消弧線圈講座消弧線圈和電阻

消弧線圈講座消弧線圈和電阻上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13目錄電容電流接地方式國內(nèi)國外現(xiàn)狀諧振接地的實效諧振接地與低電阻接地繼電保護(hù)的選擇性自動調(diào)諧必要性XHK-II型選線原理XHK-II型產(chǎn)品特點運(yùn)行維護(hù)證書報告服務(wù)上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13電容電流

在單相接地故障時，線路對地電容和接地電阻在零序電壓的作用下流經(jīng)回路的電流。 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’UN上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13電容電流的估算與測量一、架空電力線路纜芯截面（mm2）電容（μF/km）電流（A/km）1200.271.642400.352.013000.392.3310kV絞聯(lián)聚氯乙烯電纜接地電流估算一覽表注：1.此表適用于小電流接地系統(tǒng)中銅芯電纜。

2.電纜絕緣厚度為4.5mm。

3.估算公式Ic=2πf×3C×106×Ue（A/km）

Ue取11kV系統(tǒng)相電壓額定電壓kV單回路（A/km）雙回路（A/km）變電所設(shè)備影響增大率無避雷線有避雷線無避雷線有避雷線（%）100.030.04216350.100.130.140.1813二、電纜線路電容電流的測量一、中性點外加電容法二、母線外掛電容法三、金屬接地法上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13電容電流的影響

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。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13接地方式中壓電網(wǎng)的發(fā)展，形成了兩類中性點接地方式：1.中性點非有效接地(小電流接地方式)

中性點不接地（電容電流大時不能滅弧）、消弧線圈(諧振)接地、高電阻接地特點：單相接地電弧能夠瞬間自動熄滅2.中性點有效接地(大電流接地方式)(X0/X1≤3R0/X1≤1)

直接接地,低（≥500A）（中（100A~200A））電阻和低電抗接地等。特點：需要斷路器遮斷單相接地故障上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13

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（有效接地）。

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（故障跳閘）。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13單相電弧接地過電壓理論上的最高過電壓不超過3.5p.u國內(nèi)、外實測結(jié)果

1。中性點不接地系統(tǒng)最高為 (2倍以上概率為64%) 2。諧振系統(tǒng)最高為 (2倍以上概率為5%) 3。電阻接地最高為 (2倍以上概率34%) 4。接地系統(tǒng)最高為

（摘自C.L.Gilkeson和P.A.Jeanne的實驗結(jié)論）上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13諧振接地IgILIc殘流：在單相接地故障時，流經(jīng)故障點電流。

Ig=IL－Ic脫諧度：

ε＝（IL－IC）/IL正常運(yùn)行時單相接地故障時電弧熄滅原理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。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13國內(nèi)現(xiàn)狀

1.我國從解放初期就開始采用蘇聯(lián)的方式，中性點采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。

2.改革開放初期，我國有的地區(qū)從國外購買了低絕緣水平的電力電纜等設(shè)備，無法直接在我國的中壓電網(wǎng)投入運(yùn)行，遂出現(xiàn)了引進(jìn)低電阻接地方式（配合快速保護(hù)和開關(guān)裝置，瞬間跳開故障線路），目前已逐步更換。

3.從90年代中開始國內(nèi)接地方式已經(jīng)推廣使用自動調(diào)諧的消弧線圈接地方式。隨著選線技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方式。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13國內(nèi)規(guī)程DL/T-620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：1．110kV～500kV系統(tǒng)應(yīng)采用有效接地方式。2、35kV、66kV系統(tǒng)單相接地故障電容電流超過10A時應(yīng)采用經(jīng)消弧線圈接地。3．城網(wǎng)10kV鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路，當(dāng)單相接地電容電流超過10A時，應(yīng)采用經(jīng)消弧線圈接地。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13國外情況德國，而且奧地利、芬蘭、意大利、丹麥、比利時及瑞典、獨聯(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；近來英國也正在研究、考慮采用諧振接地方式等。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13國外情況3、美國（AIEE)電工協(xié)會明確承認(rèn)諧振接地方式的優(yōu)點，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。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13諧振接地的實效－供電可靠性供電可靠性是國家對電網(wǎng)的考核指標(biāo) 瞬間接地：小電流接地系統(tǒng)對于瞬間接地能自動滅弧，可有效提高供電的連續(xù)性。 永久接地：諧振接地系統(tǒng)在一定的時間內(nèi)可帶單相故障繼續(xù)運(yùn)行，有足夠的時間轉(zhuǎn)移負(fù)荷，避免突然中斷供電。 低電阻接地系統(tǒng)由于不論接地故障是瞬間還是永久，都必須切除線路。但保護(hù)動作可靠性并不理想。GZ市（87-91)（92-93)單相接地動作次數(shù)120354重合成功次數(shù)2274供電中斷次數(shù)98（81.7%)280（79%)上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13諧振接地的實效－供電設(shè)備安全1. 諧振接地系統(tǒng)中，接地電流與故障點無關(guān)，由于消弧線圈補(bǔ)償了對地電容電流，使故障點殘流很小，接地電弧可瞬間熄滅，限制了電弧接地過電壓的危害。諧振接地延長了殘壓恢復(fù)時間，降低了恢復(fù)電壓的速度，避免電弧重燃，降低了電弧過電壓發(fā)生的概率，減少了事故擴(kuò)大的可能性。諧振接地可避免零序PT鐵磁諧振過電壓。降低斷線過電壓和雷擊過電壓。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13諧振接地的實效－人生安全

諧振接地系統(tǒng)單相接地故障時，故障點電流很小，因此，故障點周圍電位梯度較低，相應(yīng)的接觸電壓和跨步電壓較小，對人身和設(shè)備的威脅大為降低。 不接地系統(tǒng)電容電流較大。低電阻接地系統(tǒng)在高阻接地時不能瞬間可靠跳閘，電流值仍然很大。 故障電流的減小也避免了電弧燒傷事故的發(fā)生。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13諧振接地的實效－用戶設(shè)備安全

諧振接地系統(tǒng)限制單相接地故障電流，防止低壓用戶的地電位升高。 有的電網(wǎng)將接地故障電流提高到1000A，如接地電阻為4Ω，地電位升高的穩(wěn)態(tài)值便可達(dá)4000V；而暫態(tài)值更高。美國為此將低壓設(shè)備的工頻耐壓水平提高到4000V、1min；我國現(xiàn)行低壓設(shè)備的工頻耐壓標(biāo)準(zhǔn)為2000V、1min。 同時，諧振接地也降低了對接地裝置的要求。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13諧振接地的實效－電磁兼容

電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行和發(fā)生故障的情況下，因電磁耦合、靜電耦合、地中電流傳導(dǎo)和高頻電磁輻射等原因，對信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾。主要表現(xiàn)為音頻干擾、工頻干擾、接觸干擾、地電位升高和縱向電勢等。通信干擾的危害性很大，輕則影響通信質(zhì)量，重則危害通信設(shè)備和人身的安全。大電流接地方式單相接地故障電流大，其電磁干擾影響明顯。而諧振接地方式的干擾甚小，這早已是不爭的事實。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13諧振接地的實效－經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

諧振接地系統(tǒng)提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，降低了停電所帶來的損失；減少了故障的危害，降低了設(shè)備損壞的損失；減少了運(yùn)行的操作，提高了安全可靠性……

據(jù)金華電業(yè)局義烏變運(yùn)行結(jié)果：不接地自動消弧線圈接地0.923/條.年0.0857/條.年上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13繼電保護(hù)的選擇性

大電流接地系統(tǒng)故障選線簡單，但受故障點接地電阻影響。 小電流接地系統(tǒng)（諧振接地系統(tǒng)）故障選線已經(jīng)不能使用傳統(tǒng)的選線方法。目前使用效果較好的方式有：

1.增大有功電流

2.增大無功電流

3.增大接地電流

4.諧波與暫態(tài)分析上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13諧振接地與低電阻接地1、短時間帶故障運(yùn)行對電纜絕緣老化的影響，遠(yuǎn)不及短路電流的沖擊對電纜絕緣造成的損傷。2、消弧線圈可靠近諧振點運(yùn)行，電弧接地過電壓為2.3p.u.，一般不超過2.5p.u.，而且出現(xiàn)2.0p.u.以上過電壓的概率小于5%，而間歇電弧接地過電壓自然也不會存在了。3、電壓互感器鐵心飽和引起的中性點不穩(wěn)定過電壓，主要限于中性點不接地電網(wǎng)，只要采用諧振接地方式，便可根除此種過電壓。再者，諧振接地系統(tǒng)中的斷線過電壓，即使采用人工調(diào)諧的消弧線圈，最高也不會超過線電壓。4、諧振接地故障選擇方式不斷改進(jìn)，特別是并電阻方式已經(jīng)取得了一定經(jīng)驗，而低電阻接地在接地電阻大時，也不能馬上跳閘。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13自動調(diào)諧的必要性

固定式的消弧線圈在我國運(yùn)行了幾十年，存在以下問題：（1)調(diào)節(jié)不方便（2)運(yùn)行人員判斷困難（3)系統(tǒng)發(fā)展（4)無人值班變電站的推廣消弧線圈自動調(diào)節(jié)：計算準(zhǔn)確，自動跟蹤，調(diào)節(jié)方便

采用計算機(jī)在線實時計算，結(jié)果準(zhǔn)確；線路的變化反映在電容電流的變化上，又可帶電調(diào)節(jié)，通過計算機(jī)可實現(xiàn)實時跟蹤補(bǔ)償過電壓限制更有效

消弧線圈運(yùn)行于合適的脫諧度，恢復(fù)時間長，過電壓低，電網(wǎng)運(yùn)行更安全適應(yīng)自動化要求

由于采用計算機(jī)，可以輕松實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)功能，并能與自動化系統(tǒng)相通信，滿足自動化的要求適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展

電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，電網(wǎng)的運(yùn)行方式多樣化，使得手動調(diào)節(jié)越來越不現(xiàn)實，越難以實現(xiàn)，只能采用自動調(diào)節(jié)消弧線圈整定方便

無需整定，運(yùn)行維護(hù)簡單上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13預(yù)調(diào)式與隨調(diào)式消弧線圈預(yù)調(diào)式：在系統(tǒng)正常時測量系統(tǒng)的電容電流，并將消弧線圈調(diào)節(jié)到對應(yīng)位置，單相接地故障時，消弧線圈零延時進(jìn)行補(bǔ)償。 問題：正常運(yùn)行時，防止諧振發(fā)生隨調(diào)式：在系統(tǒng)正常運(yùn)行時測量系統(tǒng)的電容電流，當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，調(diào)節(jié)消弧線圈至對應(yīng)的位置。 問題：

1.測量過程中的諧振

2.響應(yīng)時間－對瞬時性單相接地故障的補(bǔ)償效果上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13不同類型的消弧線圈調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)范圍電容電流測量快速性諧波補(bǔ)償效果附加設(shè)備補(bǔ)償方式一次設(shè)備對控制的依賴性可靠性上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13XHK-II型消弧線圈自動調(diào)諧裝置同時完成兩臺消弧線圈的自動調(diào)諧和四十八條線路的單相接地故障選線。提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。抑制系統(tǒng)單相接地故障的發(fā)展自動跟蹤系統(tǒng)電容電流的變化保證脫諧度在設(shè)定的范圍內(nèi)接地變消弧線圈及有載開關(guān)阻尼電阻及保護(hù)上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13系統(tǒng)圖上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13調(diào)諧計算方法1.諧振法 不斷改變消弧線圈的電感量，當(dāng)中性點電壓最大時即認(rèn)為系統(tǒng)容抗與消弧線圈感抗相等。測量不同檔位時的中性點電壓和中性點電流，計算出電容電流。2.注入法掃頻法在中性點PT的低壓側(cè)向系統(tǒng)零序回路注入可變頻率的電流，當(dāng)中性點電壓最高時，即表示消弧線圈感抗與系統(tǒng)容抗在該頻率下相等單頻法在中性點PT的低壓側(cè)注入一已知頻率的電流，通過測量PT低壓側(cè)（或中性點）的該頻率的電流和電壓和已知消弧線圈的感抗下計算系統(tǒng)的容抗3.狀態(tài)參數(shù)法上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13狀態(tài)參數(shù)法原理介紹電容電流的計算U0=I01*〔R+j(XL1-XC)〕U0=I02*〔R+j(XL2-XC)〕XC=[I02*(R+jXL1)-I01(R+jXL1)]/j(I02-I01)不調(diào)檔時電容電流的計算U0=I01*〔R+j(XL1-XC’)〕U0=I02*〔R+j(XL1-XC’＋DXC)〕DXC=〔I01－I02〕*〔R+j（XL1－XC’)〕/jI02XC=XC’+DXCU0XCXLR上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13阻尼電阻短接方式1.機(jī)械式2.電子式優(yōu)點：1.速度快<10uS2.一二次分開消弧線圈可控硅消弧線圈上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13系統(tǒng)圖選線原理LILoABC123C01C02C03LIIck諧振接地電網(wǎng)單相接地時電流分布圖上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13XHK-II選線原理介紹特色

自動識別運(yùn)行狀態(tài)單相接地發(fā)生時，自動識別消弧線圈是否存在、阻尼電阻是否短接等各種狀態(tài)，并根據(jù)不同狀態(tài)自動采取最佳選線方案。自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)功能系統(tǒng)有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)功能，隨著選線次數(shù)的增多，各種選線方案的權(quán)重因子得到動態(tài)調(diào)整，從而大大提高了接地選線的正確性。配置小電流接地選線模塊配在控制器內(nèi)，使用工控機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)算和控制。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13XHK-II選線原理 XHK-Ⅱ型消弧線圈自動調(diào)諧及選線成套裝置采用多種選線方式進(jìn)行選擇，提高了選線的準(zhǔn)確性。判據(jù)一導(dǎo)納變化量 單相接地發(fā)生后，各條線路的對地導(dǎo)納以及其歷史變化量有較大的差異。判據(jù)二基波電流 在消弧線圈不存在時，基波電流作為判斷接地的主要依據(jù)之一。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13XHK-II選線原理介紹判據(jù)三 諧波變化

消弧線圈對諧波影響較小，故障線路諧波電流為其它非故障線路電容電流之和，非故障線路五次諧波電流為自身諧波電流。判據(jù)四 五次諧波方向 故障線路五次諧波電流方向為從支路流向母線；非故障線路五次諧波電流方向從母線流向支路。判據(jù)五 人工智能 各種選線方案由權(quán)重矩陣進(jìn)行表決，其權(quán)重根據(jù)有限次選線確認(rèn)，系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)過程，達(dá)到自學(xué)習(xí)功能。 隨著系統(tǒng)運(yùn)行時間的增加，系統(tǒng)故障選線將越來越準(zhǔn)。該方法已獲得國家專利（專利號：99239118.0和99227803.1）上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13并聯(lián)電阻選線1.正常運(yùn)行時諧振接地，可消除瞬間接地故障。2.永久接地故障，延時投入電阻1S，選擇接地線路。3.兼有消弧線圈接地供電可靠性高和電阻接地永久故障故障準(zhǔn)確選擇的優(yōu)點。4.零序電流小，對系統(tǒng)運(yùn)行沒有影響。5.檢測零序電流大小及變化量，與零序

CT極性無關(guān)。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13產(chǎn)品特點 XHK-Ⅱ自動調(diào)諧及接地選線成套裝置99年經(jīng)上海市科委組織專家簽定，產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，并獲得國家四個專利（專利號為：99239118.0、99227803.1）。電容電流的計算精確度高、補(bǔ)償性好，國內(nèi)同類產(chǎn)品中，技術(shù)水平處相對領(lǐng)先地位。

XHK-Ⅱ型是國內(nèi)同類產(chǎn)品中唯一提出電容電流測量誤差指標(biāo)的產(chǎn)品，XHK-Ⅱ采用雙路同步采樣及快速FFT計算，獨有計算方法使電容電流測量誤差＜3%，并成為唯一通過電力部電力設(shè)備及儀表質(zhì)量檢驗測試中心的型式試驗的產(chǎn)品。同類產(chǎn)品中，市場占有率最高，運(yùn)行最穩(wěn)定。 已有超過1200套設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行在電力、冶金、石化、煤炭等行業(yè)。并在中央機(jī)關(guān)北戴河暑期辦公供電系統(tǒng)等招標(biāo)中屢屢中標(biāo)。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13產(chǎn)品特點同類產(chǎn)品中，功能組合最完善、性能價格比高。 充分考慮到用戶的需求，率先在國內(nèi)推出以PC104(工控586)為核心的、模塊化設(shè)計的產(chǎn)品。它可根據(jù)用戶的需求，實現(xiàn)一控一、一控二、帶選線等不同控制方式，對單母線分段并聯(lián)運(yùn)行具有人性化調(diào)節(jié)方式的調(diào)節(jié)效果。全中文界面，操作維護(hù)簡單、方便。超大容量的事件記錄和報警功能?？垢蓴_好，可靠性高，并有完善的自檢功能。 采取隔離、吸收、看門狗、軟硬件冗余等技術(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。一旦發(fā)現(xiàn)裝置部件異常，立即顯示故障，并可向遠(yuǎn)方報警。完善的遠(yuǎn)動功能。 除可實現(xiàn)與傳統(tǒng)的RTU連接外，還可通過RS232、RS422/485串行接口與綜合自動化系統(tǒng)連接。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13產(chǎn)品特點同類產(chǎn)品中，故障選線準(zhǔn)確率高。 采用人工智能、視在功率、零序阻抗變化、諧波變化、五次諧波等選線方式，極大提高了選線的準(zhǔn)確性。獨有人工智能功能。

XHK-Ⅱ獨具人工智能功能，使調(diào)節(jié)及接地選線更準(zhǔn)確。完善的閉鎖功能。

XHK-Ⅱ型設(shè)計檔位到頭閉鎖、來回調(diào)節(jié)閉鎖、連調(diào)閉鎖、單相接地動作閉鎖等完善的閉鎖功能，使整個系統(tǒng)動作安全可靠。阻尼電阻動作迅速，瞬時接地補(bǔ)償效果最好。 阻尼電阻采用可控硅短接，動作時間小于10微秒，比采用接觸器方式(60毫秒)對瞬時單相接地的補(bǔ)償效果好。同類產(chǎn)品中唯一采用一、二次全隔離設(shè)計、系統(tǒng)更安全。

一次、二次設(shè)備全隔離，有效防止一次設(shè)備對二次設(shè)備的干擾和沖擊。與同類產(chǎn)品相比，無需提供電源至現(xiàn)場，工作更安全。消弧線圈及阻尼電阻一體化、占地少、維護(hù)工作量最小。上海市閔行區(qū)金都路4399號：2023/3/13參考電壓中點電壓中點電流模擬量處理高速模模數(shù)轉(zhuǎn)換時基電路CTC定時器1#線路零序CT2#線路零序CT模擬量處理高速模數(shù)轉(zhuǎn)換48#線路零序CT綜合自動化傅立葉變換消弧一控二自動選線看門狗功能工控機(jī)PC104光耦合隔離繼