消弧线圈接地变无功补偿
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2. 消弧线圈的工作原理及动态消弧补偿系统的提出2.1 消弧线圈的工作原理2.1.1 中性点不接地系统单相接地时的电容电流电力线路导线间及导线与大地之间均存在分布电容,电器设备与大地之间也存在电容。
对于中压配电网,由于线路长度相对于工频波长来讲要短得多,这些分布电容可以用集中参数电容代替。
一般来讲,各相对地电容c b a C C C ≠≠,Φ=︒+︒=U C I I I C B DC 0330cos 30cos ω这个接地电容电流由故障点流回系统,它的大小等于正常时一相对地充电电流的3倍,方向落后于A 相正常时相电压︒90。
由于接地电流和接地相正常时的相电压相差︒90,所以当接地电流过零时,加在弧隙两端的电源电压为最大值,因此故障点的电弧不易熄灭。
当接地电容电流较大时,容易形成间歇性的弧光接地或电弧稳定接地。
间歇性的弧光接地能导致危险的过电压。
稳定性的弧光接地能发展成多相短路。
2.1.2 中性点不接地系统的中性点位移电压为U B .Φ--=U jdK c'.1 (2-1-2) 式中)(13''2.'c b a cb a cb ac C C C Rd C C C aC C a C K r R ++=++++==ω'.,d K c 分别称为中性点不接地电网的不对称度和阻尼率。
正常运行时因导线不对称布置所引起的电网不对称度是不高的,尤其是电缆网络其值更小,表2-1列出了作者对67个煤矿6KV 电缆电网的测定结果,从表中可见,占实测总体85%的电网其自然不对称度小于0.54%,所以中性点电压位移较小。
但是当系统中发生一相导线断线、或两相导线同一处断线、或开关动作不同步都将使故障相的对地电容减小,从而使不对称度有较大的增长,中性点的位移电压可能达到很高的数值。
2.1.3消弧线圈的作用原理中性点加入消弧线圈后,起到三个方面的作用,即大大减小故障点接地电流;减缓电弧熄灭瞬时故障点恢复电压的上升速度;避免由于电磁式电压互感器饱和而引发铁磁谐振。
Sieyuan®环氧浇注干式消弧线圈、接地变压器使用说明书思源电气股份有限公司SIEYUAN ELECTRIC CO.,LTD警告!对于消弧线圈:对短时运行的分接,必须在铭牌所标明的允许运行时间内运行。
对于接地变压器:额定中性点电流的运行时间不得超过銘牌规定的运行时间。
1 适用范围本说明书适用于额定容量5000kV A及以下,电压等级35kV及以下的环氧浇注干式消弧线圈(以下简称消弧线圈)以及无励磁调压环氧浇注干式接地变压器(以下简称接地变压器)的运输、储存、安装、运行及维护。
消弧线圈是用来补偿中性点绝缘系统发生对地故障时产生的容性电流的单相电抗器。
在三相系统中接在电力变压器或接地变压器的中性点与大地之间。
接地变压器(中性点耦合器)为三相变压器(或三相电抗器),常用来为系统不接地的点提供一个人工的可带负载的中性点,以供系统接地用。
该产品中性点连接到消弧线圈或电阻,然后再接地。
可带有连续额定容量的二次绕组,可作为站(所)用电源。
2 执行标准GB10229 《电抗器》GB6450 《干式电力变压器》GB1094 《电力变压器》IEC289 《电抗器》3产品型号标志3.1 消弧线圈□—□/ □电压等级(kV)额定容量(kVA)产品型号字母(见下表)产品型号字母的排列顺序及涵义3.2 接地变压器D K S C-□-□/□一次额定电压(kV)二次额定容量(kVA)一次额定容量(kVA)浇注“成”型固体三相接地变压器4 使用条件4.1 安装地点:户内。
4.2 海拔高度:≤1000m。
4.3 环境温度:-25℃~+40℃。
4.4 冷却方式: 空气自冷(AN)和强迫风冷(AF)两种。
4.5 绝缘耐热等级:F级。
4.6 当产品运行在环境温度低于-25℃时,必须加装辅助加热装置,以保证产品在-25℃以上的环境下运行。
4.7 产品四周需保证有良好的通风能力。
当产品安装在地下室或其它空间受限制的场所时,应增设散热通风装置,保证有足够的通风量。
经消弧线圈接地系统的故障分析与探讨目前变电站10kV系统普遍采用中性点经消弧线圈接地的方式,在发生单相接地故障时能起到很好的补偿作用,但在实际运行中也会发生一些故障。
本文主要介绍一起10kV经消弧线圈接地系统并联中电阻烧毁的故障,通过故障全过程查找和分析探讨,为类似故障的分析提供借鉴。
标签:消弧线圈中电阻故障分析引言:随着地方经济发展,电网容量不断扩大,特别是变电站的10kV馈线增加较快,使得10kV系统对地电容电流越来越大,为解决这一问题普遍采用中性点经消弧线圈接地的方法进行补偿。
然而在实际运行中由于种种原因会发生这样或那样的故障,以下就10kV经消弧线圈接地系统发生单相接地时的一起故障举例说明,以探讨故障查找及分析方法,了解控制回路与一次系统安全运行之间的关系。
1、故障经过某日某110kV 变电站10kV 163韩桥线先后发生相间和单相接地故障,05时08分27秒,10kV 2号接地变消弧系统并联中电阻及其二次回路烧毁、脱落,2号接地变106开关跳闸。
2、故障查找因并联中电阻及其二次回路烧毁,涉及10kV 163韩桥线和106接地变开关跳闸,因此故障查找从以下几方面进行。
2.1、保护定值整定情况:10kV 163韩桥线保护:电流II段定值投入,800/6.67A0.6秒;电流III段定值投入,450/3.75A0.9秒。
10kV 106接地变保护:电流II段定值投入,120/2A0.5秒;电流III段定值投入,60/1A0.9秒。
现场检查保护装置内定值与定值单中各项一致。
2.2、装置动作信息:10kV 163韩桥线保护装置动作信息:05时01分37秒BC相过流III段保护动作。
10kV消弧线圈控制装置信息:接地时间05:00:41,消失时间2012年7月4日05:07:29,零序电压4310.6V,故障线路163韩桥线。
2.3、后台系统检查:从后台系统的历史遥测曲线可以看出,10kV系统电压有明显的波动,106、163间隔电流也有明显突变。
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。
消弧线圈电力系统输电线路经消弧线圈接地,为小电流接地系统的一种,当单相出现短路故障时,流经消弧线圈的电感电流与流过的电容电流相加为流过断路接地点的电流,电感电容上电流相位相差180度,互相补偿。
当两电流的量值小于发生电弧的最小电流时,电弧就不会发生,也不会出现谐振过电压现象。
10-63KV电压等级下的电力线路多属于这种情况。
1开展过程消弧线圈早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈,称为固定补偿系统。
固定补偿系统的工作方式是:将消弧线圈整定在过补偿状态,其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%,之所以采用过补偿是为了防止电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电压。
因为如整定在欠补偿状态,切除线路将造成消弧线圈电容电流减少,可能出现全补偿或接近全补偿的情况。
但是这种装置运行在过补偿状态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的脱谐度下,造成中性点过电压,三相电压对称遭到破坏。
可见固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网,这种系统已逐渐不再使用。
取代它的是跟踪电网电容电流自动调谐的装置,这类装置又分为两种,一种称之为随动式补偿系统。
随动式补偿系统的工作方式是:自动跟踪电网电容电流的变化,随时调整消弧线圈,使其保持在谐振点上,在消弧线圈中串一电阻,增加电网阻尼率,将谐振过电压限制在允许的范围内。
当电网发生单相接地故障后,控制系统将电阻短接掉,到达最正确补偿效果,该系统的消弧线圈不能带高压调整。
另一种称之为动态补偿系统。
动态补偿系统的工作方式是:在电网正常运行时,调整消弧线圈远离谐振点,彻底防止串联谐振过电压和各种谐振过电压产生的可能性,当电网发生单相接地后,瞬间调整消弧线圈到最正确状态,使接地电弧自动熄灭。
这种系统要求消弧线圈能带高电压快速调整,从根本上防止了串联谐振产生的可能性,通过适当的控制,该系统是唯一可能使电网中原有的功率方向型单相接地选线装置继续使用的系统。
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。
10kV/250kVA消弧线圈接地变压器专用技术规范2015年12 月目录1 标准技术参数表 ................................................... 错误!未定义书签。
2 项目需求部分 ..................................................... 错误!未定义书签。
货物需求及供货范围一览表........................................ 错误!未定义书签。
必备的备品备件、专用工具和仪器仪表供货表........................ 错误!未定义书签。
图纸资料提交单位................................................ 错误!未定义书签。
工程概况 ....................................................... 错误!未定义书签。
使用条件 ....................................................... 错误!未定义书签。
项目单位技术差异表.............................................. 错误!未定义书签。
一次、二次及土建接口要求(适用扩建工程)........................ 错误!未定义书签。
3 投标人响应部分 ................................................... 错误!未定义书签。
技术偏差表(投标人填写)........................................ 错误!未定义书签。
销售及运行业绩表................................................ 错误!未定义书签。
消弧线圈及接地变压器运维技术标准1 运行规定1.1 一般规定1.1.1 消弧线圈控制屏交直流输入电源应由站用电系统、直流系统独立供电,不宜与其它电源并接,投运前应检查交直流电源正常并确保投入。
1.1.2 中性点经消弧线圈接地系统,应运行于过补偿状态。
1.1.3 中性点位移电压不得超过系统标称相电压的15%,中性点电流应小于5A。
1.1.4 中性点位移电压小于15%相电压时,消弧线圈允许长期运行。
1.1.5 接地变压器二次绕组所接负荷应在规定的范围内。
1.1.6 并联电阻投入超时跳闸出口应退出。
1.1.7 控制器正常应置于“自动”控制状态。
1.1.8 带有自动调整控制器的消弧线圈,脱谐度应调整在2%~15%之间。
1.1.9 运行中,当两段母线处于并列运行状态时,所属的两台消弧线圈控制器(或一控二的单台控制器)应能识别,并自动将消弧线圈转入主、从运行模式。
1.2 紧急停运规定发现消弧线圈下列情况之一,应立即汇报运行值班人员,申请将设备停运。
1.2.1 接地变压器或消弧线圈冒烟着火。
1.2.2 油浸式接地变压器或消弧线圈严重漏油或者喷油。
1.2.3 接地变压器或消弧线圈套管有严重破损和放电现象。
1.2.4 干式接地变压器或消弧线圈本体表面树枝状爬电现象。
1.2.5 阻尼电阻烧毁。
2 巡视及操作2.1 巡视2.1.1 例行巡视2.1.1.1 消弧线圈、接地变压器a) 设备铭牌、运行编号标识清晰可见。
b) 设备引线连接完好无过热。
c) 接地引下线应完好,接地标识清晰可见。
d) 干式消弧线圈、接地变表面无裂纹及放电现象。
e) 干式消弧线圈、接地变无异味。
f) 油浸式消弧线圈、接地变各部位密封应良好无渗漏。
g) 油浸式消弧线圈、接地变温度计外观完好、指示正常,储油柜的油位应与温度相对应。
h) 油浸式消弧线圈、接地变吸湿器呼吸正常,外观完好,吸附剂符合要求,油封油位正常。
i) 油浸式消弧线圈、接地变压力释放阀应完好无损。
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。
二、填空题:1、小接地电流系统中,消弧线圈的三种补偿方式为欠补偿、全补偿、过补偿。
小接地电流系统一般以过补偿为补偿方式。
2、发电机的不对称运行一般是在电力系统的不对称运行时发生的。
不对称运行对发电机的影响主要是负序电流导致发电机转子发热和振荡,其次是发电机定子绕组可能一相或两相过载。
3、发电机进相运行是指发电机发岀有功而吸收无功的稳定运行状态,其定子电流相位超前定子电压相位。
4、发电机的调相运行是指发电机不发有功,主要向电网输送感性无功。
5、负荷的频率静态特性是指负荷随频率的变化而变化的特性。
6、电力系统的负荷是不断变化的,按周期长短和幅度大小,可将负荷分解成三种成分,即微小变动分量、脉动分量、持续分量。
7、电力系统的频率静态特性取决于负荷的频率静态特性和发电机的频率静态特性。
8、电力系统的频率调整需要分工和分级调整,即将所有电厂分为主调频厂、辅助调频厂、非调频厂三类。
主调频厂负责 .全系统的频率调_整工作,辅助调频厂负责-只有当频率超出某一规—定值后才参加频率调整工作,非调频厂在正常时带固定负荷。
9、自动发电控制系统(AGC )的功能与电力系统的频率调整密切相关,它包含了频率的一、二、三次调整。
自动发电控制系统具有三个基本功能:频率的一次调整、负荷频率控制、经济调度控制。
10、电网备用容量包括负荷备用容量、事故备用容量、检修备用容量,总备用容量不宜低于最大发电负荷的20%。
11、表示电力系统负荷的曲线有日负荷曲线、周负荷曲线、年负荷曲线、年持续负荷曲线。
12、周负荷曲线表示一周内每天最大负荷的变化状况,它常用于可靠性计算和电源优化计算。
13、年负荷曲线表示一年内各月最大负荷的变化状况。
其特性指标有月不平衡负荷率、季不平衡负荷率和年最大负荷利用小时数。
14、年持续负荷曲线:全年负荷按大小排队,并作出对应的累计持续运行小时数,从最小负荷开始,依次将各点负荷连成曲线。
15、电力系统的调峰是指为满足由力系统日负荷曲线的需要,对发由机组出力所进行的调整。
消弧线圈补偿原理及运行注意事项一、消弧线圈补偿原理(1) 单相接地的一般过程间歇性电弧接地——稳定性电弧接地——金属性接地(2)弧光接地过电压及电弧电流发生单相间歇性弧光接地(弧光接地)时,由于电弧多次不断的熄灭和重燃,导致系统对地电容上的电荷多次不断的积累和重新再分配,在非故障相的电感—电容回路上引起高频振荡过电压。
对于架空线路,过电压幅值一般可达3.1~3.5倍相电压,对于电缆线路,非故障相的过电压可达4~71倍。
弧光接地时流过故障点的电弧电流为高频电流和工频电流的和,在弧光接地或电弧重燃的瞬间,已充电的相对地电容将要向故障点放电,相当于RLC 放电过程,其高频振荡电流为:t e CL U i t ωδsin -=其中:U 为相电压,δ=R/2L ,ωo =1/,≈ωo (在输电线路中) 过渡过程结束后,流过故障点的电弧电流只剩下稳态的工频电容电流。
(3)弧光接地的危害A 、 加剧了电缆等固体绝缘的积累性破坏,威胁设备安全;B 、 导致烧PT 或保险熔断;C 、 导致避雷器爆炸;D 、 燃弧点温度高达5000K 以上,会烧伤导线,甚至导致断线事故;E 、 电弧不能很快熄灭,在风吹、电动力、热气流等因素的影响下,将会发展成为相间弧光短路事故;F 、 电弧燃烧时会直接破坏电缆相间绝缘,导致相间短路事故的发生;G 、 跨步电压高,危及人身安全;H 、 高频电流对通讯产生干扰。
(4)工频接地电流与电弧间的关系A 、在接地的电容电流的允许值是小于30A 。
而20-63KV 的系统承受过电压的能力较差,所以,它的接地的电容电流的允许值是小于10A 。
B 、相同大小(小于10A )的容性残流和感性残流均可起到消弧作用,所以当消弧线圈容量不足时,可采用前补偿调谐。
C 、补偿度(IcI k L)过大,系统残流超过可能超过10A ,可维持电弧燃烧,所以补偿度不宜过大。
3、消弧线圈补偿原理消弧线圈利用流经故障点的电感电流和电容电流相位差为180°,补偿电容电流减小流经故障点电流,降低故障相接地电弧两端的恢复电压速度,来达到消弧的目的。
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。
消弧线圈电力系统输电线路经消弧线圈接地,为小电流接地系统的一种,当单相出现短路故障时,流经消弧线圈的电感电流与流过的电容电流相加为流过断路接地点的电流,电感电容上电流相位相差180度,相互补偿。
当两电流的量值小于发生电弧的最小电流时,电弧就不会发生,也不会出现谐振过电压现象。
10-63KV电压等级下的电力线路多属于这种情况。
1发展过程消弧线圈早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈,称为固定补偿系统。
固定补偿系统的工作方式是:将消弧线圈整定在过补偿状态,其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%,之所以采用过补偿是为了避免电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电压。
因为如整定在欠补偿状态,切除线路将造成消弧线圈电容电流减少,可能出现全补偿或接近全补偿的情况。
但是这种装置运行在过补偿状态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的脱谐度下,造成中性点过电压,三相电压对称遭到破坏。
可见固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网,这种系统已逐渐不再使用。
取代它的是跟踪电网电容电流自动调谐的装置,这类装置又分为两种,一种称之为随动式补偿系统。
随动式补偿系统的工作方式是:自动跟踪电网电容电流的变化,随时调整消弧线圈,使其保持在谐振点上,在消弧线圈中串一电阻,增加电网阻尼率,将谐振过电压限制在允许的范围内。
当电网发生单相接地故障后,控制系统将电阻短接掉,达到最佳补偿效果,该系统的消弧线圈不能带高压调整。
另一种称之为动态补偿系统。
动态补偿系统的工作方式是:在电网正常运行时,调整消弧线圈远离谐振点,彻底避免串联谐振过电压和各种谐振过电压产生的可能性,当电网发生单相接地后,瞬间调整消弧线圈到最佳状态,使接地电弧自动熄灭。
这种系统要求消弧线圈能带高电压快速调整,从根本上避免了串联谐振产生的可能性,通过适当的控制,该系统是唯一可能使电网中原有的功率方向型单相接地选线装置继续使用的系统。
中国主要产品有自动补偿的消弧线圈国内主要有五种产品,分别是调气隙式,调匝式,调容式,高短路阻抗变压器式和偏磁式。
2作用原理消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后,故障点流过电容电流,消弧线圈提供电感电流进行补偿,使故障点电流降至10A 以下,有利于防止弧光过零后重燃,达到灭弧的目的,降低高幅值过电压出现的几率,防止事故进一步扩大。
当消弧线圈正确调谐时,不仅可以有效的减少产生弧光接地过电压的机率,还可以有效的抑制过电压的辐值,同时也最大限度的减小了故障点热破坏作用及接地网的电压等。
所谓正确调谐,即电感电流接地或等于电容电流,工程上用脱谐度V来描述调谐程度V=(IC-IL)/IC当V=0时,称为全补偿,当V>0时为欠补偿,V<0时为过补偿。
从发挥消弧线圈的作用上来看,脱谐度的绝对值越小越好,最好是处于全补偿状态,即调至谐振点上。
但是在电网正常运行时,小脱谐度的消弧线圈将产生各种谐振过电压。
如煤矿6KV电网,当消弧线圈处于全补偿状态时,电网正常稳态运行情况下其中性点位移电压是未补偿电网的10~25倍,这就是通常所说的串联谐振过电压。
除此之外,电网的各种操作(如大电机的投入,断路器的非同期合闸等)都可能产生危险的过电压,所以电网正常运行时,或发生单相接地故障以外的其它故障时,小脱谐度的消弧线圈给电网带来的不是安全因素而是危害。
综上所述,当电网未发生单相接地故障时,希望消弧线圈运行在远离谐振点。
运行在完全状态下的消弧线圈一般都会投入阻尼电阻来抑制谐振过电压,实际运行经验表明,有良好的收效。
3结构特点电控无级连续可调消弧线圈,全静态结构,内部无任何运动部件,无触点,调节范围大,可靠性高,调节速度快。
这种线圈的基本工作原理是利用施加直流励磁电流,改变铁芯的磁阻,从而改变消弧线圈电抗值的目的,它可以带高压以毫秒级的速度调节电感值。
4控制方式采用动态补偿方式,从根本上解决了补偿系统串联谐振过电压与最佳补偿之间相互矛盾的问题。
众所周知,消弧线圈在高压电网正常运行时无任何好处,如果这时调谐到全补偿或接近全补偿状态,会出现串联谐振过电压使中性点电压升高,电网中各种正常操作及单相接地以外的各种故障的发生都可能产生危险的过电压。
所以电网正常运行时,调节消弧线圈使其跟踪电网电容电流的变化有害无利,这也就是电力部门规定“固定式消弧线圈不能工作在全补偿或接近全补偿状态”的原因。
国内同类自动补偿装置均是随动系统,都是在电网尚未发生接地故障前即将消弧线圈调节到全补偿状态等待接地故障的发生,这是为了避免出现过高的串联谐振过电压而在消弧线圈上串联一阻尼电阻,将稳态谐振过电压限制到容许的范围内,并不能解决暂态谐振过电压的问题,另外由于电阻的功率限制,在出现接地故障后必须迅速的切除,这无疑给电网增加了一个不安全因素。
偏磁式消弧线圈不是采用限制串联谐振过电压的方法,而是采用避开谐振点的动态补偿方法,根本不让串联谐振出现,即在电网正常运行时,不施加励磁电流,将消弧线圈调谐到远离谐振点的状态,但实时检测电网电容电流的大小,当电网发生单相接地后,瞬时(约20ms)调节消弧线圈实施最佳补偿。
5优势特征中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地具有以下特征:(1) 同中性点不接地电网一样,故障相对地电压为零,非故障相对地电压升高至线电压,出现零序电压,其大于等于电网正常运行时的相电压,同时也有零序电流。
(2) 消弧线圈两瑞的电压为零序电压,消弧线圈的电流IL通过接地故障点和故障线路的故障相,但不通过非故障线路。
(3)若系统采用完全补偿方式,则系统故障线路和非故障线路的零序电流都是本身的对地电容电流,电容电流的方向均为母线指向线路,因此无法利用稳态电流的大小和方向来判别故障。
(4)当系统采用过补偿方式时,流过故障线路的零序电流等于本线路对地电容电流和接地点残余电流之和,其方向和非故障线路的零序电流一样,仍然是由母线指向线路,且相位一致,因此也无法利用方向的不同来判别故障线路和非故障线路。
其次由于过补偿度不大,因此也很难像中性点不接地系统那样,利用零序电流大小的不同来找出故障线路。
调气隙式调气隙式属于随动式补偿系统。
其消弧线圈属于动芯式结构,通过移动铁芯改变磁路磁阻达到连续调节电感的目的。
然而其调整只能在低电压或无电压情况下进行,其电感调整范围上下限之比为2.5倍。
控制系统的电网正常运行情况下将消弧线圈调整至全补偿附近,将约100欧电阻串联在消弧线圈上。
用来限制串联谐振过电压,使稳态过电压数值在允许范围内(中性点电位升高小于15%的相电压)。
当发生单相接地后,必须在0.2S内将电阻短接实现最佳补偿,否则电阻有爆炸的危险。
该产品的主要缺点主要有四条:1、工作噪音大,可靠性差动芯式消弧线圈由于其结构有上下运动部件,当高电压实施其上后,振动噪音很大,而且随着使用时间的增长,内部越来越松动,噪音越来越大。
串联电阻约3KW,100MΩ。
当补偿电流为50A时,需要250KW容量的电阻才能长期工作,所以在接地后,必须迅速切除电阻,否则有爆炸的危险。
这就影响到整个装置的可靠性。
2、调节精度差由于气隙微小的变化都能造成电感较大的变化,电机通过机械部件调气隙的精度远远不够。
用液压调节成本太高3、过电压水平高在电网正常运行时,消弧线圈处于全补偿状态或接近全补偿状态,虽有串联谐振电阻将稳态谐振过电压限制在允许范围内,但是电网中的各种扰动(大电机投切,非同期合闸,非全相合闸等),使得其瞬态过电压危害较为严重。
4、功率方向型单相接地选线装置不能继续使用安装该产品后,电网中原有的功率方向型单相接地选线装置不能继续使用调匝式该装置属于随动式补偿系统,它同调气隙式的唯一区别是动芯式消弧线圈用有载调匝式消弧线圈取代,这种消弧线圈是用原先的人工调匝消弧线圈改造而成,即采用有载调节开关改变工作绕组的匝数,达到调节电感的目的。
其工作方式同调气隙式完全相同,也是采用串联电阻限制谐振过电压。
该装置同调气隙式相比,消除了消弧线圈的高噪音,但是却牺牲了补偿效果,消弧线圈不能连续调节,只能离散的分档调节,补偿效果差,并且同样具有过电压水平高,电网中原有方向型接地选线装置不能使用及串联的电阻存在爆炸的危险等缺点,另外该装置比较零乱,它由四部分设备组成(接地变压器,消弧线圈、电阻箱、控制柜),安装施工比较复杂。
调匝式消弧线圈在电网正常运行时,通过实时测量流过消弧线圈电流的幅值,计算出电网当前方式下的对地电容电流,根据预先设定的最小残流值,由控制器调节有载调压分接头到所需要的补偿档位。
当发生接地故障后,补偿接地时的电容电流,使故障点的残流可以限制在设定的范围之内。
调容式主要是在消弧线圈的二次侧并联若干组用可控硅(或真空开关)通断的电容器,用来调节二次侧电容的容抗值。
根据阻抗折算原理,调节二次侧容抗值,即可以达到改变一次侧电感电流的要求。
调可控硅式调可控硅式消弧线圈是把高短路阻抗变压器的一次绕组作为工作绕组接入配电网中性点,二次绕组作为控制绕组由2个反向连接的可控硅短接,调节可控硅的导通角由0~180°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。
可控硅工作在与电感串联的无电容电路中,其工况既无反峰电压的威胁,又无电流突变的冲击,因此可靠性得到保障。
其特点如下:(1)、利用可控硅技术,补偿电流在0~100%额定电流范围内连续无级调节,实现大范围精确补偿,还适应了配电网不同发展时期对其容量的不同需要。
(2)、利用短路阻抗作为工作阻抗,伏安特性在0~110%UN范围内保持极佳的线性度,因而可以实现精确补偿。
(3)、该消弧线圈属于随调式,不需要装设阻尼电阻,也不会出现串联谐振,既提高了运行的可靠性,又简化了设备。
(4)发生单相接地故障后该消弧线圈最快5ms内输出补偿电流,从而抑制弧光,防止因弧光引起空气电离而造成相间短路;同时它能有效消除相隔时间很短的连续多次的单相接地故障。
(5)、成套装置无传动、转动机构,可靠性高,噪音低,运行维护简单。
阻尼电阻阻尼电阻是根据电阻在电路中的作用而命名的。
有些电路为了防止回路构成等幅震荡,在线路中串联或并联电阻来消耗掉一部分能引起震荡的能量,这个电阻叫阻尼电阻。
2阻尼电阻作用为了有效吸收整流变压器二次回路的高次谐波成分,防止输出回路发生谐振,有效保护整流变压器,在整流变压器输出端必须设置阻尼电阻。
在任何情况下,绝对不允许将整流变压器输出不经阻尼电阻直接与电场相连。
电除尘器整流变压器匹配阻尼电阻的参数大小,目前国家还没有统一标准。
阻尼电阻的额定功率一定要大于其阻值和二次额定电流平方的乘积,并且要留有一定的安全余量。
3现场安装目前,在现场安装的阻尼电阻,有的安装在整流变压器输出端与高压隔离开关之间,也有的安装在高压隔离开关与电场的高压引入之间,从理论上讲,这2种接法都可以。