在线圈接地回路中串联(也可以些联)电阻,也就是所谓的阻尼电阻。

带载调匝式消弧线圈凭借物理结构简单,可靠性高,便于操作等突出优势,已经被大量用于电网系统中。其工作原理简明易憾,适用于各类不对称网络。但在应用中也暴露出很多的缺陷与不足:

(1)机械故障频发,后期维修困难,带载分接开关频繁动作机械磨损严重。

(2)补偿电流不能连续调节,调节范围太局限。

(3)阻尼电阻易烧毁,降低电能质量。

由此提出一种新的自动跟踪消弧线圈。自动跟踪补偿的原理根据其结构的不同而不同，其基本原理就是通过系统已经知道的总对地电容电流，计算消弧线圈需要输出补偿的电感电流大小，然后根据各自结构特点（利用单片机或DSP计算）自动调节某一参数使其输出电感电流自动跟踪上电感电流，实现全补偿。而消弧线圈工作于不同抽头时，其等效阻尼将会发生变化。故而在调匝式消弧线圈变化后，计算合适的阻尼大小进行调节。由此解决阻尼电阻易烧毁的问题及使消弧线圈在故障时自动进行全补偿。

在上世纪五十年代初,德国最先研究出了可连续调节的消弧线圈系统,它以最大中性点位移为工作原理。日本率先选用在消弧线圈上并联电阻的方式,并取得了成功运行,之后日本还发明了通过可控硅改变电感大小的消弧线圈装置。加拿大某公司发明的气隙调节式消弧线圈装置,它是通过机械装置改变铁芯位置来改变气隙的大小,气隙大小发生变化,电感电流的大小也随之改变。现在,在欧洲的低电压等级的电力系统中,中性点经消弧线圈接地的运行方式已经被广泛的运用,自动调谐技术已经十分成熟。

在我国国内，由于对消弧线圈调谐装置研究起步比较晚，早前使用的多为老式传统消弧线圈，比如XJD系列。虽然XJD系列的消弧线圈具有分接头开关,但是只能在离线状态下操作,这样就不可避免的造成停电。即便是进行换档操作,其步骤繁琐不易调整,而且它提供的补偿电流大小也往往是不够大的,一旦操作不当极易进入全补偿状态,在电力系统中全补偿状态是绝对不允许的,因为全补偿易发生谐振过电压,一旦产生谐振过电压其造成的后果将不堪设愚。由于老式消弧线圈装置存在以上诸多弊端,我国科研人员借着电力电子技术以及计算机发展的东风,消弧线圈装置的研发工作也取得了突破性进展,在某些方而其赶超了西方发达国家。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容