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消弧線圈
閱讀�5036�(shí)間:2016-10-17 10:14:03

電力系統(tǒng)輸電線路�(jīng)消弧線圈接地,為小電流接地系�(tǒng)的一種,�(dāng)單相出現(xiàn)短路故障�(shí),流�(jīng)消弧線圈�電感電流與流過的電容電流相加為流過短路接地點(diǎn)的電�,電感電容上電流相位相差180�,相互補(bǔ)�。當(dāng)兩電流的量值小于發(fā)生電弧的最小電流時(shí),電弧就不會(huì)�(fā)�,也不會(huì)出現(xiàn)諧振過電壓現(xiàn)��10-63KV電壓的等�(jí)下的電力線路多屬于這種情況�

�(fā)展過�

消弧線圈早期采用人工�(diào)匝式固定�(bǔ)�?shù)南【€�,稱為固定補(bǔ)償系�(tǒng)。固定補(bǔ)償系�(tǒng)的工作方式是:將消弧線圈整定在過�(bǔ)償狀�(tài),其過補(bǔ)程度的大小取決于電網(wǎng)正常�(wěn)�(tài)�(yùn)行時(shí)不使中性點(diǎn)位移電壓超過相電壓的15%,之所以采用過�(bǔ)償是為了避免電網(wǎng)切除部分線路�(shí)�(fā)生危�(xiǎn)的串�(lián)諧振過電�。因?yàn)槿缯ㄔ谇费a(bǔ)償狀�(tài),切除線路將造成消弧線圈電容電流減少,可能出�(xiàn)全補(bǔ)償或接近全補(bǔ)�?shù)那闆r。但是這種裝置�(yùn)行在過補(bǔ)償狀�(tài)�(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生了事故跳閘或重合等參數(shù)變化�(shí)脫諧度無法控制,以致往往�(yùn)行在不允許的脫諧度下,造成中性點(diǎn)過電壓,三相電壓�(duì)稱遭到破�。可見固定補(bǔ)償方式很難適�(yīng)變動(dòng)比較頻繁的電�(wǎng),這種系統(tǒng)已逐漸不再使用。取代它的是跟蹤電網(wǎng)電容電流自動(dòng)�(diào)諧的裝置,這類裝置又分為兩種,一種稱之為隨動(dòng)式補(bǔ)償系�(tǒng)。隨�(dòng)式補(bǔ)償系�(tǒng)的工作方式是:自�(dòng)跟蹤電網(wǎng)電容電流的變�,隨�(shí)�(diào)整消弧線�,使其保持在諧振�(diǎn)上,在消弧線圈中串一電阻,增加電�(wǎng)阻尼率,將諧振過電壓限制在允許的范圍�(nèi)。當(dāng)電網(wǎng)�(fā)生單相接地故障后,控制系�(tǒng)將電阻短接掉,達(dá)到補(bǔ)償效�,該系統(tǒng)的消弧線圈不能帶高壓�(diào)�。另一種稱之為�(dòng)�(tài)�(bǔ)償系�(tǒng)。動(dòng)�(tài)�(bǔ)償系�(tǒng)的工作方式是:在電網(wǎng)正常�(yùn)行時(shí),調(diào)整消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點(diǎn),徹底避免串�(lián)諧振過電壓和各種諧振過電壓產(chǎn)生的可能�,當(dāng)電網(wǎng)�(fā)生單相接地后,瞬間調(diào)整消弧線圈到狀�(tài),使接地電弧自動(dòng)熄滅。這種系統(tǒng)要求消弧線圈能帶高電壓快速調(diào)�,從根本上避免了串聯(lián)諧振�(chǎn)生的可能性,通過適當(dāng)?shù)目刂?,該系統(tǒng)是可能使電網(wǎng)中原有的功率方向型單相接地選線裝置繼�(xù)使用的系�(tǒng)。中國主要產(chǎn)品有自動(dòng)�(bǔ)�?shù)南【€圈國�(nèi)主要有五種產(chǎn)�,分別是�(diào)氣隙式,�(diào)匝式,調(diào)容式,高短路阻抗變壓器式和偏磁式�

作用原理

 

消弧線圈的作用是�(dāng)電網(wǎng)�(fā)生單相接地故障后,故障點(diǎn)流過電容電流,消弧線圈提供電感電流�(jìn)行補(bǔ)�,使故障�(diǎn)電流降至10A以下,有利于防止弧光過零后重�,達(dá)到滅弧的目的,降低高幅值過電壓出現(xiàn)的幾�,防止事故�(jìn)一步擴(kuò)��
�(dāng)消弧線圈正確�(diào)諧時(shí),不僅可以有效的減少�(chǎn)生弧光接地過電壓的機(jī)�,還可以有效的抑制過電壓的輻�,同�(shí)也限度的減小了故障點(diǎn)熱破壞作用及接地�(wǎng)的電壓等。所謂正確調(diào)�,即電感電流接地或等于電容電�,工程上用脫諧度V來描述調(diào)諧程�
V=(IC-IL�/IC
�(dāng)V=0�(shí),稱為全�(bǔ)�,當(dāng)V>0�(shí)為欠�(bǔ)�,V<0�(shí)為過�(bǔ)償。從�(fā)揮消弧線圈的作用上來�,脫諧度的值越小越好,是處于全�(bǔ)償狀�(tài),即�(diào)至諧振點(diǎn)上。但是在電網(wǎng)正常�(yùn)行時(shí),小脫諧度的消弧線圈將產(chǎn)生各種諧振過電壓。如煤礦6KV電網(wǎng),當(dāng)消弧線圈處于全補(bǔ)償狀�(tài)�(shí),電�(wǎng)正常�(wěn)�(tài)�(yùn)行情況下其中性點(diǎn)位移電壓是未�(bǔ)償電�(wǎng)�10~25�,這就是通常所說的串聯(lián)諧振過電�。除此之�,電�(wǎng)的各種操作(如大電機(jī)的投入,斷路器的非同期合閘等)都可能�(chǎn)生危�(xiǎn)的過電壓,所以電�(wǎng)正常�(yùn)行時(shí),或�(fā)生單相接地故障以外的其它故障�(shí),小脫諧度的消弧線圈給電�(wǎng)帶來的不是安全因素而是危害。綜上所�,當(dāng)電網(wǎng)未發(fā)生單相接地故障時(shí),希望消弧線圈運(yùn)行在�(yuǎn)離諧振點(diǎn)。運(yùn)行在完全狀�(tài)下的消弧線圈一般都�(huì)投入阻尼電阻來抑制諧振過電壓,實(shí)際運(yùn)行經(jīng)�(yàn)表明,有良好的收��

�(jié)�(gòu)特點(diǎn)

偏磁式特�(diǎn):電�?zé)o�(jí)連續(xù)可調(diào)消弧線圈,全靜態(tài)�(jié)�(gòu),內(nèi)部無任何�(yùn)�(dòng)部件,無觸點(diǎn),調(diào)節(jié)范圍�,可靠性高,調(diào)節(jié)速度快。這種線圈的基本工作原理是利用施加直流�(lì)磁電�,改變鐵芯的磁阻,從而改變消弧線圈電抗值的目的,它可以帶高壓以毫秒�(jí)的速度�(diào)節(jié)電感��

控制方式

采用�(dòng)�(tài)�(bǔ)償方式,從根本上解決了補(bǔ)償系�(tǒng)串聯(lián)諧振過電壓與�(bǔ)償之間相互矛盾的問題。眾所周知,消弧線圈在高壓電網(wǎng)正常�(yùn)行時(shí)無任何好�,如果這時(shí)�(diào)諧到全補(bǔ)償或接近全補(bǔ)償狀�(tài),會(huì)出現(xiàn)串聯(lián)諧振過電壓使中性點(diǎn)電壓升高,電�(wǎng)中各種正常操作及單相接地以外的各種故障的�(fā)生都可能�(chǎn)生危�(xiǎn)的過電壓。所以電�(wǎng)正常�(yùn)行時(shí),調(diào)節(jié)消弧線圈使其跟蹤電網(wǎng)電容電流的變化有害無�,這也就是電力部門�(guī)定“固定式消弧線圈不能工作在全�(bǔ)償或接近全補(bǔ)償狀�(tài)”的原因。國�(nèi)同類自動(dòng)�(bǔ)償裝置均是隨�(dòng)系統(tǒng),都是在電網(wǎng)尚未�(fā)生接地故障前即將消弧線圈�(diào)節(jié)到全�(bǔ)償狀�(tài)等待接地故障的發(fā)�,這是為了避免出現(xiàn)過高的串�(lián)諧振過電壓而在消弧線圈上串�(lián)一阻尼電阻,將�(wěn)�(tài)諧振過電壓限制到容許的范圍內(nèi),并不能解決暫態(tài)諧振過電壓的問題,另外由于電阻的功率限制,在出現(xiàn)接地故障后必須迅速的切除,這無疑給電網(wǎng)增加了一�(gè)不安全因�。偏磁式消弧線圈不是采用限制串聯(lián)諧振過電壓的方法,而是采用避開諧振�(diǎn)的動(dòng)�(tài)�(bǔ)償方�,根本不讓串�(lián)諧振出現(xiàn),即在電�(wǎng)正常�(yùn)行時(shí),不施加�(lì)磁電�,將消弧線圈�(diào)諧到�(yuǎn)離諧振點(diǎn)的狀�(tài),但�(shí)�(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電容電流的大�,當(dāng)電網(wǎng)�(fā)生單相接地后,瞬�(shí)(約20ms)調(diào)節(jié)消弧線圈�(shí)施補(bǔ)��

�(yōu)�(shì)特征

中性點(diǎn)�(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)�(fā)生單相接地具有以下特征:
(1) 同中性點(diǎn)不接地電�(wǎng)一樣,故障相對(duì)地電壓為�,非故障相對(duì)地電壓升高至線電壓,出現(xiàn)零序電壓,其大于等于電網(wǎng)正常�(yùn)行時(shí)的相電壓,同�(shí)也有零序電流�
(2) 消弧線圈兩端的電壓為零序電壓,消弧線圈的電流IL通過接地故障�(diǎn)和故障線路的故障�,但不通過非故障線��
(3)若系�(tǒng)采用完全�(bǔ)償方�,則系統(tǒng)故障線路和非故障線路的零序電流都是本身的�(duì)地電容電�,電容電流的方向均為母線指向線路,因此無法利用穩(wěn)�(tài)電流的大小和方向來判別故��
(4)�(dāng)系統(tǒng)采用過補(bǔ)償方式時(shí),流過故障線路的零序電流等于本線路對(duì)地電容電流和接地�(diǎn)殘余電流之和,其方向和非故障線路的零序電流一�,仍然是由母線指向線�,且相位一致,因此也無法利用方向的不同來判別故障線路和非故障線�。其次由于過�(bǔ)償度不大,因此也很難像中性點(diǎn)不接地系�(tǒng)那樣,利用零序電流大小的不同來找出故障線路�

�(chǎn)品信�

�(diào)氣隙�
�(diào)氣隙式屬于隨�(dòng)式補(bǔ)償系�(tǒng)。其消弧線圈屬于�(dòng)芯式�(jié)�(gòu),通過移動(dòng)鐵芯改變磁路磁阻�(dá)到連續(xù)�(diào)節(jié)電感的目�。然而其�(diào)整只能在低電壓或無電壓情況下�(jìn)�,其電感�(diào)整范圍上下限之比�2.5�??刂葡到y(tǒng)的電�(wǎng)正常�(yùn)行情況下將消弧線圈調(diào)整至全補(bǔ)償附�,將�100歐電阻串�(lián)在消弧線圈上。用來限制串�(lián)諧振過電�,使�(wěn)�(tài)過電壓數(shù)值在允許范圍�(nèi)(中性點(diǎn)電位升高小于15%的相電壓�。當(dāng)�(fā)生單相接地后,必須在0.2S�(nèi)將電阻短接實(shí)�(xiàn)�(bǔ)�,否則電阻有爆炸的危�(xiǎn)。該�(chǎn)品的主要缺點(diǎn)主要有四條:
1、工作噪音大,可靠性差
�(dòng)芯式消弧線圈由于其結(jié)�(gòu)有上下運(yùn)�(dòng)部件,當(dāng)高電壓實(shí)施其上后,振�(dòng)噪音很大,而且隨著使用�(shí)間的增長,內(nèi)部越來越松動(dòng),噪音越來越�。串�(lián)電阻�3KW�100MΩ。當(dāng)�(bǔ)償電流為50A�(shí),需�250KW容量的電阻才能長期工�,所以在接地�,必須迅速切除電�,否則有爆炸的危�(xiǎn)。這就影響到整�(gè)裝置的可靠��
2、調(diào)節(jié)精度�
由于氣隙微小的變化都能造成電感較大的變�,電�(jī)通過�(jī)械部件調(diào)氣隙的精度遠(yuǎn)�(yuǎn)不夠。用液壓�(diào)節(jié)成本太高
3、過電壓水平�
在電�(wǎng)正常�(yùn)行時(shí),消弧線圈處于全�(bǔ)償狀�(tài)或接近全�(bǔ)償狀�(tài),雖有串�(lián)諧振電阻將穩(wěn)�(tài)諧振過電壓限制在允許范圍�(nèi),但是電�(wǎng)中的各種擾動(dòng)(大電機(jī)投切,非同期合閘,非全相合閘等),使得其瞬態(tài)過電壓危害較為嚴(yán)��
4、功率方向型單相接地選線裝置不能繼續(xù)使用
安裝該產(chǎn)品后,電�(wǎng)中原有的功率方向型單相接地選線裝置不能繼�(xù)使用
�(diào)匝式
該裝置屬于隨�(dòng)式補(bǔ)償系�(tǒng),它同調(diào)氣隙式的區(qū)別是�(dòng)芯式消弧線圈用有載調(diào)匝式消弧線圈取代,這種消弧線圈是用原先的人工調(diào)匝消弧線圈改造而成,即采用有載�(diào)節(jié)開關(guān)改變工作繞組的匝�(shù),達(dá)到調(diào)節(jié)電感的目�。其工作方式同調(diào)氣隙式完全相�,也是采用串�(lián)電阻限制諧振過電�。該裝置同調(diào)氣隙式相�,消除了消弧線圈的高噪音,但是卻犧牲了補(bǔ)償效果,消弧線圈不能連續(xù)�(diào)節(jié),只能離散的分檔�(diào)節(jié),補(bǔ)償效果差,并且同樣具有過電壓水平�,電�(wǎng)中原有方向型接地選線裝置不能使用及串�(lián)的電阻存在爆炸的危險(xiǎn)等缺�(diǎn),另外該裝置比較零亂,它由四部分�(shè)備組成(接地變壓�,消弧線圈、電阻箱、控制柜�,安裝施工比較復(fù)��
�(diào)匝式消弧線圈在電�(wǎng)正常�(yùn)行時(shí),通過�(shí)�(shí)�(cè)量流過消弧線圈電流的幅值,�(jì)算出電網(wǎng)�(dāng)前方式下的對(duì)地電容電�,根�(jù)�(yù)先設(shè)定的最小殘流�,由控制器調(diào)節(jié)有載�(diào)壓分接頭到所需要的�(bǔ)償檔�。當(dāng)�(fā)生接地故障后,補(bǔ)償接地時(shí)的電容電�,使故障�(diǎn)的殘流可以限制在�(shè)定的范圍之內(nèi)�
�(diào)容式
主要是在消弧線圈的二次側(cè)并聯(lián)若干組用可控�(或真空開�(guān))通斷的電容器,用來調(diào)節(jié)二次�(cè)電容的容抗�。根�(jù)阻抗折算原理,調(diào)節(jié)二次�(cè)容抗�,即可以�(dá)到改變一次側(cè)電感電流的要求�
�(diào)可控硅式
�(diào)可控硅式消弧線圈是把高短路阻抗變壓器的一次繞組作為工作繞組接入配電網(wǎng)中性點(diǎn),二次繞組作為控制繞組由2�(gè)反向連接的可控硅短接,調(diào)節(jié)可控硅的�(dǎo)通角�0�180°之間變化,使可控硅的等效阻抗在無窮大至零之間變化,輸出的�(bǔ)償電流就可在零至額定值之間得到連續(xù)無極�(diào)節(jié)??煽毓韫ぷ髟谂c電感串聯(lián)的無電容電路�,其工況既無反峰電壓的威脅,又無電流突變的沖�,因此可靠性得到保�。其特點(diǎn)如下�
�1)、利用可控硅技�(shù),補(bǔ)償電流在0�100%額定電流范圍�(nèi)連續(xù)無級(jí)�(diào)節(jié),實(shí)�(xiàn)大范圍精確補(bǔ)償,還適�(yīng)了配電網(wǎng)不同�(fā)展時(shí)期對(duì)其容量的不同需��
�2�、利用短路阻抗作為工作阻�,伏安特性在0�110%UN范圍�(nèi)保持的線性度,因而可以實(shí)�(xiàn)精確�(bǔ)償�
�3�、該消弧線圈屬于隨調(diào)式,不需要裝�(shè)阻尼電阻,也不會(huì)出現(xiàn)串聯(lián)諧振,既提高了運(yùn)行的可靠�,又簡化了設(shè)備�
�4)發(fā)生單相接地故障后該消弧線圈最�5ms�(nèi)輸出�(bǔ)償電流,從而抑制弧�,防止因弧光引起空氣電離而造成相間短路;同�(shí)它能有效消除相隔�(shí)間很短的連續(xù)多次的單相接地故��
�5�、成套裝置無傳動(dòng)、轉(zhuǎn)�(dòng)�(jī)�(gòu),可靠性高,噪音低,運(yùn)行維�(hù)簡單�
偏磁�
偏磁式消弧線圈不是采用限制串�(lián)諧振過電壓的方法。偏磁式消弧線圈采用交流線圈�(nèi)布置一�(gè)磁化鐵芯�,通過改變施加直流�(lì)磁電流的大小,改變鐵芯的磁導(dǎo),從而達(dá)到改變消弧線圈電抗值的目的。即在電�(wǎng)正常�(yùn)行時(shí),不施加�(lì)磁電�,將消弧線圈�(diào)諧到�(yuǎn)離諧振點(diǎn)的狀�(tài),但�(shí)�(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電容電流的大�,當(dāng)電網(wǎng)�(fā)生單相接地后,瞬�(shí)(約20ms)調(diào)節(jié)消弧線圈�(shí)施補(bǔ)��

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