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-接地故障保护-规代建览电气No.3Vol.12(Serial No.135)2021IT接地系统单相接地故障后的情况分析武攀$同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海200092%扌商要：分析了IT接地系统在发生单相接地故障下的电压、电流变化情况，计算了35kV高压配电IT接地系统的使用条件和系统的绝缘配合，可为电气设计人员提供参考。
关键词：I接地系统；单相接地故障；电容电流；消弧线圈中图分类号：TU856文献标志码：B文章编号：1674-8417(2021)03-0045-05 DOI：10.16618/ki.1674-8417.2021.03.011武攀(1983_),男，高级工程师，从事建筑电气设计。
0引言电源的接地制式主要有TN-C、TN-C-S、TN-S、TT、IT接地系统。
在我国目前使用比较多的是TN-C-S+TN-S+TT接地系统。
IT接地系统即中性点不接地或经高电阻接地系统，在我国并没有被广泛使用，目前主要被用在不间断供电要求较高和对接地故障电压有严格限制的场所,如应急电源装置、消防、矿井下电气装置、医院手术室以及有防火防爆要求的场所&1-'。
T接地系统一般不建议引出中性线，主要是因为当发生单相接地故障而设备仍需继续运行，这时中性线和其余两正常相对地电压会升高,对人员的生命、线路的安全会带来更大的危险,ITC标准也强烈建议IT接地系统不引出中性线&4-'。
本文主要分析IT接地系统在发生单相接地故障情况下的电压、电流变化，进而分析工程中35kV变配电系统IT接地系统可以使用的情况,供读者参考。
1单相接地故障时电压变化分析一般,电压是指两点间的电位差,例如电压220V是指相线与中性线的电位差,电压380V是指三相线路上两相之间电位差。
通常取大地电位为参考0电位,没有绝对电位，只有相对电位,如果一个电源系统中性点接地，中性点电位即为大地电位，即0电位，则某点与中性点的电位差是与大地的电位差，即对地电压。
自动跟踪补偿消弧成套装置
佚名
【期刊名称】《中国新技术新产品》
【年(卷),期】1996(000)001
【摘要】目动跟踪补偿消弧成套装置主要是用来自动跟踪补偿6～10KV 电网单相接地故障电容电流和限制电网稳态、暂态过电压水平。
是该公司的专利产品,广泛地应用于电力,化工、冶金、矿山等行业电网。
产品的主要特点是:1.采用消弧电抗器串联电阻联合接地方式,解决了老式消弧线圈接地谐振问题和小电阻接地不能补偿电网单相接地故障电容电流的问题。
2.消弧电抗器采用可调气隙式电抗器,实现无级连续可调。
并用电动机实时调节,解决了老式消弧线圈停电分档调节的问题。
3.实现消弧电抗器的实时自动跟踪调节,并在电
【总页数】1页(P17-17)
【正文语种】中文
【中图分类】TM864
【相关文献】
1.变电站微机变电控制消弧线圈自动跟踪补偿成套装置的原理及应用 [J], 许跃峰;
2.自动跟踪补偿消弧线圈成套装置的选择分析 [J], 王海军
3.XBSG系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置在变电所中的应用 [J], 范永杰;黄静;高旭;步兆彬
4.自动跟踪补偿消弧线圈成套装置的应用 [J], 李剑峰
5.自动跟踪补偿消弧线圈成套装置的应用 [J], 李剑峰
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![一种消弧线圈并主动干预装置的单相接地故障选线方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/766a5504102de2bd97058842.png)
专利名称：一种消弧线圈并主动干预装置的单相接地故障选线方法
专利类型：发明专利
发明人：李卿鹏,杨琴,饶佳,齐全伟,张荣荣,蔡方明,杜振川,陈玉龙,曾文欣,陈旭
申请号：CN201911413786.9
申请日：20191231
公开号：CN111175671A
公开日：
20200519
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种消弧线圈并主动干预装置的单相接地故障选线方法，属于电力网络故障选线领域。
本发明分析了消弧线圈并主动干预装置前后各条出线的零序导纳，利用零序导纳的变化来进行故障选线。
首先以零序电压判断发生接地故障并启动选线装置，采集各条出线的零序电流和零序电压并计算出零序导纳，主动干预装置判明故障相后投入，采集投入后各条出线的零序电流和零序电压并计算出零序导纳，通过计算的零序导纳，分析比较各条出线在主动干预装置投入前后的零序导纳变化情况，零序导纳变化最大对应的线路为故障线路。
本发明提供了消弧线圈并主动干预装置的单相接地故障选线方法，采用稳态量的零序电压零序电流数据分析，易于数据采集与处理，算法简单十分适合工程实现，具有较好的实际应用价值。
申请人：国网江西省电力有限公司南昌供电分公司,国家电网有限公司
地址：330000 江西省南昌市叠山路383号
国籍：CN
代理机构：南昌丰择知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：吴称生
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XBSG系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置在变电所中的应用作者：范永杰黄静高旭步兆彬来源：《科技视界》2012年第22期【摘要】XBSG系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置（以下简称成套装置）在结构上突破了传统消弧线圈的结构模式，将接地变压器与消弧线圈有机地结合成一体，不仅减小了体积，降低了成本，而且提高了设备的效率，安装、维护更加方便。
本文重点介绍了XBSG系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置装置及其在变所中的应用。
【关键词】消弧线圈；可控硅技术；自动跟踪补偿１单相接地故障的危害（１）易造成二次故障配电网越大，电容电流越大，单相接地时接地电流越大。
接地点电弧不能自行熄灭，易形成稳定电弧，易发展成相间短路（电缆放炮），造成停电或设备损坏事故。
（２）易产生单相电弧接地过电压当配电网接地电流大于5～10A时，单相接地故障时可能出现周期性熄灭和重燃的间歇电弧。
间歇电弧将导致相与地之间产生过电压，其值可达到2.5～3倍的相电压峰值。
（３）易产生铁磁谐振电压在相电压时PT特性已趋于饱和拐点，当系统中运行电压偏离并出现某些扰动（如单相接地故障），能使PT饱和程度加剧，就有可能激发铁磁通谐振过电压，致使母线电压互感器烧毁和熔断器熔断，严重威胁着配电网的安全和供电可靠性。
2XBSG系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置概述《煤矿安全规程》第457条规定：“矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。
”限制单相接地电容电流的有效措施是在电网上装设自动跟踪补偿的消弧线圈。
XBSG系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置独特的自动跟踪调节功能采用嵌入式系统与可控硅技术相结合的原理来实现，没有机械传动部分，调节、跟踪速度快，噪音低，运行可靠。
另外该消弧线圈不仅运行可靠，而且由于大大减小了接地故障电流，使电缆接地放炮事故大幅度减少，大大提高了电网的安全、可靠运行性能。
3XBSG系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置用途该成套装置适用于6kV或10kV中性点不接地的电网，对电网单相接地的电容电流进行自动跟踪补偿，并可根据设定的脱谐度实现欠补、全补或过补运行。
应用技术0 引言10kV配电网架空线传输系统广泛运用中性点接地方式。
该连接方式中，其电感电流和电容电流相差180°，在接地处它们互相补偿，即使出现单相接地故障也能瞬时消弧，不会对电网或用电设备带来损害。
随着用电线路的复杂化特别是架空线路被电缆线路的替代，使电网对地的电容电流大大增加，远远超过了规程规定值（10kV架空线系统单相接地故障电容电流为10A；10kV电缆线系统单相接地故障电容电流为30A），故此配电网多采用中性点经消弧线圈的连接方式。
1 中性点经消弧线圈的接地方式及自动跟踪补偿消弧问题配电网中性点与地表的连接方式，一般有对地绝缘、经消弧线圈接地和经电阻接地三种方式，根据实际用电情况选择不同的接地方式，这与配电网供电的可靠性、单相短路对设备的损伤，以及与正常的生产生活用电稳定性紧密相连、息息相关。
如果电容电流较大则难以实现自动消弧，非常容易给电网或用电设备带来损害。
因此对于规模较大的电网，往往采用中性点经消弧线圈的接地方式，如果出现单相接地故障，消弧线圈中的电感电流对电容电流进行冲抵，从而实现消弧。
一般3～66kV电网的单相接地时，故障电容电流超过10A就应该采用中性点经过消弧线圈接地的连接方式[1]。
目前配电网的接地方式越来越多的采用了经消弧线圈的接地方式。
配电网的中性点接地表连接，单相接地时通过的电容电流与消弧线圈电感电流相位相差180°，由此消弧线圈的电感电流与对接地电容的电流相互补偿，在电网运行时，控制器会时刻测量经消弧线圈电流的大小和消弧线圈电感。
由此利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使流过接地点的电流较小到能自行息弧范围，即使出现单相接地故障，仅是单纯的可控的相间故障，不会对电网或用电设备带来损害。
采用配电网中性点经消弧线圈的方式，电网对地的电容电流将会时刻随着负载的变化而变，消弧线圈的电感电流也是时刻随之变化而变，否则难以实现有效地补偿。
因此传统的电弧线圈在使用中，需切断电网供电进行人工调谐，这种电弧线圈的方法在人工调谐过程中造成居民生活以及企业生产的极大不便。
10kV线路接地故障及处理措施发表时间：2017-07-24T14:14:01.033Z 来源：《基层建设》2017年第9期作者：杜迪斐[导读] 摘要：10kV线路接地故障是整个配网系统最具代表性的故障之一，只有加大对故障问题的重视力度，采取科学有效的解决措施，才能防范故障。
本文对10kV系统运行方式的特点对其常见故障进行总结与分析，探讨如何处理和预防这些问题。
广东集明电力工程有限公司广东东莞 523000 摘要：10kV线路接地故障是整个配网系统最具代表性的故障之一，只有加大对故障问题的重视力度，采取科学有效的解决措施，才能防范故障。
本文对10kV系统运行方式的特点对其常见故障进行总结与分析，探讨如何处理和预防这些问题。
关键词：10kV线路；接地故障；影响 0 引言接地故障是10kv电路当中最为常见的电路故障，减少接地故障的发生概率有很重要的社会意义，不仅能够提高用电体验，还能够创造出更多的经济效益。
但由于10kV线路长、负荷分散、设备数量多、运行维护条件差、保护措施少，所以很可能发生接地故障。
因此，有必要对10kV线路高阻接地故障进行分析，从而为减少10kV线路高阻接地故障的发生，确保配电网的安全、经济、稳定运行以及广大用户的用电安全提供保障。
1 现行10kV系统运行方式的特点目前我国10kV电网系统采用小电流接地运行方式，常见的接地方式主要有三种:中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地。
中性点不接地，即中性点对地绝缘，系统结构简单，运行方便，多用于以10kV架空线路为主的供电系统。
当发生单相接地故障时，流经故障点的稳态电流可近似看作电网中非故障相电缆、架空线路及所有电气设备的对地耦合电容电流。
如果是瞬时故障，一般能自动熄弧，恢复正常运行。
当发生单相接地故障时，非故障相对地电压升高，而相电压和线电压维持不变，规程规定允许运行1～2h，一般不影响用户的供电可靠性。
中性点经消弧线圈接地是在变压器10kV侧中性点接一个消弧线圈，然后接地，用消弧线圈的感性电流对非故障相容性电流进行补偿，进而自行熄弧。
第三章自动跟踪补偿消弧装置对单相接地故障的处理3.1单相接地故障性质的判断配电网在运行过程中可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时最危险的是各种形式的短路故障。
统计资料表明，配电网中以单相接地短路故障发生最多，高达80%。
谐振接地配电网中发生单相接地故障时，由于故障点的电流很小，而且三相的线电压依然保持对称，不影响负荷的供电，因此属于不正常运行状态。
由电路理论分析可知，电网发生短路故障后，电压、电流包含随时间衰减的暂态分量和幅值不随时间变化的稳态分量。
3.1.1瞬时性单相接地故障分析判断根据实际运行经验证明，接地电流较大时，会在故障点产生持续性的弧光接地。
为了消除电弧过程中可能带来的危害，我国《电力设备过电压保护设计技术规程》规定，在3-10KV 系统中接地电容电流超过30A ，20KV 及以上系统中超过10A ，其系统中性点均应采取谐振接地方式。
1.零序稳态量故障特性分析对于谐振接地系统，正常运行时中性点电压为零，消弧线圈不起作用。
当发生单相接地故障时，三相对地通路的对称性遭到破坏，由于中性点悬空，一相接地后中性点电位将发生偏移，导致其三相对地电压变化。
中性点电压升高，在消弧线圈中产生于线路零序电容电流极性相反的感性电流，为：A L E I j Lω= 产生的感性电流可以抵消系统的电容电流，从而减少流经接地点的故障电流，是故障电弧在电流过零点易于熄灭。
如果故障点绝缘恢复速度大于故障相电压恢复速度。
电网将恢复正常运行。
根据对电容电流补偿度的不同，消弧线圈补偿方式分为全补偿、欠补偿、过补偿。
为了防止线路发生串联谐振，实践中一般采用过补偿方式。
在过补偿方式下，故障线路的零序电流幅值很小，甚至小于健全线路。
放向也与健全线路相同，从母线流向线路。
对于自动跟踪补偿系统，正常运行时全补偿，发生单相接地故障时，故障线路的零序电流幅值更小，理论上为零。
2.零序暂态量故障特性分析对于暂态过程，由于消弧线圈对暂态高频电流的电抗非常大，几乎可以认为是开路，因此实际上它不影响暂态电流分量的计算。
同时，考虑到消弧线圈在电网正常运行状态下的电流约等于零，且不能发生突变，所以中性点谐振接地系统与中性点不接地系统的暂态过渡过程近似相同。
文[]中提出，由于暂态电感电流的最大值应出现在接地故障发生在相电压经过零值瞬间，而当故障发生在相电压接近于最大值瞬间时，暂态电感电流约等于零。
因此，暂态电容电流较暂态电感电流大很多，在同一电网中，无论是中心点不接地还是谐振接地，在相电压接近于最大值时发生故障，其过渡过程是近视相同的。
一般暂态电容电流的持续时间很短，即使其自由振荡分量的幅值达到最大，也不会对接地电弧熄灭带来多大影响。
3.1.1永久性单相接地故障分析判断永久性单相接地故障的稳态特性和暂态特性与瞬时性单相接地故障基本相同。
瞬时性故障下故障点的绝缘并没有被破坏，一旦放电结束，故障点的绝缘会恢复，电网恢复正常运行；永久性故障情况下故障不能自行恢复，这种情况下，故障点的绝缘被永久破坏。
由于电弧燃烧时间过长可能将瞬时性故障转换为永久性故障。
所以，当不论发生的是瞬时性单相接地故障还是永久性单相接地故障，都可以通过零序电压变化和电容电流的大小来判断。
3.2装置对瞬时性单相接地故障的处理3.2.1.消弧线圈成套装置简介自动跟踪补偿消弧线圈可以自动适时地检测跟踪电网运行方式的变化，快速调节消弧线圈的电感值，以跟踪补偿变化的电容电流，使失谐度始终处于规定的范围内。
大多数自动跟踪消弧装置在可调的电感线圈下串有阻尼电阻，它可以限制在调节电感量的过程中可能出现的中性点电压升高，以满足规程要求不超过相电压的15%。
当电网发生永久性单相接地故障时，阻尼电阻可由控制器将其短路，以防止损坏。
其原理接线如图3-所示。
消弧线圈阻尼电阻自动跟踪补偿消弧线圈原理接线图自动跟踪补偿消弧线圈按改变电感方法的不同，大致可分为有分接头的调匝式，有可动铁心的调气隙式，磁阀式调节的消弧线圈，高短路阻抗变压器式消弧系统以及调容式消弧补偿装置等。
3.2.2自动跟踪补偿消弧装置原理目前自动跟踪补偿消弧装置已大量的在配电网中运行，自动跟踪补偿消弧装置与人工调谐消弧线圈相比，具有显著的优越性。
首先时可以避免人工调谐消弧线圈等诸多麻烦，而且不会使电网在调谐时暂时失去补偿；其次，由于自动跟踪补偿消弧装置能保证补偿精度，不仅可以提高补偿的动作成功率，同时能够限制弧光接地过电压和铁磁谐振过电压，有利于电网的安全运行。
自动跟踪补偿消弧装置目前厂家较多，型式也较多，但从结构和原理上大致分为以下几种型式。
（一）调抽头式这种方式主要由接地变压器、可调电抗器、阻尼控制柜和微机控制器组成，对中性点引出的电网（如35KV 电网），可省去接地变压器。
调抽头的方式主要是利用有载开关来切换可调电抗器的抽头，进行测量调感的。
其工作原理有两种方式：1.位移电压法（串联谐振法）补偿电网正常运行时中性点位移电压n U =式中，C K 为电网不对称系数，A E 为相电压，v 为脱谐度，d 为阻尼率。
电网运行方式不变，电网的不对称度C K 也不变，C K 与脱谐度无关。
设在抽头1T 时位移电压为1n U 、在抽头2T 时位移电压为2n U ，则有12n n U U =因为C L CI I v I -=，阻尼率d 可以略去，所以 1221n C L n C L U I I U I I -=- 式中，C I 为某一运行方式下电网的电容电流，1L I 、2L I 为消弧线圈在不同抽头1T 、2T 时的补偿电流。
于是可得1212121n L L n C n n U I I U I U U -=- 式中1n U 、2n U 应同时在调谐特性曲线的连续上升（欠补偿）部分或连续下降（过补偿）部分。
用这种数学模型测量的自动跟踪消弧线圈目前在国内是比较多的，它具有以下特点：（1）结构简单，操作方便，一次设备比较可靠，制造方便。
（2）在处理单相接地故障时，噪音低。
（3）对电网运行方式的变化能自动跟踪，响应时间也较快。
但这种结构消弧线圈也有它的缺点：（1）电感量的变化是靠调节抽头获得的，调整分阶梯，补偿电流不能做到连续无级可调。
（2）在数学模型中略去了阻尼率d ，通常电网的d 值较小（3%~5%），但如加上消弧线圈本身的阻尼电阻，d 值就不能忽略，特别是在接近谐振点更是如此。
以致造成测量误差大，重复性不好，有的测量误差高达80%，主要就是这个原因造成的。
（3）由于在调整时有阶梯和原理上的限制，不便于多台并联运行。
2.变频测量法为了提高测量精度，一些厂家开发出了基于变频式测量原理的测控系统，即在消弧线圈上加装二次绕组，从二次绕组注入了变频电压信号，以改变消弧线圈在测量信号下的电抗值和电网对地的容抗值，当达到一定的频率d f 时，消弧线圈两端的电压达到最大值，消弧线圈的感抗和电网的对地容抗相等，系统在频率d f 时发生串联谐振，此时122L d C d X f L X f Cππ=== 因为d f 、L 已知，可以计算出C 值，进而可以算出电网在工频状态下的电容电流C I 值。
基于变频式测量原理的消弧装置，频率的变化可以做到在一定的频带范围内无级可调，因而可以精确地找出谐振点以达到精确测量的目的，但基于这种测量原理的消弧装置有一个最大的缺陷，即不能多台自动并联。
如果在某台消弧装置测量时，如电网中还有另外的消弧装置在运行，不能准确测出电网中已运行的消弧装置的感抗值，所以不能自动并联。
（二）直流偏磁式这种方法主要是在消弧线圈的铁芯上加上直流偏磁绕组调整铁芯的饱和从而改变补偿电流。
采用这种方式的优点主要是结构简单、占地小，但其本身是一个谐波源，不能并联运行，可控硅容易损坏，在电网中运行的较少。
（三）调容式这种方法主要是在消弧线圈的二次绕组带有若干组低压电容器，用电容电流来抵消电感电流，起到改变补偿电流的作用。
在补偿时的一定时间段内可以投小电容器，把残流放大，然后通过零序电流进行选线，也就是所谓的残流增量法。
调容式自动消弧装置是在调抽头的基础上发展起来的，去掉绕组上的分接头、在消弧线圈上加上一个二次绕组，二次绕组引出，并接若干组电容器，电容器通过开关或者可控硅投切，在运行时利用电容电流抵消一部分消弧线圈一次侧的电感电流，通过改变投入电容器的组合，来达到改变电感电流大小，调节补偿电流之目的。
（四）调气隙式调气隙式消弧线圈依靠改变可动铁芯在气隙中的位置来调节电感L 值，它使电感无级可调，从而避免了电感不能连续可调的缺点。
但是这种靠调节铁芯位置来改变电感大小的方法与调匝式的消弧线圈类似，存在机械传动环节，使消弧线圈的整个响应时间大大加长，它只能采用预调节方式，在消弧线圈和地之间加装阻尼电阻来限制线性谐振过电压。
但随着对电网特点的掌握，这种消弧装置还是有很大的市场前景。
3.3.3自动跟踪消弧装置对电网的作用（1）它能对电网电容电流自动测量、对运行方式自动跟踪，自动调整补偿电流，克服了老式消弧线圈在调谐上存在的不足，如老式的消弧线圈的抽头需要停电调整。
自动跟踪补偿消弧装置，由于是实时在线工作，对电容电流的测量、对电网运行方式的跟踪以及补偿电流的调整，都是自动进行不需要认为操作，更不需要停电，响应速度快，使之永远处于最佳补偿状态。
（2）自动补偿电网单相接地电流促使接地电弧熄灭，自动跟踪补偿消弧装置补偿后的残流d I 控制在一定的范围内，使之小于熄弧临界值10A ，便于接地电弧的熄灭，有效降低了电网的故障建弧率，使配电网的供电可靠性大幅度提高。
实践证明当配电网电容电流发展到一定程度后，一旦发生单相接地，接地电弧就不能可靠熄灭，要么发展为间歇性的电弧接地产生弧光接地过电压，要么发展为稳定燃烧的电弧，由电弧的光、热作用破坏电弧周围空气的绝缘，最后发展为相间短路，甚至发生“火烧连营”事故。
当电网采用自动跟踪补偿消弧装置后，由于装置能够准确地测出接地电流值，并把补偿电流值调整到最佳的补偿状态，把接地故障点的接地残流控制到熄弧临界值以下，使接地电弧能够可靠熄灭，因而能消除大多数的瞬时性接地故障，降低配电网的故障建弧率；即使对永久性接地故障，也因故障点电流小，绝缘子热破坏和电弧扩散，引起的相间短路的概率大为减少，明显地提高了供电可靠性。
（3）它能有效地限制弧光接地过电压，消除铁磁谐振过电压。
配电网中弧光接地过电，持续时间较长，因而会对电气设备造成相当大的危害。
弧光接地过电压的产压可达3.5U生原因是接地电弧不能可靠熄灭，形成间歇性的对地电弧，造成电网中电磁能的强烈振荡造成的。
要限制弧光接地过电压最主要的方法就是促使电弧可靠熄灭，限制电弧重燃，而当电网加装自动跟踪补偿消弧装置后，当接地故障发生时，装置一方面向接地点提供补偿电流，减缓弧道恢复电压上升速度，促使接地电弧尽快熄灭，避免重燃；另一方面，串接在电抗器与地之间的阻尼电阻会有效地抑制弧光接地过电压。
