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1、消弧线圈的作用2009年06月22日 星期一 22:07消弧线圈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。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，就可使接地迅速消除而不致引起过电压。单相接地电容电流的危害中性点不接地的高压电网中，单相接地电容电流的危害主要体现在以下四个方面：弧光接地过电压的危害当电容电流一旦过大，接地点电弧不能自行熄灭。当出现
2、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，它不仅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。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，对电缆等设备造成热破坏，该电流流入大地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。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消弧线圈的作用电网安装消弧线圈后，发生单相接地时消弧线圈产生电感电流，该电感电
3、流补偿因单相接地而形成的电容电流，使得接地电流减小，同时使得故障相恢复电压速度减小，治理电容电流过大所造成的危害。同时由于消弧线圈的嵌位作用，它可以有效的防止铁磁谐振过电压的产生。消弧线圈补偿效果越好，对电网的安全保护作用越大，所以需要跟踪电容电流变化自动调谐的消弧线圈。消弧线圈作用原理及国内外现状消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流，补偿接地电容电流，使接地电流减小，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到熄灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时，不仅可以有效的减少产生弧光接地过电压的机率，还可以有效的抑制过电压的辐值，同时也最大限度的减小了故障点热破坏作用及接地网的
4、电压等。所谓正确调谐，即电感电流接地或等于电容电流，工程上用脱谐度V来描述调谐程度V=（IC-IL）/IC当V=0时，称为全补偿，当V0时为欠补偿,V0时为过补偿。从发挥消弧线圈的作用上来看，脱谐度的绝对值越小越好，最好是处于全补偿状态，即调至谐振点上。但是在电网正常运行时，小脱谐度的消弧线圈将产生各种谐振过电压。如煤矿6KV电网，当消弧线圈处于全补偿状态时，电网正常稳态运行情况下其中性点位移电压是未补偿电网的1025倍，这就是通常所说的串联谐振过电压。除此之外，电网的各种操作（如大电机的投入，断路器的非同期合闸等）都可能产生危险的过电压，所以电网正常运行时，或发生单相接地故障以外的其它故障时
5、，小脱谐度的消弧线圈给电网带来的不是安全因素而是危害。综上所述，当电网未发生单相接地故障时，希望消弧线圈的脱谐度越大越好，最好是退出运行。31补偿系统的分类早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，称为固定补偿系统。固定补偿系统的工作方式是：将消弧线圈整定在过补偿状态，其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%，之所以采用过补偿是为了避免电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电压。因为如整定在欠补偿状态，切除线路将造成电容电流减少，可能出现全补偿或接近全补偿的情况。但是这种装置运行在过补偿状态当电网中发生了事故跳闸或重合等参数变化时脱谐度无法控制，以致往往运行在不
6、允许的脱谐度下，造成中性点过电压，三相电压对称遭到破坏。可见固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网，这种系统已逐渐不再使用。取代它的是跟踪电网电容电流自动调谐的装置，这类装置又分为两种，一种称之为随动式补偿系统。随动式补偿系统的工作方式是：自动跟踪电网电容电流的变化，随时调整消弧线圈，使其保持在谐振点上，在消弧线圈中串一电阻，增加电网阻尼率，将谐振过电压限制在允许的范围内。当电网发生单相接地故障后，控制系统将电阻短接掉，达到最佳补偿效果，该系统的消弧线圈不能带高压调整。另一种称之为动态补偿系统。动态补偿系统的工作方式是：在电网正常运行时，调整消弧线圈远离谐振点，彻底避免串联谐振过电压和各种谐振
7、过电压产生的可能性，当电网发生单相接地后，瞬间调整消弧线圈到最佳状态，使接地电弧自动熄灭。这种系统要求消弧线圈能带高电压快速调整，从根本上避免了串联谐振产生的可能性，通过适当的控制，该系统是唯一可能使电网中原有功率方向型单相接地选线装置继续使用的系统。32国内主要产品比较目前，自动补偿的消弧线圈国内主要有三种产品，分别是调气隙式，调匝式及偏磁式。调气隙式调气隙式属于随动式补偿系统。其消弧线圈属于动芯式结构，通过移动铁芯改变磁路磁阻达到连续调节电感的目的。然而其调整只能在低电压或无电压情况下进行，其电感调整范围上下限之比为2.5倍。控制系统的电网正常运行情况下将消弧线圈调整至全补偿附近，将约10
8、0欧电阻串联在消弧线圈上。用来限制串联谐振过电压，使稳态过电压数值在允许范围内（中性点电位升高小于15%的相电压）。当发生单相接地后，必须在0.2S内将电阻短接实现最佳补偿，否则电阻有爆炸的危险。该产品的主要缺点主要有四条：工作噪音大，可靠性差动芯式消弧线圈由于其结构有上下运动部件，当高电压实施其上后，振动噪音很大，而且随着使用时间的增长，内部越来越松动，噪音越来越大。串联电阻约3KW，100M。当补偿电流为50A时，需要250KW容量的电阻才能长期工作，所以在接地后，必须迅速切除电阻，否则有爆炸的危险。这就影响到整个装置的可靠性。调节精度差由于气隙微小的变化都能造成电感较大的变化，电机通过机
9、械部件调气隙的精度远远不够。用液压调节成本太高小接地电流系统中消弧线圈的作用及单相接地故障处理简易方案（转贴）文章内容：26第2期水电建设总第64期小接地电流系统中消弧线圈的作用及单相接地故障处理简易方案戴宏杰摘要:小接地电流系统中消弧线圈的作用越来越重要.而系统单相接地故障处理方案中存在着较为普遍的若干问题,本文对此进行了一定的调查分析,并提出小接地电流系统单相接地故障处理方案的改进措施.关键词:消弧线圈;单相接地;处理方案;问题探讨随着电力的迅速发展.线路不断更新改造,电力电缆增多,加长,尤其是近几年交联电缆和绝缘导线增多.使电网的对地电容电流大幅度上升.不少610配电网的单相接地电容电流
10、已达50.当发生单相接地时故障点的电弧不能自行熄灭.有可能产生稳定的或间歇性弧光过电压,对系统中的绝缘薄弱部分构成威胁.易发生10系统由于对地电容电流过大而使电缆放炮,开关绝缘子爆炸等事故,从而影响电力系统运行的安全性和可靠性.负荷组成复杂,高次谐波侵入电网,容易引起谐振,造成电网的不稳定.故变电站中的消弧线圈的作用尤为重要.经消弧线圈接地的小接地电流系统单相接地故障的发生难以避免.而且故障点的可能范围又较为广泛.制定较为完善的小接地电流系统单相接地故障的处理方案,减少操作步骤,减少停电范围,提高整个系统的供电可靠性具有对相当的现实意义.1中性点接地方式电力系统中性点接地方式有:直接接地,经消
11、弧线圈接地,经电抗接地,经电阻接地及不接地等几种.我国目前所采用104的接地方式有3种.即直接接地,经消弧线圈接地及不接地.若某一电压等级的电网中性点始终不接地或经消弧线圈接地.当某一相发生接地故障时.由于不能构成短路回路.接地故障电流往往比负荷电流小得多.所以称这种系统为小接地电流系统.2消弧线圈的作用及补偿方式2.1消弧线圈的作用当发生单相接地故障时.电感线圈可形成一个与接地电容电流大小近似相等而方向相反的电感电流.这个滞后电压900的电感电流与超前电压900的原系统中的电容电流相抵消.减少了流经故障点的电流.选择得当,使流经接地处的电流变得很小.甚至等于零,遏制了接地电弧的发生,消除因此
12、而产生的危害.该电感线圈就称为消弧线圈.根据交流电气装置的过电压保护和绝缘配合第3.1.2条规定:当3-10不直接连接发电机的系统和3566系统.当单相接地电容电流超过下列数值又需在接地故障条件下运行时.应采用消弧线圈接地方式:(1)对3-10钢筋混凝土或非金属小接地电流系统中消弧线圈的作用及单相接地故障处理简易方案杆塔的架空线路构成的系统和所有35.66系统,10.(2)对310非钢筋混凝土或非金属杆塔的架应线路构成的系统,当电压为:3,6时:30:10时,20;对3一10电缆线路构成的系统.30.在中性点经消弧线圈接地的电网中.当发生单相接地故障时,利用消弧线圈提供电感电流补偿接地点的电容
13、电流,使残流限制在一定范围内,从而达到熄灭电弧的目的.2.2消弧线圈补偿方式单相接地时的电容电流为=3.=/,如果=,则=1/32.当所选择的消弧线圈的电感满足此条件中时.电感电流等于电容电流,接地电容电流全部被补偿,接地处的电流为零,这种情况叫完全补偿.如果消弧线圈的电感值大于这一数值,电感电流小于电容电流,这种情况叫欠补偿.反之,电感电流大于电容电流,这种情况叫过补偿.为讨论补偿问题的方便,通常把=叫做补偿度,=(),叫做脱谐度.当采用完全补偿时,等于1,等于0,即容抗等于感抗,系统处于谐振状态.欠补偿时,小于1,大于,在接地处有残余的容性的欠补偿电流.一般不采用此补偿方式.因为,当系统运
14、行方式变更而切除部分线路时,整个网络容抗减少,容易接近完全补偿方式,从而不允许的谐振过电压.按规定,只有当消弧线圈容量不足时,才允许短时间的欠补偿方式运行,且脱谐度一般不宜超过10%.过补偿时,大于1,小于0,在接地处有残余的感性的过补偿电流.实际上都采用此补偿方式.感性电流比容性电流危害小,且消弧线圈保留一定的裕度,有利于电网的发展,减少重复投资.3单相接地故障处理方案3.1正确判断单相接地故障的可能范围单相接地故障可能范围的认定,是正确处理好各种单相相接地故障的重要前提.在小接地电流系统中.单相接地故障的可能范围是指有直接电联系的整个系统.主要包括:从降压变压器该电压侧绕组,主变出线套管,
15、母线桥,主变开关间隔,母线间隔,母线压变避雷器间隔,所用变高压侧间隔.电容器组间隔,母分开关间隔及所有出线间隔,线路,直至连接下级线路的变电所的母线所有间隔主变压器的高压侧等均为单相接地故障的可能范围.只有正确认清单相接地故障的可能范围,才能正确地进行故障分析,判断与处理.3.2正确认识母线接地与线路接地故障的区别虽然目前有一些变电所装设了小接地系统的单相接地微机选线装置,但根据统计资料表明,由于种种原因,装置动作的正确率还不是很高.因此在某些情况下还是需要运行人员进行人工分析,判断与处理.目前对此类故障处理的方法还不尽统一与完善.因此对母线接地与线路接地故障的分析,判断处理方法,可采用如下:
16、例如在10,段母线并列运行,1#,2#主变分别供给10,段母线运行方式下,当变电所发出单相接地信号,运行人员判断哪一相接地后,应配合调度员进行如下处理:可先拉开10母分开关,判明属10段或段母线接地.应针对接地母线所属的范围内进行巡检.如未发现明显接地点,可初步判断为152006年第2期水电建设总第64期某线路单相接地故障.可采取试拉出线的方法,逐条试拉.查明故障线路后进行处理.但如果经过试拉所有出线后.仍未能检查出故障线路.此时可判明故障有两种可能:母线隐蔽性接地故障或线路存在着不同线路同相接地故障.应通过分别同时停用两条或以上线路的方法来进一步判明和区分母线接地故障或不同线路同相接地的故障的问题.3.3母线虚假接地故障的简易处理所谓母线的虚假接地故障.是指拉开所有的开关后.单相接地故障
