变电所设计中接地变、消弧线圈及自动补偿装置的原理和选择

消弧线圈、接地变压器、有载开关的介绍作者：琦琦 2007-11-05 08:18:14标签：科学接地变压器接地变消弧线圈消弧有载开关培训讲义介绍讲义(周琦)给部门里其他员工的培训讲义,刚到公司里给没新老员工的一次知识培训的讲义 .一、接地变压器1、接地变压器型号说明如下D K S C □—□ / □电压等级（kV）二次容量（kVA）总容量（kVA）C表示固体类型，表示干式，无表示油式三相接地变压器2、接地变压器的作用及其结构在系统中，如果变压器绕组为Y接法，有中性点引出，不需要使用接地变压器；如果变压器绕组为△接法，无中性点引出，在选用消弧接地装置时，就必须用接地变压器引出中性点。

接地变压器的作用就是人为的为系统提供一个中性点。

接地变压器的联结组别一般为ZN、ZNYn11、ZnyN1三种，其中ZN表示一次接法为Z形，无二次线圈；ZNYn11表示一次接法为Z形，二次为Y形，11表示二次时钟关系超前一次30度，1表示二次时钟滞后一次30度。

结构原理图(Znyn11)实物照片：3、系统电压一次系统电压包括标称电压、额定电压和最高电压；一般一次系统的额定电压就是接地变压器的额定电压，一般由用户提出。

注：二次额定电压一般为0.4kV4、绝缘水平绝缘水平包括耐压等级、爬电距离、耐热等级等；?/P>爬电距离=爬电比距×额定线电压，不同污秽等级对应不同爬电距离；?/P>耐热等级表示绝缘介质耐受温升水平。

介质温度=环境温度+温升；一般油浸式采用A级，干式环氧浇注型采用F级；?/P>冷却方式：变压器冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF），油浸自然冷却（ONAN）和油浸强油风冷（ONAF）等变压器油：25#表示在-25℃以上条件可以使用，用于全国大部分地区；45#表示在-45℃以上条件可以使用，用于北方地区。

允许通流时间：设备在最大的额定电流下可以运行的时间。

5、接地变其他技术参数和要求电压调节范围：一般不带所用变的为额定电压±2.5%，带所用变的额定电压±2×2.5%；另外A相线圈带+1%或+0.5%不对称（目前暂定）。

表 １ 合 成 绝 缘 组 合 过 压 保 护 器 的 主 要 电 气 特 性
大小相 关 ，实践 表 明 ：只有 脱谐度 不超 过 ±５ 时 ，
才 能 把 过 电压 的 水 平 限 制 在 ２ ６ 的 相 电 压 以 下 ， ．倍
表 ２ 过 电压 限 制 效 果 比 较
计算 结果 表 明 ，在 选 用 组合 过 压 保 护 器 ＨＴＢ
油气 田 地 面 工 程 第 ２ 卷 第 ６期 （ ０ ０ ６ ９ ２１．）
７ １
传 统 消弧线 圈则 很难 做 到这 一点 。
（ ）很 多运 行 中 的消弧 线 圈容 量不 足 ，只能长 ４ 期 在欠 补偿 下运 行 。
运 行 中 电容 电流 小 于 电感 电 流
的运 行 方 式 。
将 急剧增加 。根 据 国家原 电力工业 部 《 交流 电气装
置 的过 电压 保 护 和绝 缘 配合 》规 定 ，３ ６ Ｖ 系 ～ ６ｋ 统 的 单 相 接 地 故 障 电 容 电流 超 过 １ Ａ时 ， 采 用 ０ 应 于间 隙等 效 电容 Ｃ 及氧化 锌 阀片 的等效 电容 Ｃ 的 分 压 ， 由于 Ｃ 。≥ Ｃ ，故 电 压 大 部 分 均 降 在 间 隙 上 。避雷 器在 瞬态过 电压下 的工 作特性 相 当于无 间 隙 氧化锌 避雷器 。 （ ）合 成绝缘 组合 过压保 护器 的参数 选择 。合 ２ 成 绝缘组 合过 压保 护器 的主要 电气 特性见 表 １ 。
当 ｃ 一 ｏ —Ｉ ＜ ，且 ｊ 一 Ｉ ｄ 即在 残 流 为感 ≤ ，
７ ０
油 气 田 地 面 工程 第 ２ 卷 第 ６ ９ 期 （０ ０ ６ ２ １ ．
ｄ ｉ １ ． ９ ９ Ｊ ｉｓ ． ０ ６ ６ ９ ． ０ ０ ０ ． ３ ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ — ８ ６ ２ １ ． ６ ０ ９

接地变与消弧线圈在电力系统中的应用摘要：随着科学技术不断发展，电网结构的不断优化，电缆线路在电力系统中的广泛运用，接地变压器与消弧线圈在电网中也愈来愈重要，虽然接地变压器我们并不陌生，但在以往的系统结构中，多数时出现在110kV及以上电压等级的主变压器中性点直接接的系统中，以改变系统零序网络，本文主要介绍接地变压器与消弧线圈在10kV不接地系统的应用及运行维护。

关键词：接地变；消弧线圈；结构；原理；作用；运行维护引言：在我国运行的电力系统中，6kV、10kV、35kV一般采用中性点不接地的运行方式，主变压器配电电压侧一般为三角形接线，比如110kV三绕组变压器大多数为Y-Y-△-11或Y-Y-△-1的结构，35kV双绕组变压器大多数为Y-△-11或Y-△-1。

在以往的系统中，配电线路以架空线路为主，对地电容电流较小，当系统发生单相接地时，接地电流主要是线路对地电容电流，一般小于10A，接地相电压降低，非接地相电压升高，但系统三相对称性未发生改变，对供电网络影响较小，通常可以继续运行2小时，及时查找并隔离故障线路，对变电站设备的损害也较小。

随着电缆线路的不断增加，当系统发生单相接地时，接地电流显著升高，一般远大于10A，即使系统三相对称性对改变，但由于接地电流的增大，对变电设备的损害就明显增加了。

基于以上原因，接地变压器与消弧线圈在不接地系统中得到了广泛的应用。

1不接地系统（小电流接地系统）发生单相接地故障的危害系统发生单相接地的危害：单相接地电弧发生间歇性熄灭与重燃，会产生弧光接地过电压其幅值可达4U（U为正常相电压峰值），甚至可能更高，持续时间长，对电气设备的绝缘造成严重的危害，甚至损坏电气设备；持续的电弧会造成接地点附近的空气游离，降低甚至破坏空气绝缘，发生相间短路故障；发生单相接地故障时，接地电容电流容易与变电站内感性设备发生铁磁谐振，产生谐振过电压，容易造成电磁式电压互感器烧坏并引起避雷器损坏甚至爆炸。

1、问题提出随着城市建设发展的需要和供电负荷的增加，许多地方正在城区建设110/10kV终端变电所，一次侧采用电压110kV进线，随着城网改造中杆线下地，城区10kV出线绝大多数为架空电缆出线，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，根据国家原电力工业部《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，3—66KV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，应采用消弧线圈接地方式。

一般的110/10kV变电所，其变压器低压侧为△接线，系统低压侧无中性点引出，因此，在变电所设计中要考虑10kV接地变、消弧线圈和自动补偿装置的设置。

2、10kV中性点不接地系统的特点选择电网中性点接地方式是一个要考虑许多因素的问题，它与电压等级、单相接地短路电流数值、过电压水平、保护配置等有关。

并直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的安全运行以及对通信线路的干扰。

10kV中性点不接地系统(小电流接地系统)具有如下特点：当一相发生金属性接地故障时，接地相对地电位为零，其它两相对地电位比接地前升高√3倍，一般情况下，当发生单相金属性接地故障时，流过故障点的短路电流仅为全部线路接地电容电流之和其值并不大，发出接地信号，值班人员一般在2小时内选择和排除接地故障，保证连续不间断供电。

3、系统对地电容电流超标的危害实践表明中性点不接地系统(小电流接地系统)也存在许多问题，随着电缆出线增多，10kV 配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，当系统电容电流大于10A后，将带来一系列危害，具体表现如下：（1）当发生间歇弧光接地时，可能引起高达3.5倍相电压(见参考文献1)的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使小电流供电系统的可靠性这一优点大受影响。

（2）配电网的铁磁谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧毁事故和熔断器的频繁熔断，严重威胁着配电网的安全可靠性。

（3）当有人误触带电部位时，由于受到大电流的烧灼，加重了对触电人员的伤害，甚至伤亡。

消弧线圈接地变成套装置原理
消弧线圈接地变成套装置的原理主要基于消弧线圈的工作原理。

当电网发生单相接地故障时，消弧线圈接地变成套装置会提供一电感电流，补偿接地电容电流。

通过调整消弧线圈的电感量，可以使得接地电流减小，降低故障相接地电弧两端的恢复电压速度，从而达到熄灭电弧的目的。

消弧线圈接地变成套装置由电抗器、晶闸管触发器、防雷器、模拟开关、变压器等器件组成。

通过利用电抗器使出线电压保持在一个较低的值，然后通过晶闸管触发器对模拟开关进行控制，使得需要出线的电线通过变压器进行调节输出。

这样可以避免在故障时形成的高电压电弧，从而消除接地电流。

消弧线圈的调谐程度也会影响其补偿效果。

当消弧线圈正确调谐时，即电感电流接地或等于电容电流时，不仅可以减少产生弧光接地过电压的机率，还可以限制过电压的辐值，减小故障点热破坏作用及接地网的电压等。

工程上用脱谐度V来描述调谐程度，V=(IC-IL)/IC。

总之，消弧线圈接地变成套装置是一种电力系统中常用的保护装置，主要用于解决电路故障时电能转移和消除故障电弧的问题。

通过消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减少以致自动熄弧，保证继续供电。

４ ３ 变 电所增 加 电容 电流的 计算 ． 额定 电压分 别 为 ６ Ｖ ０ Ｖ ５ Ｖ的 电容 增 大率 为 １ ％ １ ％ ３ 。 Ｋ 、ｌ Ｋ 、３ Ｋ ８ 、 ６ 、１ ％ 通过 公式 ２ｍ４ 比较 ， 出 电缆 线路 的接 地 电容 电流 是 同等长 度架 空线 ＋ 的 得 路 的 ３ 倍左 右 。所 以随着 电缆 线路 的增 多， 电系统 的单 相接 地 电容 电流值 ７ 配 是 相 当可观 的 。又 由于接 地 电流 和 正常 时 的相 电压相 差 ９ 。， 接地 电流 过 ０ 在 零 时加 在弧 隙两 端 的电压 为最 大值 ， 成故 障点 的 电弧 不 易熄灭 ， 常形 成熄 造 常 灭 和 重燃 交 替 的间 隙 性和 稳 定 性 电弧 。间 隙性 弧 光接 地 能 导致 危 险 的过 电 压 ， 稳 定性 弧 光接 地会 发 展成 相 间短 路， 而 危及 电网 的安全 运 行 。
式中 ： 电网线 电压 （Ｖ ； ｕ一 ｋ ）
Ｃ 一 单 相对 地 电容 （ ） Ｆ 。 般架 空线 单位 电容 为 ５ ６ Ｆ ｍ － ｐ ／ 。 （） ２ 根据 经验 公式 ， 计算 电容 电流 为 ： Ｉ ＝ （． ￣ ． ） Ｕ ｃ ２ ７ ３ ３ × Ｐ×ＬＸ １ ０ （） ４ 式 中 ： ． 电网线 电压 （Ｖ ： ｕ一 ， ｋ ） Ｌ一 架 空线 长度 （ ｍ ： ｋ ） ２ ７ 系数， ．一 适用 于无架 空地 线 的线路 ： ３ ３ 系 数， ．一 适用 于 有架 空 地线 的 线路 。 同杆 双 回架空 线 电容 电流 ：ｃ＝（． － ．） ｃ １３ 对应 ６Ｖ 路， ． Ｉ ９ １３ １６ Ｉ （． － Ｋ线 １６对 应 ３Ｋ ５ Ｖ线 路， Ｃ Ｉ 一单 回线路 电容 电流 ） 。

接地变、消弧线圈及自动补偿装置的原理和选择１问题提出随着城市建设发展的需要和供电负荷的增加，许多地方正在城区建设110/10kV终端变电所，一次侧采用电压110kV进线，随着城网改造中杆线下地，城区10kV出线绝大多数为架空电缆出线，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，根据国家原电力工业部《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，3—66KV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，应采用消弧线圈接地方式。

一般的110/10kV变电所，其变压器低压侧为△接线，系统低压侧无中性点引出，因此，在变电所设计中要考虑10kV接地变、消弧线圈和自动补偿装置的设置。

２10kV中性点不接地系统的特点选择电网中性点接地方式是一个要考虑许多因素的问题，它与电压等级、单相接地短路电流数值、过电压水平、保护配置等有关。

并直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的安全运行以及对通信线路的干扰。

10kV中性点不接地系统(小电流接地系统)具有如下特点：当一相发生金属性接地故障时，接地相对地电位为零，其它两相对地电位比接地前升高√3倍，一般情况下，当发生单相金属性接地故障时，流过故障点的短路电流仅为全部线路接地电容电流之和其值并不大，发出接地信号，值班人员一般在2小时内选择和排除接地故障，保证连续不间断供电。

3系统对地电容电流超标的危害实践表明中性点不接地系统(小电流接地系统)也存在许多问题，随着电缆出线增多，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，当系统电容电流大于10A后，将带来一系列危害，具体表现如下：3.1当发生间歇弧光接地时，可能引起高达3.5倍相电压(见参考文献1)的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使小电流供电系统的可靠性这一优点大受影响。

3.2配电网的铁磁谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧毁事故和熔断器的频繁熔断，严重威胁着配电网的安全可靠性。

接地变、消弧线圈及自动补偿装置的原理和选择１问题提出随着城市建设发展的需要和供电负荷的增加，许多地方正在城区建设110/10kV终端变电所，一次侧采用电压110kV进线，随着城网改造中杆线下地，城区10kV出线绝大多数为架空电缆出线，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，根据国家原电力工业部《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，3—66KV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，应采用消弧线圈接地方式。

一般的110/10kV变电所，其变压器低压侧为△接线，系统低压侧无中性点引出，因此，在变电所设计中要考虑10kV接地变、消弧线圈和自动补偿装置的设置。

２10kV中性点不接地系统的特点选择电网中性点接地方式是一个要考虑许多因素的问题，它与电压等级、单相接地短路电流数值、过电压水平、保护配置等有关。

并直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的安全运行以及对通信线路的干扰。

10kV中性点不接地系统(小电流接地系统)具有如下特点：当一相发生金属性接地故障时，接地相对地电位为零，其它两相对地电位比接地前升高√3倍，一般情况下，当发生单相金属性接地故障时，流过故障点的短路电流仅为全部线路接地电容电流之和其值并不大，发出接地信号，值班人员一般在2小时内选择和排除接地故障，保证连续不间断供电。

3系统对地电容电流超标的危害实践表明中性点不接地系统(小电流接地系统)也存在许多问题，随着电缆出线增多，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，当系统电容电流大于10A后，将带来一系列危害，具体表现如下：3.1当发生间歇弧光接地时，可能引起高达3.5倍相电压(见参考文献1)的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使小电流供电系统的可靠性这一优点大受影响。

3.2配电网的铁磁谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧毁事故和熔断器的频繁熔断，严重威胁着配电网的安全可靠性。

消弧线圈作用及补偿方式消弧线圈是一种用于电力系统中的重要设备，它的作用是消除系统中的电弧现象，并通过提供补偿电流来保护设备和系统。

电弧是指在电力系统中由于电气设备运行过程中产生的低阻抗路径导致的电流突然增大，产生的高温和高能量放电现象。

电弧不仅会对设备造成损坏，还会产生火灾和爆炸等安全隐患。

因此，消弧线圈的作用是非常重要的，它可以及时消除电弧并保护设备的安全运行。

消弧线圈的基本原理是通过产生磁场，将电弧的能量转化为电能，从而达到消除电弧的目的。

当电弧发生时，消弧线圈产生的磁场将电弧能量吸收和存储，然后通过自身感应电动势的作用将电能释放出来。

这样，消弧线圈可以将电弧的能量转化为无害的能量并消除电弧的持续时间。

消弧线圈的效果可以通过以下几个方面来衡量：1.消除电弧时间：消弧线圈能够迅速地将电弧能量吸收并存储起来，然后通过释放能量的方式将电弧消除。

因此，消弧线圈能够显著减少电弧的持续时间，从而降低电弧带来的损害。

2.保护设备和系统：消弧线圈的作用是消除电弧，从而保护设备和系统的安全运行。

它可以有效地防止设备由于电弧导致的损坏，延长设备的寿命。

3.提高系统可靠性：消弧线圈可以快速地消除电弧，避免电弧引起的系统故障，提高系统的可靠性和稳定性。

为了提高消弧线圈的性能和效果，常常需要采取一些补偿措施。

补偿方式主要包括：1.线圈结构的优化：优化消弧线圈的结构设计，例如增加线圈的匝数、改善线圈的互感耦合系数等，可以提高消弧线圈的效果和功率。

2.增加辅助设备：可以增加一些辅助设备来提高消弧线圈的消弧效果。

例如，可以通过设置消弧线圈的外骨架或附加其他消弧装置来增加消弧线圈的消弧能力。

3.控制策略的优化：通过优化控制策略，例如控制电压、电流等参数，可以有效地提高消弧线圈的效果和响应速度。

4.综合应用其他技术：可以综合应用其他技术来提高消弧线圈的效果。

例如，结合电弧检测、电弧引爆机构等技术，可以实现更加精确和自动化的消弧控制。

专题二：消弧线圈的工作原理、补偿方式、构造及运行接线一. 消弧线圈的工作原理63kV 及以下电力系统是中性点不接地系统。

电力系统各相导线存在分布电容。

在电力系统正常运行状态下，系统中性点的对地电压基本为零，而各相导线的对地电压也基本等于相电压。

各相导线在对地相电压的作用下，通过对地电容流过电容电流。

由于三相电力系统是对称的，所以各相导线对地的电容电流也是对称的。

当电力系统发生单相对地短路时，则故障相的对地电压降为零，非故障相的对地电压由相电压升至线电压，而中性点的对地电位升至相电压，如图1b ）电压电流相量图所示，在这种情况下，故障相的对地电容被短路，非故障相的对地电容电流经过故障相的对地短路点流向非故障相导线中，如图1a ）所示；接地点的合成电容电流)(3 3A CU I I AC C ω==，式中： BC AC I I 、——非故障相的对地电容电流；ω——电源角频率（Hz ）；C ——导线对地电容（F ）；U ——相电压（V ）；流过接地点的电流将产生间歇性电弧。

在间歇性电弧的作用下，电力系统将产生过电压，可能危及绝缘薄弱的环节，造成事故扩大；为了使对地间歇性电弧很快熄灭，而且不在重燃，必须使接地点流过电感电流，来补偿电容电流。

消弧线圈即用于此目的的一种电抗器。

在中性点不接地的电力变压器中，通过接地变压器引出一个人为中性点，在中性点与地之间接入一个消弧线圈；在电力系统正常运行状态下，系统中性点的对地电压基本为零，所以消弧线圈中无电流通过；当电力系统中发生单相对地短路时，系统中性点的电压升至相电压，消弧线圈中流过的电流为：（A ），式中：L L o L X U X U I //==O U ——中性点对地电压（V ）；——消弧线圈的电抗（Ω）；L X 适当地选择消弧线圈的电抗，使得流过接地点的电感电流恰等于电容电流，这样接地点的电流将会熄灭；为了避免串联谐振现象的发生而引起的过电压，通常采用过补偿，即将流过消弧线圈的电感电流稍大于流过接地点的电容电流。

消弧线圈补偿原理
消弧线圈补偿原理是指在电力系统中，为了消除电力设备产生的电弧现象而采取的一种补偿措施。

电弧是电流在断路器和开关等设备中断开时产生的电流依然存在，并在断口处形成电弧的现象。

这会导致电力系统的电能损耗和设备的过热，甚至对设备造成损坏。

消弧线圈补偿原理的基本思想是通过加入一个特殊的线圈来产生一个与电弧相反的电流，这样两者相互抵消，从而实现消弧的目的。

该线圈与电弧的电流大小和方向成正比，而且它的电感特性能够与电弧的电容特性相匹配，以最大程度地抵消电弧的能量。

消弧线圈补偿的工作原理可以用以下几个步骤简述：
1. 当断路器或开关打开时，电弧产生并开始燃烧。

2. 同时，消弧线圈也开始工作，通过调节线圈中的电流大小和方向来产生一个与电弧相反的电流。

3. 电弧的能量和消弧线圈产生的电流相互抵消，使电弧逐渐消失。

4. 当电弧完全消失后，线圈的工作也停止。

消弧线圈补偿原理的应用可以有效地消除电力设备产生的电弧现象，保护设备的安全运行。

它常用于高压断路器、开关和电容器等设备中，以提高电力系统的可靠性和稳定性。

通过合理设计和调整消弧线圈的参数，可以实现更好的消弧效果，并减少电弧对设备的影响。

关键字：接地变消弧线圈中性点不接地系统自动跟踪消弧线圈１问题提出随着城市建设发展的需要和供电负荷的增加，许多地方正在城区建设110/10kV终端变电所，一次侧采用电压110kV进线，随着城网改造中杆线下地，城区10kV出线绝大多数为架空电缆出线，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，根据国家原电力工业部《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，3—66KV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，应采用消弧线圈接地方式。

一般的110/10kV变电所，其变压器低压侧为△接线，系统低压侧无中性点引出，因此，在变电所设计中要考虑10kV接地变、消弧线圈和自动补偿装置的设置。

２ 10kV中性点不接地系统的特点选择电网中性点接地方式是一个要考虑许多因素的问题，它与电压等级、单相接地短路电流数值、过电压水平、保护配置等有关。

并直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的安全运行以及对通信线路的干扰。

10kV中性点不接地系统(小电流接地系统)具有如下特点：当一相发生金属性接地故障时，接地相对地电位为零，其它两相对地电位比接地前升高√3倍，一般情况下，当发生单相金属性接地故障时，流过故障点的短路电流仅为全部线路接地电容电流之和其值并不大，发出接地信号，值班人员一般在2小时内选择和排除接地故障，保证连续不间断供电。

3 系统对地电容电流超标的危害实践表明中性点不接地系统(小电流接地系统)也存在许多问题，随着电缆出线增多，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，当系统电容电流大于10A后，将带来一系列危害，具体表现如下：3.1当发生间歇弧光接地时，可能引起高达 3.5倍相电压(见参考文献1)的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使小电流供电系统的可靠性这一优点大受影响。

3.2 配电网的铁磁谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧毁事故和熔断器的频繁熔断，严重威胁着配电网的安全可靠性。

消弧线圈的工作原理消弧线圈是一种用于电力系统中的保护装置，主要用于控制和消除电力系统中的电弧现象。

它的工作原理是基于电磁感应和能量转换的原理。

1. 基本原理消弧线圈由一个主线圈和一个副线圈组成。

主线圈通常由铜线绕制而成，副线圈则由细铜线绕制而成。

当电力系统中发生电弧时，电弧会产生高温和高能量，如果不及时控制和消除，可能会对电力设备和人员安全造成严重的危害。

2. 功能消弧线圈的主要功能是通过产生强大的磁场，将电弧束束缚在一个特定的区域内，使其失去能量而熄灭。

消弧线圈还可以提供额外的电压来维持电弧的熄灭，从而确保电力系统的稳定运行。

3. 工作过程当电力系统中发生电弧时，消弧线圈的主线圈会产生一个强磁场。

这个磁场会与电弧束产生相互作用，使电弧束受到一个向内的力。

同时，副线圈会产生一个额外的电压，通过电弧束产生的电流来维持电弧的熄灭。

4. 结构和组成消弧线圈通常由一个铁芯和绕制在其上的线圈组成。

铁芯的作用是增强磁场的强度和集中磁场的方向，从而提高消弧效果。

线圈的绕制方式和绕制材料的选择对消弧线圈的性能和效果也有很大的影响。

5. 控制和保护消弧线圈通常与其他保护装置和控制系统配合使用，以实现对电弧的及时控制和消除。

例如，当电力系统中发生电弧时，消弧线圈可以通过与断路器、保险丝等配合使用，实现对电弧的控制和保护。

6. 应用领域消弧线圈广泛应用于电力系统的各个环节，包括发电厂、变电站、配电系统等。

它可以有效地控制和消除电弧现象，保护电力设备和人员的安全。

总结：消弧线圈是一种用于电力系统中的保护装置，通过产生强磁场和额外的电压来控制和消除电弧现象。

它的工作原理基于电磁感应和能量转换的原理。

消弧线圈由主线圈和副线圈组成，通过与其他保护装置和控制系统配合使用，实现对电弧的及时控制和保护。

它广泛应用于电力系统的各个环节，起到保护电力设备和人员安全的重要作用。

35kV、10kV系统消弧线圈、小电阻接地、接地变压器的选择及计算我国电力系统中， 10kV、35kV电网中一般都采用中性点不接地的运行方式。

电网中主变压器配电电压侧一般为三角形接法，没有可供接地的中性点。

当中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压三角形保持对称，对用户继续工作影响不大，并且电容电流比较小（小于10A《一次设计手册》P81页）时，一些瞬时性接地故障能够自行消失，这对提高供电可靠性，减少停电事故是非常有效的。

由于该运行方式简单、投资少，所以在我国电网初期阶段一直采用这种运行方式，并起到了很好的作用。

但是随着电力事业日益的壮大和发展，这中简单的方式已不在满足现在的需求，现在城市电网中电缆电路的增多，电容电流越来越大（超过10A），此时接地电弧不能可靠熄灭，就会产生以下后果：1）单相接地电弧发生间歇性的熄灭与重燃，会产生弧光接地过电压，其幅值可达4U（U 为正常相电压峰值）或者更高，持续时间长，会对电气设备的绝缘造成极大的危害，在绝缘薄弱处形成击穿；造成重大损失。

2）持续电弧造成空气的离解，拨坏了周围空气的绝缘，容易发生相间短路；3）产生铁磁谐振过电压，容易烧坏电压互感器并引起避雷器的损坏甚至可能使避雷器爆炸；这些后果将严重威胁电网设备的绝缘，危及电网的安全运行。

为了防止上述事故的发生，为系统提供足够的零序电流和零序电压，使接地保护可靠动作，需人为建立一个中性点，以便在中性点接入接地电阻。

为了解决这样的办法。

接地变压器（简称接地变）就这样的情况下产生了。

接地变压器就是人为制造了一个中性点接地电阻，它的接地电阻一般很小。

另外接地变压器有电磁特性，对正序负序电流呈高阻抗，绕组中只流过很小的励磁电流。

由于每个铁心柱上两段绕组绕向相反，同心柱上两绕组流过相等的零序电流呈现低阻抗，零序电流在绕组上的压降很小。

也既当系统发生接地故障时，在绕组中将流过正序、负序和零序电流。

该绕组对正序和负序电流呈现高阻抗，而对零序电流来说，由于在同一相的两绕组反极性串联，其感应电动势大小相等，方向相反，正好相互抵消，因此呈低阻抗。

接地变消弧线圈成套装置的原理及作用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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科技 论坛
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变 电所设 计 中的接地变 、 消弧线 圈与 自动补偿 技术
刘 畅 魏 莹 （ 哈 尔滨 供 电 设计 院 ， 黑 龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘 要： 本 文主要论述 了在 ３ ５ ／ ６ ｋ Ｖ为终端 的变电所在 实际的使 用 中， 应 当进行 的相 关接地 变、 消弧 线圈Байду номын сангаас 自动补偿技 术的一些 问 题， 文章 首先 分析 了中性点不接 地 系统的特点 ， 继而指 出了电容电流超标的危害和传统消弧线存在 的问题 ， 并就 自动跟 踪消弧线 圈补偿
技 术 进 行 了探 讨 。
关键词： 变 电 所； 接 地 变； 消 弧 线 圈： 自动补 偿
随着科技 的发展 ，在社会生产 中所使用 的电机设备 的额定功率 ３ ． ３ 调谐需要停电 、 退出消弧线 圈， 失去了消弧补偿的连续性 。响 越来越大 ， 为此就极大 的增大了供电负荷 ， 这也就使得 ３ ５ ／ ６ ｋ Ｖ终端 应速度太慢 。隐患较大 ， 只能适应正常线路的投切。 变电所 的应用非常广泛 ， 成为当前变电所普遍采用 的变电形式。由于 ３ ． ４消弧线 圈抑制过 电压的效果与脱谐度大小相关 。只有脱谐度 ６ ｋ Ｖ的变电所在 出线 的时候是 以高空架线来实现 的，若在使用中进 不超过 ±５ ％时 ， 才能把过 电压的水平限制在 ２ ．６倍的相电压 以下 ， 行配电是 以单相接地的形式连接电容 ， 那么电流就会非常大 。 而按照 传统消弧线圈很难做到。 有关规定 ， 当电流大于 １ ０ Ａ时的单相接地故障电容 ， 必须要通过消弧 ３ ． ５运行中的消弧线圈不少容量不足 ， 只能长期在欠补偿下运行。 线圈的方式来进行接地 ， 以保证安全生产 。 但通常在变 电所内的变压 ３ ． ６ 单相接地时 ， 由于补偿方式 、 残流大小不 明确 ， 用 于选择接地 器系统的低压侧没有中性点可 以引出消弧线圈 ， 因而 ， 在变 电所的设 回路的微机选线装置更加难 以工作 。 计中 ， 是需要进行接地变 、 消弧线 圈以及 自动补偿技术的设计 的。 ３ ． ７随着信息技术 的不断发展 ， 为了进一步提高电网的应用技术 ， １中性 点 不 接 地 系统 的 特点 实现 自动化系统控制 ， 就需要大力推行相关 的自动化技术的应用 ， 实 选择 电网中性点接地方式是一个要考虑许多因素的问题 ，它与 现远程遥控和无人值班 系统 ， 这样的情况下 ， 传统的消弧线圈 的不能 电压等级 、 单相接地短路电流数值 、 过电压水平 、 保护配置等有关 。 并 满足需求 的。 直接影 响电网的绝缘水平 、 系统供 电的可靠性和连续性 、 主变压器 和 ４自动跟 踪 消 弧线 圈补偿 技 术 发电机 的安全运行以及对通信线路 的干扰 。中性点不接地系统具有 由上述分析可以看出 ，为 了适应现代化变电所运行系统的需要 ， 如下特 点 ： 一相发生金属性 接地 故障时 ， 接地相对 地电位为零 ， 其它 以及进一步提高系统安全可靠性的需要 ，都必须要对变 电所的设计 两相对地电位 比接地前升高了 ３ 倍。单相金属性接地 ， 流过故障点 的 进行改进 ，采用 自动跟踪消弧线 圈补偿 技术 以及与之相 匹配的单相 短路 电流仅为全部线路接地电容电流之和 ， 其值也不大， 发出接地信 接地微机选线技术。 号， 值班人员在 ２ 小 时内选择和排除即可。 ４ ． １ 接地变压器。接地变压器的作用是在系统为 △型接线或 Ｙ型 ２电容 电流超 标 的 危 害 接线中性点无法引出时， 引出中性点用于加接消弧线圈。 采用 中性点不接地系统进行出线设计时 ，会遇到很多问题需要 ４ ． ２有 载调 节 消弧 线 圈 慎重对待并有效解决 的。 而且随着 电缆出线越来越多 ， 配 电网络中单 （ １ ） 消弧线圈的调流方式 。 一般分为 ３ 种， 即调铁芯气 隙方式 ， 调铁 相接地过程 中产生的电容 电流也会越来越大 ， 若 电流超过 了 １ ０ Ａ， 就 芯励磁方式和调匝式 消弧线圈。 会产生一系列 的危害 ， 具体危害大概可 以分为以下几点 ： （ ２ ） 消弧线圈的补偿方式 。 一般分为过补 、 欠补、 最小残流 ３种方式 ２ ． １ 在 间歇弧光接地 的过程 中， 极有可能出现高 出相电压数倍 的 可供选择 。 弧光经过 电压 ，这就会在一些绝缘较为薄弱的地方 出现放电击穿 的 ４ ． ３限压阻尼电阻箱 现象 ， 使设备在瞬间遭受破坏 ， 继而带来一系列不利影响。 在 自动跟踪消弧线圈中， 因调节精度高 ， 残流较小 ， 接近谐振点运 ２ ． ２ 在此情况下 ，配电网中铁磁谐振 的过电压现象是较为常见 行。为防止产生谐振过电压及适应各种运行方式 ， 在消弧线圈接地 回 的， 因而经常有电压互感器被烧毁的事件 出现 ， 熔断器也会经常遭到 路应 串接阻尼电阻箱 。运行中即使处于全补状态 ，因电阻的阻尼作 破坏而熔断 ，这对 于配 电网运行 的安全性与可靠性来讲是极 为不利 用 ， 也能避免产生谐振 ， 且 中性点 电压不会超过 ｌ ５ ％相电压 ， 满足规 的。 程要求 ， 使消弧线圈可以运行于过补、 全补或欠补任一种方式。阻尼 ２ ． ３当电容电流大于 １ ０ Ａ后 ， 若再有工作人员 因操作失误而触 电 电阻可选用片状 电阻 ， 根据容量选用不同的阻值 。当系统发生单相接 时， 就会因过大的电流而造成严重 的烧伤 ， 甚至会带来生命危险。 地时 ， 中性点流过很大 的电流 ， 这时必须将阻尼电阻采用电压 、 电流 ２ ． ４采用单相接地 的出线方式 ， 电弧是不会 自灭 的， 这样就对周 双重保护短接 。 边 的绝缘物造成一定 的破坏影响 ， 而使得绝缘物发展成相间短路 ， 进 ４ ． ４ 调谐和选线装置 而影响到设 备的正常运行。且如果有小动物不慎 闯入设 备系统范 围 自动调谐和选线装簧是关键 ， 所有的计算和控制 由它来实现。控 内，也会间接的引发触电事故而死亡 ，这不仅破坏 了自然 的生态环 制器实时测量出系统对地的电容 电流 ， 计算出电网当前的脱谐度 ￡， 境， 同时也会造成停电等事故。 偏差超出预定范 围时 ，通过控制 电路接 口驱动有载开关调整消弧线 ２ ． ５当配 电网在接地线时 ， 若电容电流过大 ， 在采用 高空架线 连 圈分接头 ， 直至脱谐度和残流在预定范围内为止 。 系统发生单相接地 接 电网的时候 ，就会出现更大 的树线矛盾 ，特别是在雷雨季节高发 时， 将系统 Ｐ Ｔ二次开 口三角处 的零序电压及各同路零序电流采集下 期， 因为短路而 出现跳闸事故的发生率更高 。 来进行分析处理 ， 通过视在功率 、 零序阻抗变化 、 谐波变化 、 五次谐波 ３传统消弧线存在 的问题 等选线算法来进行选线。 般来 讲 ， 若采用 ３ ￣ ６ ６ Ｋ Ｖ系统进行单相接地时 ， 故障的电容电 ４ ． ５ 隔离开关 、 电压互感器 流大于 １ ０ Ａ， 就必须要采取消弧线 圈的接地方式 ， 然后再对电网当前 隔离开关安装消弧线圈前 ， 用于投切消弧线圈 ， 由于消弧线圈 内 的脱谐度进行计算 ， 所得值与预先设定的值进行对 比， 再决定是否需 的电压互感器不满足测量精度， 需另设中性点电压互感器测量中性 要对消弧线圈的分接头进行调节 。而在 以往的使用 中， 所采用 的消弧 点 电压 。 线圈必须要在断电之后方能进行档位调节 ，这样的调节方式在实际 结 束语 的应用 中是存在很多不 足之处与安全隐患 的。 综上所述 ， 在变 电所的设 计中 ， 关于终 端所使用 的单相接地系统 ３ ． １ 传统消弧线圈没有 自动测量系统 ， 不能实时测量电网对地 电 的设计来讲 ， 由于科技发展 的需要以及处于安全运行的考虑 ， 需要对

消弧线圈、接地变压器容量选择1. 消弧线圈的选择1.1 电容电流的估算10kV系统的接地电容电流与供电线路的结构、布置、长度有关, 主要取决电缆线路的截面和长度, 具体工程设计时应按工程条件计算,变电站10kV出线为电缆线路或架空线路, 根据《电力工程电气设计手册》第1册(电气一次部分) 电容电流的估算如下:对于电缆线路电容电流估算为:I1=0.1U e×L=1.05L [L为电缆线路总长度(三相)]对于架空线路电容电流的估算值为:I2=2.7U e L·10-3=0.02835L [L为架空线路总长度(三相)]I C∑=I1+I2对于10kV系统, 附加的变电站电容电流为16%故I c=1.16I C∑1.2 消弧线圈容量选择消弧线圈的容量配置采用过补偿方式, 取补偿系数K=1.35。

补偿容量: Q=KI c U e/3根据消弧线圈容量的系列性及考虑部分余量, 选用消弧线圈容量为S X=1.20Q。

2. 接地变压器选择:由于本变电站主变压器接线组别为YNd11, 低压侧无中性点引出, 故考虑装设专用接地变压器, 将其中性点引出后用来引接消弧线圈或引接接地电阻。

接地变压器兼作站用变压器。

可以带一个容量低于额定容量的次级绕组, 作为变电站的站用电源。

经站用电负荷统计计算, 站用变压器计算容量为108kVA, 选择接地变压器的次级绕组容量(连续负载)为S S =160kVA, 电压为400/230V 。

接地变压器的容量应与消弧线圈或接地电阻相匹配。

为满足接地变压器零序阻抗低, 空载阻抗高, 损失小的特性要求, 采用曲折形接法的接地变压器, 接线组别为ZN, yn1或ZN, yn112.1 接地变压器的容量与消弧线圈及站用电容量匹配:消弧线圈运行系统电压为10kV, 消弧线圈额定电压为10/3kV 。

取站用电cos φ=0.8 sin φ=0.6则接地变一次线圈容量计算为:S jj =2S 2s x )cos (S )sin S (S φφ++例如当工程设计选择S X =300kVA 消弧线圈时, 接地变压器计算容量为430kVA, 接地(所用)变压器应能同时满足接地和站用电两种工况: 即2h 负载和连续负载,根据产品系列宜选用较接近的接地变压器容量(2h 负载)S j =450kVA 的接地变压器。