浅谈两种消弧装置

【前言】浅谈两种消弧装置由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。2.1 消弧线圈的工作原理 图1 中性点经消弧线圈接地配网单相接地故障示意图 图1为带消弧补偿的配网单相接地故障示意图，图中L为消弧线圈，R为阻尼电阻，K1为一次隔离开关，K2、K3为真空接触器，Id为接地电流 其中Ic为配网系统对地的电容电流之和，IL为消弧线圈所补偿的...

摘 要：不接地系统线路发生单相接地故障时将会产生弧光过电压，极大的危害电网的安全稳定运行，现介绍两种不同原理的消弧装置的消弧防止过电压的原理、及在现场运行中的故障处理。

关键词：消弧；消弧线圈；过电压

1 引言

随着电网负荷的逐年增长及电缆出线的增多，系统的电容电流大幅度增大。在35kV、10kV不接地系统发生单相接地故障时故障点将产生间歇性电弧，当电容电流过大接地点电弧不能自行熄灭将产生弧光接地过电压，从而使非故障相对地电压极大增加。在电弧接地过电压的作用下，可能导致绝缘损坏造成两点或多点接地短路，使事故扩大。为此采取的措施是：（1）35kV、10kV电网电容电流超过10A就需要在中性点装设消弧线圈，利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减小，以致自动熄弧，减小过电压保证继续供电；（2）通过真空接触器将接地相母线直接接地，使弧光接地转化为金属性接地从而起到灭弧较小过电压的作用。

2 消弧线圈

2.1 消弧线圈的工作原理

图1 中性点经消弧线圈接地配网单相接地故障示意图

图1为带消弧补偿的配网单相接地故障示意图，图中L为消弧线圈，R为阻尼电阻，K1为一次隔离开关，K2、K3为真空接触器，Id为接地电流

其中Ic为配网系统对地的电容电流之和，IL为消弧线圈所补偿的电感电流。

当此系统发生单相接地故障时流经故障点d的短路电流为此接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流，如果此电容电流相当大就会在接地点产生间歇性电弧。消弧线圈为一可调的电感线圈，它提供一个与电容电流相位差为180°的电感电流，补偿电容电流减小流经接地点的故障电流，来达到消弧的目的。

2.2 消弧线圈的三种补偿方式

2.2.1 消弧线圈对电容电流的补偿有三种不同的运行方式：

消弧线圈的作用是当发生单相接地故障后，提供一电感电流补偿电容电流，使接地电流减小，使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，不仅可以有效的抑制过电压的幅值，同时也最大限度的减小故障点热破坏作用及接地电网的电压。正确调谐，即电感电流接近或等于电容电流，工程上用脱谐度V来描述调谐程度

V=（Ic-IL）/Ic

（1）欠补偿，当V>0时补偿后电感电流小于电容电流，或者说补偿的感抗ωL大于线路容抗1/3ωC0，电网以欠补偿的方式运行；

（2）过补偿，当V

（3）全补偿，当V=0时补偿后电感电流等于电容电流，或者说补偿的感抗ωL等于线路容抗1/3ωC0，电网以全补偿的方式运行。

2.2.2 各运行方式的比较

消弧线圈产生的感性电流完全补偿故障点的电容电流时，此种方式应为最理想的补偿方式但是全补偿将因发生串联谐振而使消弧线圈感受到很高的电压，损坏消弧线圈。若消弧线圈运行在欠补偿的方式下，电网发生故障时容易出现数值很大的过电压，在电网正常运行时如果三相不对称度较大，还有可能出现数值很大的铁磁谐振过电压，危及一次设备的安全运行。采用过补偿方式，不但可以满足系统不断扩大，电网对地电容随之增大而需增加的补偿容量要求，并且在过补偿时流过接地点的为电感电流，熄弧后故障相电压恢复速度较慢，接地电弧不易重燃。鉴于过补偿方式的以上优点在35kV及10kV配网中消弧线圈普遍采用过补偿方式。

2.3 固定补偿及自动跟踪补偿消弧线圈

银北局在110kV变电站中广范采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，此消弧线圈在这种较为简单的电网中运行在过补偿方式下，可有效的补偿接地电容电流并使接地点流过电感电流，弧光熄灭后不易重燃。而且这种固定档位的消弧线圈也较经济，可降低变电站的造价。但是这种消弧线圈若运行在变动比较频繁的复杂电网中时，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，以致往往运行在不允许地脱谐度下，造成中性点过电压，三相电压对称遭到破坏危及电网的安全稳定运行。因此220kV变电站采用跟踪电网电容电流自动调谐的消弧补偿装置，装置自动跟踪电网电容电流的变化，随时调整消弧线圈的分接头或二次绕组的电容组，使其保持在谐振点上，接近于全补偿。

3 消弧过电压保护装置XHG

3.1 消弧过电压设备在电缆线路中的应用

随着城市电网架空线路的入地改造，电缆出线逐步增多，同架空线路不同的是电缆线路的分布电容远大于架空线路即使加装了消弧线圈，发生接地故障时流经故障点的电流接近为零但是不能完全补偿仍有残流，经武汉高压研究所试验表明，消弧线圈在电缆线路中不能有效的消弧防止过电压。因此在电缆出线较多的变电站中采用一种新型的消弧过电压保护设备XHG。

3.2 消弧过电压设备XHG的工作原理

图2 消弧过电压装置XHG工作原理图

QF为一次隔离开关，PT为电压互感器，FUR为高压限流熔断器，JZ为分相真空接触器。

当系统发生单相接地时，微机控制器对来自电压互感器的Uao、Ubo、Uco信号量进行计算处理，判断接地相别和接地属性：如果接地故障是稳定的金属性直接接地，发出接地报警信号；如果接地故障是不稳定的间歇性弧光接地，则发出指令使故障相的真空接触器动作，将故障相直接接地，这时系统由不稳定的弧光接地转变成稳定的金属性接地，故障点的弧光消失。真空接触器动作接地数秒后微机控制器将真空接触器断开一次，如果真空接触器断开后再无弧光接地故障现象，说明这一接地故障是暂时性的，系统恢复正常运行，如果真空接触器断开后再次出现弧光接地故障则说明这一故障为永久性弧光接地，此时再次使真空接触器闭合，微机控制器发出接地报警，告知值班人员进行人工选线切除故障线路。

3.3 消弧过电压装置的优点

（1）对系统设备的运行安全威胁最大的弧光接地过电压被限制，并随着故障相母线的直接接地而消失；（2）将母线过电压限制在较低的水平，原本可能引发的铁磁谐振过电压的可能性大大减小；（3）其限制过电压的功能较消弧线圈更完善；（4）其限制过电压的机理与电网对地电容电流的大小无关，因而其保护性能不随电网运行方式的改变而变化；（5）体积小，价格低廉，经济性较好，可降低变电站造价。

4 结束语

消弧线圈对架空线路发生接地故障时熄灭电弧防止过电压起到重要作用但也暴露出了些不足：（1）容易产生串联谐振过电压和虚幻接地现象；（2）发大了变压器高压侧到低压侧的传递过电压；（3）使小电流选线装置灵敏性降低甚至无法选线；（4）用电感电流去抵消电容电流时，对于弧光接地时的高频分量都无法抵消；（5）体积较大并且经济性较差。而消弧过电压装置XHG作为一种新型的灭弧防止过电压设备其在电缆出线发生单相接地故障时能起到良好的灭弧作用，有效的防止了由于过电压造成的事故扩大和影响电网安全运行事故的发生。

参考文献

[1]要焕年，曹梅月.电力系统谐振接地[M].厦门：中国电力出版社，2000.

[2]毛锦庆.电力系统继电保护使用技术问答（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2000.