消弧線圈相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)上海思源電氣股份有限公司1/16/20231不接地方式直接接地方式

小電阻接地方式

消弧線圈接地方式

中性點(diǎn)接地方式1/16/20232中性點(diǎn)接地方式

適用范圍：

根據(jù)最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求，110kV以上電力系統(tǒng)主要矛盾為降低絕緣水平。采用直接接地。

中低壓電力系統(tǒng)主要降低單相接地故障電流的危害，提高系統(tǒng)供電可靠性、保證人身與設(shè)備安全、降低通訊干擾等。

110kV以下系統(tǒng)，小電容電流電網(wǎng)采用不接地系統(tǒng)（以電弧能自行熄滅為前提）。電容電流大時(shí)采用諧振接地（補(bǔ)償電容電流）或電阻接地（故障跳閘）。1/16/20233中性點(diǎn)接地方式

電流接地和小電流接地，這兩種接地方式在我國(guó)均有應(yīng)用。其中，在北京、上海、廣州等大城市，由于負(fù)荷密、電纜線路多從而電容電流比較大，通過消弧線圈接地不能滿足電網(wǎng)的正常安全運(yùn)行，在這種情況下，就采用小電阻接地即大電流接地，比如北京規(guī)定四環(huán)以內(nèi)均采用大電流接地方式。因此，在中、小城市及農(nóng)村地區(qū)采用小電流接地方式是電力部門根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況使電網(wǎng)更經(jīng)濟(jì)、更安全運(yùn)行的一種選擇。

單相接地是電力系統(tǒng)中最常見的故障形式，約占60%以上。對(duì)于中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)，由于電容電流的存在，在接地瞬間形成接地電弧，而接地電弧不易熄滅，電弧的發(fā)展會(huì)引起相間短路；接地電弧產(chǎn)生間歇性弧光過電壓；電磁式電壓互感器鐵心飽和引起諧振過電壓等，將造成燒保險(xiǎn)、避雷器、PT的爆炸、線路的跳閘等事故發(fā)生，其中尤以相間短路和間歇性弧光接地過電壓最為嚴(yán)重。1/16/20234中性點(diǎn)接地方式德國(guó)/奧地利、芬蘭、意大利、丹麥、比利時(shí)及瑞典、獨(dú)聯(lián)體及其周邊地區(qū)等許多國(guó)家，現(xiàn)在依然采用小電流接地（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地）方式。法國(guó)電力公司（EDF）早在80年代末期決定將運(yùn)行了近30年的、中性點(diǎn)采用低阻抗接地方式的城鄉(xiāng)中壓電網(wǎng)，在全國(guó)范圍內(nèi)分階段地全部改為諧振接地方式運(yùn)行，現(xiàn)已基本完成；近來英國(guó)也正在研究、考慮采用諧振接地方式等。1/16/20235中性點(diǎn)接地方式3、美國(guó)（AIEE)電工協(xié)會(huì)明確承認(rèn)諧振接地方式的優(yōu)點(diǎn)，過去未采用，是由于技術(shù)原因（美國(guó)曾使用空心消弧線圈不當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重過電壓而形成“慣例”），而現(xiàn)在保持電阻接地主要是經(jīng)濟(jì)因素。（美國(guó)IEEE143對(duì)工業(yè)設(shè)施的接地電流限制為400A）4、日本開始采用諧振接地，戰(zhàn)敗后使用美國(guó)電力產(chǎn)品采用大電流接地，但后來又開始推廣諧振接地。將中壓電網(wǎng)的單相接地故障電流，由“大”改“小”將是未來發(fā)展趨勢(shì)1/16/20236副作用當(dāng)系統(tǒng)有操作或故障(或擾動(dòng))時(shí)系統(tǒng)對(duì)地電壓有低頻自由分量出現(xiàn)，使PT對(duì)地電壓升高，PT一次線圈中出現(xiàn)涌流，涌流可能使鐵芯深度飽和，其電感值隨鐵芯的飽和而減小，這時(shí)，有可能出現(xiàn)兩種情況：一是PT的一次電流繼續(xù)增大，燒斷PT一次側(cè)的熔斷器或燒壞PT；另一種情況是當(dāng)電感降至ωL=1/ωC(ωo=ω)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致鐵磁諧振。1/16/20237副作用諧振使得電網(wǎng)三相對(duì)地電壓不穩(wěn)定，常使兩相電壓升高，另一相對(duì)地電壓降低，這種現(xiàn)象與系統(tǒng)出現(xiàn)單相非金屬性接地故障的現(xiàn)象完全一致，不僅使運(yùn)行人員難以區(qū)分，而且容易損壞弱絕緣設(shè)備而造成事故

1/16/20238電容電流電容電流主要由線路的長(zhǎng)度、導(dǎo)線的截面面積、介電常數(shù)、距地距離、額定電壓決定，和系統(tǒng)的負(fù)荷大小無關(guān)。ABCCCIgCBCAICCICBICAUCUBUA’UAOUB’UN1/16/20239電容電流的測(cè)量一、電容電流測(cè)試儀二、母線外掛電容法三、金屬接地法四、中性點(diǎn)外加電容法電容電流1/16/202310中性點(diǎn)接地等效圖以消弧接地為例1/16/202311中性點(diǎn)不接地6－66kV配網(wǎng)，電容電流較小的系統(tǒng)，由于發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電弧能夠自動(dòng)熄滅，系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行2h，提高了供電可靠性。缺點(diǎn)：1、當(dāng)系統(tǒng)電容電流過大時(shí)，接地電弧無法自動(dòng)熄滅，將導(dǎo)致故障擴(kuò)大。2、容易導(dǎo)致PT鐵芯飽和，引發(fā)鐵磁諧振過電壓。1/16/202312小電阻接地方式1、有利于降低系統(tǒng)絕緣水平。2、故障選線較準(zhǔn)確。3、跳閘停電次數(shù)較多。4、短路電流大：A、電流沖擊對(duì)電纜絕緣造成的損傷較大，B、對(duì)電子通訊設(shè)備的電磁干擾比較嚴(yán)重，C、較大的跨步電壓威脅人身安全，D、若故障不能及時(shí)跳開，電弧有可能連帶燒毀同一電纜溝里的其它相鄰電纜,擴(kuò)大事故,造成火災(zāi)。1/16/202313消弧線圈接地方式IgILIc1、自動(dòng)消弧，避免弧光過電壓的產(chǎn)生，抑制鐵磁諧振的發(fā)生。2、大大降低了對(duì)通訊設(shè)備的干擾和對(duì)人身安全的威脅。3、允許系統(tǒng)帶故障運(yùn)行兩小時(shí)，保障了供電可靠性。4、傳統(tǒng)的選線理論不再成立，使選線成為長(zhǎng)期困擾電力系統(tǒng)的難題。1/16/202314消弧線圈接地方式脫諧度：ε＝（IL－IC）/IC殘流：在單相接地故障時(shí)，流經(jīng)故障點(diǎn)電流。

Ig=IL－IC電弧熄滅原理1。補(bǔ)償電容電流，減少殘流，電弧易于熄滅。2。殘流過零熄弧后，降低恢復(fù)電壓初速度，避免電弧重燃。1/16/202315規(guī)程規(guī)定

電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》中明確規(guī)定：

3～10kV架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)和所有35kV、66kV電網(wǎng)，當(dāng)單相接地故障電流大于10A時(shí)，中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈；

3～10kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電流大于30A時(shí)，中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈。1/16/202316消弧線圈分類按消弧線圈的運(yùn)行及補(bǔ)償方式可分為：預(yù)調(diào)式隨調(diào)式1/16/202317消弧線圈的運(yùn)行特性RXLXCU00XLUnXCRd正常運(yùn)行時(shí)，避免串聯(lián)諧振：

1、消弧線圈靠近諧振點(diǎn)運(yùn)行，加裝阻尼電阻，防止諧振（預(yù)調(diào)）

2、不加阻尼電阻，消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)運(yùn)行（隨調(diào)）

單相接地故障時(shí)，利用并聯(lián)諧振：

1、消弧線圈靠近諧振點(diǎn)運(yùn)行，使殘流滿足要求1/16/202318消弧線圈的運(yùn)行特性如PT突然合閘、單相接地突然消失、外界對(duì)系統(tǒng)的干擾或系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓等，由于變壓器、電壓互感器等設(shè)備鐵心電感的磁路飽和作用，會(huì)激發(fā)產(chǎn)生持續(xù)的較高幅值的鐵磁諧振過電壓1/16/202319消弧線圈的運(yùn)行特性中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中鐵磁諧振最常見的激發(fā)方式：基頻諧振、分頻諧振和高頻諧振1/16/202320

預(yù)調(diào)式和隨調(diào)式比較

預(yù)調(diào)式：系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，消弧線圈始終靠近諧振點(diǎn)運(yùn)行；單相接地故障時(shí)，消弧線圈零延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，無需調(diào)節(jié)。

問題：阻尼電阻的保護(hù)

隨調(diào)式：系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)；發(fā)生單相接地故障后，調(diào)節(jié)消弧線圈靠近諧振點(diǎn)；故障恢復(fù)后，再調(diào)節(jié)消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)。

問題：補(bǔ)償滯后，補(bǔ)償電流到位時(shí)間大于60ms

補(bǔ)償電流到位時(shí)間

=控制器故障響應(yīng)時(shí)間＋補(bǔ)償電流穩(wěn)定時(shí)間消弧線圈的分類1/16/202321阻尼電阻保護(hù)問題的提出預(yù)調(diào)式消弧線圈為了防止正常運(yùn)行時(shí)的諧振必須要有阻尼電阻

可靠保護(hù)阻尼電阻，成為關(guān)鍵問題1/16/202322阻尼電阻的作用1、防止電容電流計(jì)算時(shí)，可能發(fā)生的系統(tǒng)諧振。

2、防止單相接地故障恢復(fù)時(shí)，可能發(fā)生的系統(tǒng)諧振。

3、使消弧線圈可以始終運(yùn)行在工頻諧振點(diǎn)附近（預(yù)調(diào)），不僅能夠?qū)崿F(xiàn)消弧線圈的快速補(bǔ)償，而且能夠徹底避免鐵磁諧振。1/16/202323各種消弧線圈對(duì)比一、調(diào)節(jié)方式1、調(diào)匝式（預(yù)調(diào)）：抽頭檔位調(diào)節(jié)；3、相控式（隨調(diào)）：調(diào)節(jié)可控硅導(dǎo)通角；4、直流偏磁式（隨調(diào)）：調(diào)節(jié)鐵心飽和度。2、調(diào)容式（預(yù)調(diào)、隨調(diào)）：投切電容器組；1/16/202324調(diào)匝式消弧線圈1/16/202325相控式消弧線圈1/16/202326相控式消弧線圈1/16/202327調(diào)容式消弧線圈1/16/202328接地變壓器消弧線圈有載開關(guān)阻尼電阻ＰＴ，ＭＯＡ，隔離刀閘，零序ＣＴ，控制屏并聯(lián)中電阻自動(dòng)調(diào)諧式消弧線圈經(jīng)過近十年的發(fā)展，計(jì)算的準(zhǔn)確度不成問題，關(guān)鍵在于裝置的可靠性和接地故障回路的選擇性消弧系統(tǒng)構(gòu)成1/16/202329接地變，消弧線圈全絕緣的消弧線圈，A、X可以反接；對(duì)于66kV和部分35kV的半絕緣消弧線圈AX不能反接。

變壓器并列運(yùn)行條件：①接線組別相同；②變比差值不得超過±0.5%；③短路電壓值不得超過±10%；④兩臺(tái)變壓器容量比不宜超過3：1接地變和消弧線圈應(yīng)定期進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括：（1）、繞組的直流電阻測(cè)量；（2）、繞組的絕緣電阻測(cè)量；（3）、絕緣油的試驗(yàn)。1/16/202330避雷器發(fā)展歷史及存在問題8.3/19，17/45，10/27、12.7/45中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的避雷器額定電壓=0.72系統(tǒng)最高電壓，0.72*11.5kV=8.28kV）1/16/202331隔離開關(guān)應(yīng)用隔離刀閘可以進(jìn)行以下各項(xiàng)操作：①可以拉、合閉路開關(guān)的旁路電流；②拉、合電壓互感器和避雷器；③拉、合母線及直接連接在母線上設(shè)備的電容電流；④用室外35千伏帶消弧角的三聯(lián)刀閘?？梢岳?、合勵(lì)磁電流不超過2安培的空載變壓器。⑤拉、合電容電流不超過5安培的空載線路。1/16/202332有載開關(guān)電壓等級(jí)（有AC220V和AC380V），電容作用

雙屏蔽電纜（屏蔽層良好、銅網(wǎng)覆蓋），對(duì)于長(zhǎng)距離電纜最好電纜線徑粗一些，有載開關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目包括：（1）、過度電阻的測(cè)試（2）、開關(guān)特性試驗(yàn)（過度電阻的波形）（3）、油浸式：絕緣油的試驗(yàn)。（4）、空氣有載開關(guān)：觸頭是否氧化，接觸是否良好。（5）、真空開關(guān)：打耐壓,現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)檔以驗(yàn)證限位閉鎖。1/16/202333CT,PT

中性點(diǎn)PT應(yīng)定期進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括：（1）、繞組的絕緣電阻測(cè)量；（2）、變比測(cè)量。(3)、伏安特性PT二次有兩組繞組，另一組為100/3作為開口三角使用，PT不得短路，CT不得開路（備用的PT、CT二次在現(xiàn)場(chǎng)接地，同時(shí)CT短路）1/16/202334相關(guān)術(shù)語，定義接零保護(hù)接地保護(hù)脫諧度諧振間隔過電壓1/16/202335選線必要性小電流接地選線技術(shù)，目前我國(guó)處于領(lǐng)先地位，這與許多發(fā)達(dá)國(guó)家采用大電流接地方式有一定關(guān)系。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障約占系統(tǒng)總故障率的80％左右。單相接地后其它兩相對(duì)地電壓的升高，加劇了對(duì)系統(tǒng)絕緣的危害，制約了供電可靠性的提高。因此，如何在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)發(fā)生單相接地故障的電力線路進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的判斷，改變傳統(tǒng)的人工試?yán)致愤x擇的處理方法，把因接地