消弧线圈相关基础知识.

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1、消弧线圈相关基础知识消弧线圈相关基础知识 上海思源电气股份有限公司上海思源电气股份有限公司 Date1 |不接地方式不接地方式 |直接接地方式直接接地方式 |小电阻接地方式小电阻接地方式 |消弧线圈接地方式消弧线圈接地方式 中性点接地方式 Date2 中性点接地方式 适用范围： 根据最佳技术经济指标要求，110kV以上电力 系统主要矛盾为降低绝缘水平。采用直接接地 。 中低压电力系统主要降低单相接地故障电流的 危害，提高系统供电可靠性、保证人身与设备 安全、降低通讯干扰等。 110kV以下系统，小电容电流电网采用不接地 系统（以电弧能自行熄灭为前提）。电容电流 大时采用谐振接地（补偿电容电流）

2、或电阻接 地（故障跳闸）。 Date3 中性点接地方式 电流接地和小电流接地，这两种接地方式在我国均有应用。其 中，在北京、上海、广州等大城市，由于负荷密、电缆线路多 从而电容电流比较大，通过消弧线圈接地不能满足电网的正常 安全运行，在这种情况下，就采用小电阻接地即大电流接地， 比如北京规定四环以内均采用大电流接地方式。因此，在中、 小城市及农村地区采用小电流接地方式是电力部门根据我国实 际情况使电网更经济、更安全运行的一种选择。 单相接地是电力系统中最常见的故障形式，约占60%以上。对 于中性点不接地电网，由于电容电流的存在，在接地瞬间形成 接地电弧，而接地电弧不易熄灭，电弧的发展会引起相间

3、短路 ；接地电弧产生间歇性弧光过电压；电磁式电压互感器铁心饱 和引起谐振过电压等，将造成烧保险、避雷器、PT的爆炸、线 路的跳闸等事故发生，其中尤以相间短路和间歇性弧光接地过 电压最为严重。 Date4 中性点接地方式 德国/奥地利、芬兰、意大利、丹麦、比利 时及瑞典、独联体及其周边地区等许多国家 ，现在依然采用小电流接地（中性点不接地 或经消弧线圈接地）方式。 法国电力公司（EDF）早在80年代末期决定 将运行了近30年的、中性点采用低阻抗接地 方式的城乡中压电网，在全国范围内分阶段 地全部改为谐振接地方式运行，现已基本完 成；近来英国也正在研究、考虑采用谐振接 地方式等。 Date5 中性

4、点接地方式 3、美国（AIEE)电工协会明确承认谐振接地方 式的优点，过去未采用，是由于技术原因（ 美国曾使用空心消弧线圈不当发生严重过电 压而形成“惯例” ），而现在保持电阻接地主 要是经济因素。（ 美国IEEE143对工业设 施的接地电流限制为400A） 4、日本开始采用谐振接地，战败后使用美国 电力产品采用大电流接地，但后来又开始推 广谐振接地。将中压电网的单相接地故障电 流，由“大”改“小”将是未来发展趋势 Date6 副作用 当系统有操作或故障当系统有操作或故障( (或扰动或扰动) )时系统对地时系统对地 电压有低频自由分量出现，使电压有低频自由分量出现，使PTPT对地电压对地电压

5、升高，升高，PTPT一次线圈中出现涌流，涌流可能一次线圈中出现涌流，涌流可能 使铁芯深度饱和，其电感值随铁芯的饱和使铁芯深度饱和，其电感值随铁芯的饱和 而减小，这时，有可能出现两种情况：一而减小，这时，有可能出现两种情况：一 是是PTPT的一次电流继续增大，烧断的一次电流继续增大，烧断PTPT一次侧一次侧 的熔断器或烧坏的熔断器或烧坏PTPT；另一种情况是当电感；另一种情况是当电感 降至降至LL=1/C(o=)=1/C(o=)时，就会导致铁时，就会导致铁 磁谐振。磁谐振。 Date7 副作用 谐振使得电网三相对地电压不稳定，常使两谐振使得电网三相对地电压不稳定，常使两 相电压升高，另一相对地电

6、压降低，这种现相电压升高，另一相对地电压降低，这种现 象与系统出现单相非金属性接地故障的现象象与系统出现单相非金属性接地故障的现象 完全一致，不仅使运行人员难以区分，而且完全一致，不仅使运行人员难以区分，而且 容易损坏弱绝缘设备而造成事故容易损坏弱绝缘设备而造成事故 Date8 电容电流 电容电流主要由线路的长度、导线的截面面积、介电常数、 距地距离、额定电压决定，和系统的负荷大小无关。 A B C C C Ig C B C A IC C IC B IC A UC UB UA UA O UB UN Date9 电容电流的测量 一、电容电流测试仪 二、母线外挂电容法 三、金属接地法 四、中性点外

7、加电容法 电容电流 Date10 中 性 点 接 地 等 效 图 n n 以消弧接地为例以消弧接地为例 Date11 中 性 点 不 接 地 6 666kV66kV配网，电容电流较小的系统，由于配网，电容电流较小的系统，由于 发生单相接地故障时，接地电弧能够自动熄灭，发生单相接地故障时，接地电弧能够自动熄灭， 系统可带故障运行系统可带故障运行2h2h，提高了供电可靠性，提高了供电可靠性 。 缺点缺点： 1 1、当系统电容电流过大时，接地电弧无法自动熄、当系统电容电流过大时，接地电弧无法自动熄 灭，将导致故障扩大。灭，将导致故障扩大。 2 2、容易导致、容易导致PTPT铁芯饱和，引发铁磁谐振过电

8、压。铁芯饱和，引发铁磁谐振过电压。 Date12 小电阻接地方式 1 1、有利于降低系统绝缘水平。、有利于降低系统绝缘水平。 2 2、故障选线较准确。、故障选线较准确。 3 3、跳闸停电次数较多。、跳闸停电次数较多。 4 4、短路电流大：、短路电流大： A A、电流冲击对电缆绝缘造成的损伤较大，、电流冲击对电缆绝缘造成的损伤较大， B B、对电子通讯设备的电磁干扰比较严重，、对电子通讯设备的电磁干扰比较严重， C C、较大的跨步电压威胁人身安全，、较大的跨步电压威胁人身安全， D D、若故障不能及时跳开，电弧有可能连带烧毁同一电、若故障不能及时跳开，电弧有可能连带烧毁同一电 缆沟里的其它相邻电

9、缆缆沟里的其它相邻电缆, ,扩大事故扩大事故, ,造成火灾。造成火灾。 Date13 消弧线圈接地方式 IgIg I I L L I Ic c 1、自动消弧，避免弧光过电压的产生，抑制铁磁谐振的 发生。 2、大大降低了对通讯设备的干扰和对人身安全的威胁。 3、允许系统带故障运行两小时，保障了供电可靠性。 4、传统的选线理论不再成立，使选线成为长期困扰电力 系统的难题。 Date14 消 弧 线 圈 接 地 方 式 n脱谐度：（ILIC）/IC n残流：在单相接地故障时，流 经故障点电流。 Ig= IL IC 电弧熄灭原理 1。补偿电容电流，减少残流，电弧易 于熄灭。 2。残流过零熄弧后，降低恢

10、复电压初 速度，避免电弧重燃。 Date15 规程规定 电力电力行业标准行业标准DL/T 620-1997DL/T 620-1997交流电气装交流电气装 置的过电压保护和绝缘配合置的过电压保护和绝缘配合中明确规定：中明确规定： 3 310kV10kV架空线路构成的系统架空线路构成的系统和和所有所有35kV35kV、 66kV66kV电网电网，当单相接地故障电流大于，当单相接地故障电流大于10A10A时，中时，中 性点应装设消弧线圈；性点应装设消弧线圈； 3 310kV10kV电缆线路构成的系统电缆线路构成的系统，当单相接地，当单相接地 故障电流大于故障电流大于30A30A时，中性点应装设消弧线

11、圈。时，中性点应装设消弧线圈。 Date16 消弧线圈分类 按按消弧线圈的运行及补偿方式消弧线圈的运行及补偿方式 可分为：可分为： |预调式 |随调式 Date17 消弧线圈的运行特性 R XL XC U00 XL Un XCRd 正常运行时，避免串联谐振： 1、消弧线圈靠近谐振点运行，加装阻尼电阻，防止 谐振（预调） 2、不加阻尼电阻，消弧线圈远离谐振点运行（随调 ） 单相接地故障时，利用并联谐振： 1、消弧线圈靠近谐振点运行，使残流满足要求 Date18 消弧线圈的运行特性 n如PT突然合闸、单相接地突然消失、外界对 系统的干扰或系统操作产生的过电压等，由 于变压器、电压互感器等设备铁心电

12、感的磁 路饱和作用，会激发产生持续的较高幅值的 铁磁谐振过电压 Date19 消弧线圈的运行特性 n中性点不接地系统中铁磁谐振最常见的激发 方式：基频谐振、分频谐振和高频谐振 Date20 预调式和随调式比较 预调式：系统正常运行时，消弧线圈始终靠近谐振 点运行；单相接地故障时，消弧线圈零延时进行补偿 ，无需调节。 问题： 阻尼电阻的保护 随调式：系统正常运行时，消弧线圈远离谐振点； 发生单相接地故障后，调节消弧线圈靠近谐振点；故 障恢复后，再调节消弧线圈远离谐振点。 问题：补偿滞后，补偿电流到位时间大于60ms 补偿电流到位时间 = 控制器故障响应时间补偿电流稳定时间 消弧线圈的分类 Dat

13、e21 阻尼电阻保护问题的提出 预调式消弧线圈为了防止正常运行 时的谐振必须要有阻尼电阻 可靠保护阻尼电阻，成为关键问题 Date22 阻尼电阻的作用 1、防止电容电流计算时，可能发生的系统谐振。 2、防止单相接地故障恢复时，可能发生的系统谐振。 3、使消弧线圈可以始终运行在工频谐振点附近（预调） ，不仅能够实现消弧线圈的快速补偿，而且能够彻底避 免铁磁谐振。 Date23 各种消弧线圈对比 一、调节方式 1、调匝式（预调）：抽头档位调节； 3、相控式（随调）：调节可控硅导通角； 4、直流偏磁式（随调）：调节铁心饱和度。 2、调容式（预调、随调）：投切电容器组； Date24 调 匝 式 消

14、弧 线 圈 Date25 相 控 式 消 弧 线 圈 Date26 相 控 式 消 弧 线 圈 Date27 调 容 式 消 弧 线 圈 Date28 n接地变压器 n消弧线圈 n有载开关 n阻尼电阻 n，隔离刀闸，零序， n控制屏 n并联中电阻 自动调谐式消弧线圈经过近十年的发展，计算的 准确度不成问题，关键在于装置的可靠性和接地 故障回路的选择性 消弧系统构成 Date29 接地变，消弧线圈 全绝缘的消弧线圈，A、X可以反接；对于66kV和 部 分35kV的半绝缘消弧线圈AX不能反接。 变压器并列运行条件： n 接线组别相同； n 变比差值不得超过0.5%； n 短路电压值不得超过10%；

15、 n 两台变压器容量比不宜超过3：1 n接地变和消弧线圈应定期进行预防性试验，试验项 目包括： n（1）、绕组的直流电阻测量； n（2）、绕组的绝缘电阻测量； n（3）、绝缘油的试验。 Date30 避雷器 n发展历史及存在问题 n8.3/19，17/45，10/27、12.7/45 n中性点经消弧线圈接地系统的避雷器额定电 压=0.72系统最高电压， 0.72*11.5kV=8.28kV） Date31 隔离开关 应用隔离刀闸可以进行以下各项操作： n可以拉、合闭路开关的旁路电流； n拉、合电压互感器和避雷器； n拉、合母线及直接连接在母线上设备的电 容电流； n用室外35千伏带消弧角的三联

16、刀闸。可以 拉、合励磁电流不超过2安培的空载变压器 。 n拉、合电容电流不超过5安培的空载线路 。 Date32 有载开关 电压等级（有AC220V和AC380V），电容作用 双屏蔽电缆（屏蔽层良好、铜网覆盖），对于长 距离电缆最好电缆线径粗一些， 有载开关试验项目包括： n（1）、过度电阻的测试 n（2）、开关特性试验（过度电阻的波形） n（3）、油浸式：绝缘油的试验。 n（4）、空气有载开关：触头是否氧化，接触是否 良好。 n（5）、真空开关：打耐压,现场手动调档以验证限 位闭锁。 Date33 CT,PT 中性点PT应定期进行预防性试验，试验项目 包括： n（1）、绕组的绝缘电阻测量； n（2）、变比测量。 n (3) 、伏安特性 PT二次有两组绕组，另一组为100/3作为开 口三角使用，PT不得短路，CT不得开路（备 用的PT、CT二次在现场接地，同时CT短路 ） Date34 相关术语，定义 n接零保护 n接地保护 n脱谐度 n谐振 n间隔 n过电压 Date35