浅析消弧线圈的作用课件.ppt

1、中性点经电阻接地目 录中性点接地方式中性点经消弧线圈接地前言电容电流的计算消弧线圈的相关知识调匝式消弧线圈调容式消弧线圈相控式消弧线圈中性点不接地工作思路结束语电缆线路的特点前言 这几年来，随着企业的快速发展，企业电网也在迅速发展，架空线路越来越长、电缆线路越来越多，这样电网电容电流也迅速增加，尤其是南堡地区。当电网中发生单相接地，电弧不能自行熄灭或产生间歇性电弧、过电压，引起电压互感器熔丝烧坏，避雷器爆炸，开关柜着火等。解决这些问题的基本方法是在电网中性点加装消弧线圈。中性点接地方式 三相交流电网中性点与大地间电气连接的方式，称为电网中性点接地方式。我国电力系统常用的系统接地方式有四种：中性

2、点不接地系统、中性点经消弧线圈接地、中性点经电阻接地、中性点直接接地。中性点不接地1、适用范围 适用于单相接地故障电容电流IC10A时，可能产生过电压倍数相当高的间歇性电弧接地过电压，这种过电压持续时间长，遍及全网，对网内绝缘较差的设备、绝缘强度较低的旋转电机等都存在较大的威胁，在一定程度上影响电网的安全运行。中性点经消弧线圈接地2、中性点经消弧线圈接地方式的特点；(1)利用消弧线圈的感性电流对电网的对地电容电流进行补偿，使单相接地故障电流10A、瞬时性单相接地故障多的以架空线路为主的电网。(3)可以减少间隙性弧光接地过电压的概率；(2)故障点绝缘可以自行恢复;(4)单相接地时不破坏系统对称性

3、，可以带故障运行一段时间，以便查找故障线路；3、对以电缆线路为主的配网，消弧线圈接地方式存在的一些问题：(1)单相接地故障时，非故障相对地电压升高，持续时间长、波及全系统设备，可能引起第二点绝缘击穿，引起事故扩大。(2)消弧线圈不能补偿谐波电流，有些电网谐波电流占的比例达5%-15%，仅谐波电流就可能远大于10A，仍然可能发生弧光接地过电压。中性点经消弧线圈接地(4)寻找故障线路时间较长，在带接地故障运行期间，容易引起人身触电事故。中性点经消弧线圈接地(3)电缆排管或电缆隧道内的电缆发生单相接地时，不及时断开故障线路，可能引起火灾。上海某35KV系统电缆就发生过单相接地一小时后引起火灾，烧毁电

4、缆隧道中40多条电缆的重大事故。中性点经电阻接地中性点经电阻接地方式可分为三种：中性点经电阻接地方式可分为三种：1 1、经高阻接地、经高阻接地、2 2、经中电阻接地、经中电阻接地、3 3、经小电阻接地。、经小电阻接地。中性点经高阻接地方式适用于对地电容电流Ic10A的配电网，单相接地故障电流Ijd10A，中性点接地电阻值一般为数百欧姆至上千欧姆。中性点经高阻接地可以消除大部分谐振过电压，对单相间歇弧光接地过电压具有一定的限制作用。中性点经电阻接地中性点经高电阻接地方式：中电阻和小电阻之间没有统一的界限，一般认为单相接地故障时通过中性点电阻的电流10A至100A时为小电阻接地方式。中性点经中阻和

5、小电阻接地方式适用于以电缆线路为主、不容易发生瞬时性单相接地故障的、系统电容电流比较大的城市配网、发电厂厂用电系统及大型工矿企业。中性点经电阻接地中性点经中阻和小电阻接地方式：(2)可以降低工频过电压，单相接地故障时非故障相电压 3 相电压，且持续时间很短。中性点不接地或中性点经消弧线圈接地系统，非故障相电压升高到3 相电压，持续时间长。中性点经电阻接地(1)中性点电阻是耗能元件，也是阻尼元件（而消弧线圈是谐振元件）。中性点经电阻接地方式的特点：(3)是消除系统各种谐振过电压的最有效措施，中性点电阻相当于在谐振回路中的系统对地电容两端并接的阻尼电阻，由于电阻的阻尼作用，基本上可以消除系统的各种

6、谐振过电压。只要中性点电阻不是太大(不大于1500),均可以消除各种谐振过电压，电阻值越小，消除谐振的效果越好。中性点经电阻接地(4)有效地限制弧光接地过电压，在中性点经电阻接地的配网中，当接地电弧熄弧后，系统对地电容中的残荷将通过中性点电阻泄放掉，所以当发生下一次燃弧时其过电压幅值和正常运行情况发生单相接地故障的情况相同，不会产生很高的过电压。中性点电阻阻值越小，泄放残荷越快。适当选择中性点电阻值，可以将过电压倍数限制在满意的范围内。中性点经电阻接地(5)降低操作过电压，中性点经电阻接地的配网发生点相接地故障时,零序保护动作,可准确判断并快速切除故障线路，如果故障线路是电缆线路，考虑到接地故

7、障一般是永久性故障，对故障线路不进行重合闸，不会引起操作过电压。如果是架空线路,由于架空线路发生瞬时故障的可能性较大，在故障线路跳闸后，还将重合一次。不论重合成功与否，在重合闸过程中均无明显的谐振过程和过电压。中性点经电阻接地(6)提高系统安全水平、降低人身伤亡事故，在低电阻接地系统发生接地故障时，零序保护可以在0.2 2.0秒内动作，将电源切除,这就大大降低了接触故障部位的机会，从而减少了人身触电伤亡的机会。中性点经电阻接地(7)中性点经电阻接地方式对系统电容电流变化的适应范围较大，当确定适当的接地电阻值后，系统的电容电流在较大的范围内变化，接地电阻对降低弧光过电压、消除谐振过电压的效果不会

8、有明显的变化，所以在系统运行方式发生变化及电网发展时，可以不改变接地电阻值。中性点经电阻接地(1)单位长度的电缆线路的电容电流比架空线路电容电流大10几倍，以电缆为主的电网对地电容电流很大。电缆线路的特点(2)电缆线路受外界环境条件（雷电、外力、树木、大风等）影响小，瞬时接地故障很少，接地故障一般都是永久性故障。(3)电缆线路发生接地故障时，接地电弧为封闭性电弧，电弧不易自行熄灭，如不及时跳闸，很容易造成相间短路，扩大事故。(1)单位长度的电缆线路的电容电流比架空线路电容电流大10几倍，以电缆为主的电网对地电容电流很大。(4)电缆为弱绝缘设备。例如，10kV交联聚乙稀电缆的一分钟工频耐压为28

9、KV，而一般10kV 配电设备的绝缘水平为35kV。在消弧线圈接地系统中，由于查找故障点时间较长，电缆长时间承受工频或暂态过电压作用，易发展成相间故障，造成一线或多线跳闸。据有关资料表明，有很多单相接地故障在查找故障点过程中，引起跳闸或闪络。(5)接地故障时应由保护及时跳开故障线路。电缆线路的特点电容电流的计算1、接地电流产生的弧光接地：1）Ic5A：瞬时性自然熄灭；2）Ic30A：稳定性烧毁设备多相短路；3）Ic5-10A：间歇性串联谐振过电压，高达2.5-3.5U。电容电流的计算2、架空线路电容电流的计算 不同电压等级、有无避雷线的架空线路的电容电流也可用经验公式：Ic=(2.73.3)U

10、PL/1000 进行计算，式中：Up为架空线路的额定线电压，kV；L为线路长度，km。该公式源于木杆线路，当线路有无避雷线时，系数分别为3.3与2.7.对于水泥杆及金属杆塔的架空线路，电容电流需要增大10%12%。有避雷线的架空线路100km大约有3.5个容流。无避雷器的架空线100km大约有2.8个容流。架空线路的容流非常小。电容电流的计算 这里应该注意，对于双回线路的电容电流，因导线间有相互屏蔽作用，不能简单的计算为单回线路的2倍。当双回线路同时运行时，若导线水平排列，则电容电流为1.8倍；若导线为顺、逆枞树排列，为1.7倍；若导线垂直排列，可取1.651.60倍。当断开的回路不接地时，运

11、行回路的电容电流为1.21.3倍。同时，回路间距越小，屏蔽作用越大.电容电流的计算3、电缆线路电容电流的计算 单位长度电力电缆的电容电流，与其截面、结构、材质及运行电压等有关。如果缺乏有关的数据和资料时，我们可以利用经验公式，Ic=（95+1.44S）/（2200+0.23S）Up 其中Ic为单位长度电缆的电容电流，A/km；S为电缆心线截面积，mm2；式中Up为架空线路的额定线电压，kV,当10kV电力电缆心线截面积为300mm2时，Ic=2.32 A/km。还有一种更简易的算法，就是1公里的电缆线路大约有1A的电容电流。由此可见，单位长度的电缆线路的容流比架空线路的容流要大得多。电容电流的

12、计算电容(F/km)6kV接地电容电流(A/km)电容(F/km)10kV接地电容电流(A/km)电容(F/km)35kV接地电容电流(A/km)250.190.650.150.85-350.210.720.181.03-500.230.790.191.080.112.31700.270.920.211.200.122.52950.301.030.241.370.132.731200.321.100.261.480.142.941500.351.200.281.600.153.151850.381.300.301.710.163.362400.421.440.341.940.183.77300

13、0.471.610.372.110.193.984000.551.890.432.460.214.405000.602.060.472.690.234.826300.662.260.522.970.255.248000.742.530.573.260.285.8610000.822.810.633.600.306.29YJV、YJLV26/35KV电缆导体截面积（mm2)YJV、YJLV6/6KV、6/10KVYJV、YJLV8.7/10KV、8.7/15KV交联聚乙烯绝缘电缆接地电容电流的平均值 不同的电压等级，同型号的电缆的电容电流也不一样，如下表：（一）消弧线圈的分类 根据运行方式消弧线

14、圈可分为两种：随调方式：正常运行时将消弧线圈调至远离谐振点位置，发生故障时将消弧线圈调节至合适位置。优点：不需装设阻尼电阻。缺点：接地后需经一定时间延时方可输出额定补偿电流。系统进行试探性调节计算时易引起串联谐振过电压。消弧线圈按改变电感方法的不同，目前主要是三种：调匝式、调容式、相控式。预调方式:在正常运行时，根据测量的系统电容电流将消弧线圈调节到残流最小的合适位置，接地后不进行调节。优点：系统接地后无需进行跟踪调节，因而无额外跟踪调节时间，可即时输出补偿电流。缺点：需装设阻尼电阻。消弧线圈的相关知识消弧线圈的相关知识（二）消弧线圈的补偿方式 消弧线圈共有过补、欠补、全补偿三种运行方式，但是

15、根据有关规程，消弧线圈一般运行在过补偿的方式下。这主要是考虑当系统切除线路时，不会运行在谐振状态。（1）欠补偿：指系统电容电流Ic大于线圈电感电流IL的运行方式，残流为容性。（2）过补偿：指系统电容电流小于线圈的电感电流，残流为感性。（3）全补偿：此时，系统的电容电流与消弧线圈补偿的电感电流相等。虽然由于阻尼电阻的作用，系统可以在此方式下运行，但此时中性点电压偏高，故一般不选择此方式。（三）消弧线圈的安装地点 发电厂的发电机或厂变的中性点；变电所主变的中性点。调匝式消弧线圈调匝式消弧线圈系统主要包括：接地变、单相隔离开关、避雷器、调匝式消弧线圈、有载调节开关、阻尼电阻、控制器。调匝式消弧线圈结

16、构简单，是将绕组按不同的匝数抽出分接头，用有载分接开关进行切换，改变接入的匝数，从而改变电感量。一次设备简单，可靠性高，不会出现谐波电流；可控硅短接阻尼电阻方式，补偿电流不需要二次设备控制，即使控制器出现故障，仍然可以很好的补偿；响应速度快；可以消除铁磁谐振；相对而言补偿范围窄（15%100%的额定电流）。其接线如下图所示：调匝式消弧线圈 陆上110kV变电站35kV消弧线圈装置就是调匝式的消弧线圈。调容式消弧线圈 调容式调容式消弧系统包括以下部分：接地变、单相隔离开关、避雷器、调容式消弧线圈、电容箱、阻尼电阻、控制器。调容式消弧线圈，通过调节消弧线圈二次侧电容量大小来调节消弧线圈的电感电流。

17、二次绕组有电容接入，通过调节二次电容的容量即可控制主绕组的感抗及电感电流的大小。其接线如下图所示：滩海110kV变电站消弧线圈就采用的是调容式消弧线圈。调容式消弧线圈 调容式消弧线圈的主要工作原理：L1为主绕组，L2为二次绕组。当二次电容器全部断开时，主绕组感抗最小，电感电流最大，二次绕组有电容器接入后，根据阻抗折算原理，相当于主绕组两端并接了相同功率的电容，使主绕组电感电流减小。因而，通过调节二次电容的容量即可控制主绕组的感抗及电感电流。调容式消弧线圈相控式消弧线圈该消弧系统主要由高短路阻抗变压器式消弧线圈和控制器组成，同时采用小电流接地选线装置为配套设备，变压器的一次绕组作为工作绕组接入配

18、电网中性点，二次绕组作为控制绕组由2个反向连接的可控硅短路，可控硅的导通角由触发控制器控制，调节可控硅的导通角由0180之间变化，使可控硅的等效阻抗在无穷大至零之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无极调节。其不足是：需要控制电源，二次侧电流非常大，大功率可控硅需要很好的散热；谐波大，电流越小，谐波越大；滤波电容器大电流冲击，会发生电容变化；可控硅通大电流，需要风扇，潜在危险；补偿慢，不能减弱铁磁谐振。工作实际序号开关号联络线线路类型线路长度电缆架空12#岛1#电源511电缆114首站2#电源528南堡517电缆0.95首站1#电源517南堡528电缆0.962#岛2#电源522

19、电缆1173#压缩机出线515南堡524电缆5.181#岛电源出线524南堡515电缆5.111南堡1-3平台出线518南堡518混合3.62.912北5出线526南堡526架空0.061713南庙联络线514南堡514架空0.2615.8庙523架空0.5414.52合计38.4650.22电容电流38.461.74滩海110kV变电站10kV出线情况统计表 以上此表只是变电站内出线的电缆长度，到一些开闭所及用户还有很多我们无法知道的电缆长度，由此可以得出，滩海站10kV系统的电容电流早已超过10A，因此，消弧线圈必须投入。我们已将滩海站10kV消弧线圈投入。工作实际 滩海站35kV出线只有

20、一条，即南老线332，此线路长度为20.94公里，它的容流大概2.4左右，因此消弧线圈没有投入的必要。工作实际序号开关号线路类型线路长度电缆架空1陆东I号联络线311电缆0.165.132陆高I号联络线312电缆0.164.413陆高号联络线321电缆0.166.4394陆庙联络线322电缆0.1611.3735陆柳联络线323电缆0.1610.016陆东号联络线324电缆0.165.14合计0.9642.502电容电流35陆上110kV变电站35kV出线情况统计表 由此可以得出，陆上站35kV系统的电容电流已达到10A，因此，消弧线圈可以投入。陆上35kV系统消弧线圈已经投入，实测容流为8至9A.结束语 消弧线圈在系统中起到了一定的作用，但它也有它的局限性，它只能对接地的工频电容进行补偿，只能限制弧光过电压频率和幅值而不能消除弧光接地过电压。只能在发生接地电弧后有效地促使接地电弧迅速熄灭而不能消除接地电弧，只能补偿工频接地电流而不能补偿谐波电流，只能补偿无功分量，不能补偿有功分量。正确的理解消弧线圈的作用，消弧线圈与避雷器配合使用可以更有效的抑制弧光过电压。谐波治理、提高线路绝缘水平，减少对地电导使接地残流最小，以利于促进熄弧。谢谢！谢谢！