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1、消弧线圈介绍说明一、系统概述电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它与系统的供电可 靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通讯干扰 （电磁环境）及接地装置等问题有密切的关系。电网中性点接地方式分为有效接地和非有效接地两大类。有效接地：包括中性点直接接地和中性点经低电阻接地、小电抗和低 阻抗接地。有效接地电网的特征是：在发生单相接地故障时，故障相将通过 较大的故障电流，其值最大可超过三相短路的故障电流，此时非故障相的对 地稳态电压不超过线间电压的 80%，大的故障电流对电气设备要求有高机械 强度和高热稳定性。适当增大中性点接地电阻值，可以减少接地时的故障电 流，但要
2、保证继电保护的可靠性。非有效接地：不属于有效接地的接地方式。包括经消弧线圈接地、自 动跟踪补偿消弧线圈、高电阻接地、高阻抗接地和中性点不接地。在非有效 接地方式中，一相接地时，非故障相上的对地电压一般最高可能达到线间电 压的 105%，此时单相接地故障电流则较小。不同接地方式适用范围也不同，在我国，中性点有效接地方式一般用于110KV 以上电压等级的电力系统 ，非有效接地也就是小电流接地方式广泛用于 6-66KV 电力系统，中性点不接地或经高电阻接地均是以相接地故障电流的电 弧自熄灭为条件的。当中性点不接地的中压系统的接地电容电流超过10A时, 中性点应过渡为谐振接地方式。随着微机技术的推广应
3、用，小电流接地系统继电保护选择性问题在国内 外均已取得了突破性的进展，可以准确地对单相接地故障线路进行选线检出， 可以发出接地报警信号，也可以在确认发生永久性接地故障的情况下，作用 于自动跳闸。与此同时，自动跟踪补偿的消弧线圈等装置也正在不断推广。 现代技术使小电流接地系统的运行特性得到了显著的优化，这就为包括电缆 网络在内的城市电网采用谐振接地方式创造了十分有利的条件。1、中性点不接地的电力网的正常运行图1-1 是一个中性点不接地的三相电力网的示意图。这是一种常见的电网接线。如三相电源电压 UA、UB、UC是对称的，则电源中性点的电位应为零。下面先看电源经线路与负荷相连接后的情况。在各相导线
4、间和相对地之间沿导线有分布电容，因而，在电压作用下通过这些电容将流过附加的电容电流。在做近似分析计算时， 对地分布电容可用集中电容来代替，相间电容可以不予考虑（见图 1-1，甲）。同时，当导线经过完善的换位后，各相导线的对地电容是相等的，即CA=CB=CC=C,因而在对称三相电压作用下各相所流过的附加电容电流的大小均为IC0,相位上则相差120o （见图1-1，乙）所以各相对地电容电流的相 量和为零,没有电容电流流过大地。于是,变压器的中性点和等值集中电容 器组的中性点之间就不会有电位差 ,而电容器组的中性点是接地的,所以变 压器的中性 点也同样具有地的电位。从上述可知,对中性点不接地的三相电
5、力网,当三相电压对称,而各相 的对地电容又相等时,中性点电位为零。因此,从正常传输电能的观点来看 中性点接地与否并对运行无任何影响。可是,当中性点不接地系统的各相对地导纳（主要是容性电纳）大小不 相等时,即使在正常运行状态,中性点的对地电位也不再是零。通常,把这种情况称为“中性点位移”,即中性点对地的电位偏移。这种现象的产生 多数 是由于架空线路排列不对称而又换位不完全的原因造成的。图1-2为有中性点位移时的相量图。 图中UA、UB、UC为对称的三相电 源电压。U0为中性点对地电压（位 移电压）。UAO、UBO、UC0分别为 各相对地电压。它们之间的关系为:UA0=UA+U0 ， UB0=UB
6、+U0 UCO=UC+UO。即相对于各相电容对称的情况而言，相对地电压的中性点由0 点位移至了 0点。一般的情况下，在电缆网络三相对地电容对称，正常运行时中性点所产生的位移电压非常小的，而架空线路对地电容是不对称的，一般采用换位解决，当中性点经消弧线圈接地并采用完全补偿时，位移电压的影响将不可忽视，所以通常要求中性点位移电压不超过电源相电压的 3.5%左右2、中性点不接地的电力网的单相接地当中性点不接地电力网发生单相接地时，情况将发生明显变化。图 1-3 表示 C 相发生金属性接地时的情况。接地后故障点 C 相的电压变为零，既 Udc=0。这时，按故障相条件，可写出下列电压方程式：UO+UC=
7、Udc=0式中U0一中性点对地电压，UC一C相电源电压，故有 UO=-UC上式表明，当 C 相发生单相接地时，中性点的对地电压不再是零，而变成了-UC，于是A、B相的对地电压相应地为：UdA = U0+UA=-UC+UA=V3 UCej 150UdB = U0+UB=-UC+UB= V 3UC ej150 上式表明，当 C 相发生单相接地时，中性点的对地电压不再是零，而变成了-UC，于是A、B相的对地电压相应地为： UdA = U0+UA=-UC+UA=V3 UCej150 UdB = U0+UB=-UC+UB=V3UCej150其相量关系如图1-3所示，UdA及UdB之间的夹角变为60o。这
8、时AC相 之间的电压等于UdA，BC相之间的电压等于UdB，而A、B相间的电压则等 于UAB,即相当于原有的线电压三角形ABC平移到了 A，B，C的位置。换 句话说，三个线电压仍保持对称和大小不变。但是，从式中均可看出，两个 非故障相A和B的对地电压却升高M3倍。由于线电压仍保持不变，故对电 力用户的继续工作没有什么影响。同时，尽管相对地电压升高了 M3倍，但 对电力网以及各种电气设备也无多大危险，因为在中性点不接地的电力网中， 各种设备的绝缘是按线电压来设计的。但是，由于A、B两相对地电压升高了 M3倍，该对地的电容电流也相应 地增大了M3倍，即ICA=ICB= M3 ICO（ICO= sC
9、U）。由于C相接地，其对 地电容被短接，所以C相的对地电容电流变为零。于是经过C相接地点流进 地中的电容电流（即接地电流）不再是零，而是： IC= -（ICA+ICB） （1-1）假定线路各相的对地电容均相等，即CA=CB=CC=C，则两健全相的电容电流分别为： ICA = UdA/-jXc=jM3sCUc e-j150=M3sCUc e-j60 ICB = UdB/-jXc=jM3sCUc ej150=M3sCUc e-j120 将ICA ICB的值代入式，可得： IC= -（ICA+ICB） =M3sCUc（e-j60+ e-j120）= j3sCUc 其绝对值为：IC=3sCU其中U一一
10、装置的相电压（伏） s 角频率（弧度/秒） C 一一 相对地电容（法拉） 上式表明，在中性点不接地的电力网中，单相接地电流 IC 等于正常时相对地电容电流的三倍。综上所述对于不同电压等级的电力系统，其中性点的接地方式是不同的， 根据我国国情，我国 666KV 配电系统中主要采用中性点不接地系统即小电流 接地运行方式。实践表明中性点不接地系统 （小电流接地系统）也存在许多问 题，随着电缆出线增多，配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，当系统 电容电流大于10A后，将带来一系列危害，具体表现如下：1）、当配电网发生单相接地时，当容电流一旦过大（超过10A），接地点电弧 不能自灭，就会迅速发展为相间
11、短路，造成停电或损坏设备的事故，引 起统一线路跳闸，因小动物造成单相接地而引起相间故障造成的停电事 故也时有发生，使供电中断。2）、当出现间歇性电弧接地时，产生弧光接地过电压，这种过电压可达相电 压的35倍或更高，它遍布于整个电网中，并且持续时间长，可达几个 小时，产生的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬 间损坏，击穿电网中的绝缘薄弱环节，而且对整个电网绝缘都有很大的 危害。3）、配电网的铁磁谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧毁事故和熔断器的频繁熔断，严重威胁着配电网的安全可靠性。4）、造成接地点热破坏及接地网电压升高：单相接地电容电流过大，使接地点热效应增大，对电缆
12、等设备造成热破坏，该电流流入接地网后由于接 地电阻的原因，使整个接地网电压升高，危害人身安全。5）、当有人误触带电部位时，由于受到大电流的烧灼，加重了对触电人员的伤害，甚至伤亡。6）、配电网对地电容电流增大后，对架空线路来说，树线矛盾比较突出，尤其是雷雨季节，因单相接地引起的短路跳闸事故占很大比例。7）、交流杂散电流危害：电容电流流入大地后，在大地中形成杂散电流，该电流可能产生火花，引燃瓦斯煤尘爆炸等，可能造成雷管先期放炮，并 且腐蚀水管，气管等。接地电弧引起瓦斯煤尘爆炸。电力系统中性点经消弧线圈接地的特点：线路发生单相接地故障时不立即跳 闸，按规程规定，电网可带单相接地故障运行二小时。运行经
13、验和已有的资 料表明，当接地电流小于710A时，电弧能自熄。几十年来，中性点经消弧 线圈接地方式在我国635KV电网上得到了广泛的应用，积累了大量的经验， 根据国家原电力工业部交流电气装置的过电压保护和绝缘配合规定， 366kV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，应采用消弧线圈接地方 式。二、设备介绍1、特点调匝式是采用有载调压开关调节电抗器的抽头以改变电感值。它可以在电 网正常运行时，通过实时测量流过消弧线圈电流的幅值和相位变化，计算出 电网当前方式下的对地电容电流，根据预先设定的最小残流值或失谐度，由 控制器调节有载调压分接头，使之调节到所需要的补偿档位，在发生接地故 障后，故障点的残
14、流可以被限制在设定的范围之内。它的不足之处是不能连 续调节，需要合理的选择和确定档位数和每档变化范围，使残流在各种运行 方式下都能限制在 5A 左右，以满足工程需要。2、性能指标a）电压等级：6KV66KVb）电容电流测量误差：小于 2%c）调档时间：小于 30msd） 档位数： 16/32e） 接地残流：小于 5Af）控制器电源： 220V 50Hzg）控制器适用环境温度：-10C+45C湿度：小于 95%海拔高度：小于 1000mh）选线路数： 842 路i）通讯接口： RS232/RS4853、接地变压器技术参数a）电压等级：35KVb）额定容量：502500KVAc）中性点电流：102
15、50Ad）额定频率：50HZe）绝缘等级：H级f）绝缘水平：LI170/AC70g）防护等级：IP00 （无外壳）、IP20、IP23 （有外壳）h）安装方式：户内/户外i）执行标准：GB10229、IEC2894、消弧线圈技术参数a）电压等级：35KVb）额定容量：502500KVAc）中性点电流：10250Ad）额定频率：50HZe）绝缘等级：H级f）绝缘水平：LI170/AC70g）防护等级：IP00 （无外壳）、IP20、IP23 （有外壳）h）安装方式：户内/户外i）执行标准：GB10229、GB6450、GB1094全套装置包括: 中性点隔离开关、 Z 型接地变压器（系统有中性点可不用）、有载 调节消弧线圈、中性点氧化锌避雷器、中性点电压互感器、中性点电流互感器、 阻尼限压电阻箱和自动调谐和选线装置。三、装置总体构成该装置由接地变压器、调匝式消弧线圈、微机控制器、阻尼电阻箱等构成， 总体构成图如下：Ru陵地变压器5*s*Tcr4（一）接地变压器消弧线圈系统在接入时必须有电源中性点，在其中性点上接入消弧线圈。接 地变压器的作用是在电力系统为型接
