消弧線圈相關(guān)基礎(chǔ)知識匯總課件

1、消弧線圈相關(guān)基礎(chǔ)知識上海思源電氣股份有限公司10/5/20221消弧線圈相關(guān)基礎(chǔ)知識上海思源電氣股份有限公司10/3/202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10/5/20222不接地方式中性點(diǎn)接地方式10/3/20222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）。電容電流大時采用諧振接地（補(bǔ)償電容電流）或電阻接地

2、（故障跳閘）。10/5/20223中性點(diǎn)接地方式 適用范圍：10/3/20223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)我國實際情況使電網(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

3、，電弧的發(fā)展會引起相間短路；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、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。10/5/20224中性點(diǎn)接地方式 電流接地和小電流接地，這兩種接地方式在中性點(diǎn)接地方式德國/奧地利、芬蘭、意大利、丹麥、比利時及瑞典、獨(dú)聯(lián)體及其周邊地區(qū)等許多國家，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

4、也正在研究、考慮采用諧振接地方式等。10/5/20225中性點(diǎn)接地方式德國/奧地利、芬蘭、意大利、丹麥、比利時及瑞典中性點(diǎn)接地方式3、美國（AIEE)電工協(xié)會明確承認(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IEEE143對工業(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10/5/20226中性點(diǎn)接地方式3、美國（AIEE)電工協(xié)會明確承認(rèn)諧振接地方

5、副作用當(dāng)系統(tǒng)有操作或故障(或擾動)時系統(tǒng)對地電壓有低頻自由分量出現(xiàn)，使PT對地電壓升高，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，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L=1/C(o=)時，就會導(dǎo)致鐵磁諧振。10/5/20227 副作用當(dāng)系統(tǒng)有操作或故障(或擾動)時系統(tǒng)對地電壓有低頻自 副作用 諧振使得電網(wǎng)三相對地電壓不穩(wěn)定，常使兩相電壓升高，另一相對地電壓降低，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 10/5/202

6、28 副作用 諧振使得電網(wǎng)三相對地電壓不穩(wěn)定，常使兩相電壓電容電流電容電流主要由線路的長度、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 UN10/5/20229電容電流電容電流主要由線路的長度、導(dǎo)線的截面面積、介電常數(shù)、電容電流的測量一、電容電流測試儀二、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10/5/202210電容電流的測量電容電流10/3/202210中性點(diǎn)接地等效圖以消弧接地為例10/5/202211中性點(diǎn)接地等效圖以消弧接地為例10/3/202211中性點(diǎn)不接地 666kV

7、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，接地電弧能夠自動熄滅，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，接地電弧無法自動熄滅，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。10/5/202212中性點(diǎn)不接地 666kV配網(wǎng)，電容電流較小的系統(tǒng)，由小電阻接地方式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、電流沖擊對電纜絕緣造成的損傷較大， B、對電子通訊設(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

8、事故,造成火災(zāi)。10/5/202213小電阻接地方式1、有利于降低系統(tǒng)絕緣水平。10/3/2022消弧線圈接地方式IgILIc1、自動消弧，避免弧光過電壓的產(chǎn)生，抑制鐵磁諧振的 發(fā)生。2、大大降低了對通訊設(shè)備的干擾和對人身安全的威脅。3、允許系統(tǒng)帶故障運(yùn)行兩小時，保障了供電可靠性。4、傳統(tǒng)的選線理論不再成立，使選線成為長期困擾電力 系統(tǒng)的難題。10/5/202214消弧線圈接地方式IgILIc1、自動消弧，避免弧光過電壓的產(chǎn)消弧線圈接地方式脫諧度：（ILIC）/IC殘流：在單相接地故障時，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

9、后，降低恢復(fù)電壓初速度，避免電弧重燃。10/5/202215消弧線圈接地方式脫諧度：（ILIC）/IC電弧熄滅原理規(guī)程規(guī)定 電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 620-1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合中明確規(guī)定： 310kV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，中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈； 310kV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，中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈。10/5/202216規(guī)程規(guī)定 電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 620-1997交流消弧線圈分類 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10/5/202217消弧線圈分類 按消弧線圈的運(yùn)行及補(bǔ)償

10、方式10/3/2022消弧線圈的運(yùn)行特性RXLXCU00XLUnXCRd正常運(yùn)行時，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，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10/5/202218消弧線圈的運(yùn)行特性RXLXCU00XLUnXCRd正常運(yùn)行時消弧線圈的運(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，會激發(fā)產(chǎn)生持續(xù)的較高幅值的鐵磁諧振過電壓 10/5/202219消弧線圈的運(yùn)行特性如PT突

11、然合閘、單相接地突然消失、外界對系消弧線圈的運(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 10/5/202220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 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，消弧線圈始終靠近諧振點(diǎn)運(yùn)行；單相接地故障時，消弧線圈零延時進(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，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)償電流到位時間大于60ms 補(bǔ)償電流到位時間 = 控制器故障響應(yīng)時間補(bǔ)償電流穩(wěn)定時間消弧線圈的分類1

12、0/5/202221 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10/5/202222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)阻尼電阻的作用1、防止電容電流計算時，可能發(fā)生的系統(tǒng)諧振。2、防止單相接地故障恢復(fù)時，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。10/5/202223阻尼電阻的作用1、防止電容電流計算時，可能發(fā)生的系統(tǒng)諧振。各種消弧線圈對比一、調(diào)節(jié)方式1、調(diào)匝式（預(yù)調(diào)）：抽頭檔位調(diào)

13、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；10/5/202224各種消弧線圈對比一、調(diào)節(jié)方式3、相控式（隨調(diào)）：調(diào)節(jié)可控硅導(dǎo)調(diào)匝式消弧線圈10/5/202225調(diào)匝式消弧線圈10/3/202225相控式消弧線圈10/5/202226相控式消弧線圈10/3/202226相控式消弧線圈10/5/202227相控式消弧線圈10/3/202227調(diào)容式消弧線圈10/5/202228調(diào)容式消弧線圈10/3/202228接地變壓器消弧線圈有載開關(guān)阻尼電阻，隔離刀閘，零序，控制屏并聯(lián)中電阻 自動調(diào)諧式消弧線圈經(jīng)過近十年的發(fā)展，計

14、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10/5/202229接地變壓器消弧系統(tǒng)構(gòu)成10/3/202229接地變，消弧線圈 全絕緣的消弧線圈，A、X可以反接；對于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： 接線組別相同； 變比差值不得超過0.5%； 短路電壓值不得超過10%； 兩臺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，試驗項目包括：（1）、繞組的直流電阻測量；（2）、繞組的絕緣電阻測量；（3）、絕緣油的試驗。10/5/202230接地變，消弧線圈 全絕緣的消弧線圈，A、X可以反接；對于 避雷器發(fā)展歷

15、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） 10/5/202231 避雷器發(fā)展歷史及存在問題10/3/202231隔離開關(guān)應(yīng)用隔離刀閘可以進(jìn)行以下各項操作：可以拉、合閉路開關(guān)的旁路電流；拉、合電壓互感器和避雷器；拉、合母線及直接連接在母線上設(shè)備的電容電流；用室外35千伏帶消弧角的三聯(lián)刀閘。可以拉、合勵磁電流不超過2安培的空載變壓器。拉、合電容電流不超過5安培的空載線路。10/5/202232隔離開關(guān)應(yīng)用隔離刀閘可以進(jìn)行以下各項操作：10/3/2022 有載開關(guān) 電壓等級（

16、有AC220V和AC380V），電容作用 雙屏蔽電纜（屏蔽層良好、銅網(wǎng)覆蓋），對于長距離電纜最好電纜線徑粗一些，有載開關(guān)試驗項目包括：（1）、過度電阻的測試（2）、開關(guān)特性試驗（過度電阻的波形）（3）、油浸式：絕緣油的試驗。（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)場手動調(diào)檔以驗證限位閉鎖。 10/5/202233 有載開關(guān) 電壓等級（有AC220V和AC380V），電CT,PT 中性點(diǎn)PT應(yīng)定期進(jìn)行預(yù)防性試驗，試驗項目包括：（1）、繞組的絕緣電阻測量；（2）、變比測量。 (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

17、路，CT不得開路（備用的PT、CT二次在現(xiàn)場接地，同時CT短路 ）10/5/202234CT,PT 10/3/202234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10/5/202235相關(guān)術(shù)語，定義接零保護(hù) 10/3/202235選線必要性小電流接地選線技術(shù)，目前我國處于領(lǐng)先地位，這與許多發(fā)達(dá)國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地電壓的升高，加劇了對系統(tǒng)絕緣的危害，制約了供電可靠性的提高。因此，如何在較短的時間內(nèi)對發(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，把因接地而影響正常供電的范圍壓縮到最低限度，是科研及電力部門亟待解決的課題。10/5/202236選線必要性小電流接地選線技術(shù)，目前我國處于領(lǐng)先地位，這與許