有关消弧线圈和消弧消谐及过电压保护装置探讨

有关消弧线圈和消弧消谐及过电压保护装置探讨

付强

付强

（国网宁夏电力有限公司固原供电公司宁夏固原756000）

摘要：长期以来，我国6～35KV（含66KV）的电网大多采用中性点不接地的运行方式。此类运行方式的电网在发生单相接地时，故障相对地电压降为零，非故障相的对地电压将升高到线电压（UL），但系统的线电压维持不变。因此国家标准规定这类电网在发生单相接地故障后允许短时间（2小时）带故障运行，所以大大提高了该类电网的供电的可靠性。现有的运行规程规定：“中性点非有效接地系统发生单相接地故障后，允许运行两小时”，但规程未对“单相接地故障”的概念加以明确界定。如果单相接地故障为金属性接地，则故障相的电压降为零，其余两健全相对地电压升高至线电压，这类电网的电气设备在正常情况下都应能承受这种过电压而不损坏。但是，如果单相接地故障为弧光接地，则会在系统中产生最高值达3.5倍相电压的过电压，这样高的过电压如果数小时作用于电网，势必会造成电气设备内绝缘的积累性损伤，如果在健全相的绝缘薄弱环节造成绝缘对地击穿，将会引发成相间短路的重大事故。

关键词：消弧线圈；消弧消谐；过电压保护装置

1消弧线圈的优点和缺点

消弧线圈的优点包括降低了故障点残流，有利于接地电弧的熄灭；避免了长时间燃弧而导致相间弧光短路；对于金属性接地，系统可带故障运行两小时，减少了跨步电压差。消弧线圈的缺点包括容易产生串联谐振过电压和虚幻接地现象；放大了变压器高压侧到低压侧的传递过电压；使小电流选线装置灵敏度降低甚至无法选线；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部分无法抵消，因此不能有效地限制弧光接地过电压。

2保护装置特点

消弧消谐选线及过电压保护装置，是为了迅速消除中性点非直接接地系统弧光接地及谐振过电压，利用微机控制、金属氧化物非线性元件组成的过电压保护及单相高压真空接触器等元件组成的一套自动控制系统，完成对系统电压的实时监控。

2.1金属氧化物非线性元件组成的过电压保护器JPT

JPT三相组合式过电压保护器与现有的各种过电压保护器相比，其保护值较有较高的承受暂态过电压的能力，能在后续保护装置动作前，对系统出现的高幅值弧光接地起始的暂态过电压进行有效的限制，是装置中限制各类过电压的第一器件。

2.2可分相控制的消弧高压真空接触器KA-KD

装置中的执行部件，正常运行时均处于断开状态，各相高压真空接触器操作回路相互闭锁，根据微机综合控制器的指令分、合，完成消弧功能。

2.3高能限压器XYQ

限制故障相的恢复电压，吸收接地引起的电磁能量，减缓系统振荡，使接地点因弧道上的恢复电压的限制，不能再次击穿重燃而自熄，达到消弧目的。

2.4高压限流熔断器FU1

高压限流熔断器是整个装置的后备保护器件，用来防止短路事故，具有开断迅速、开断容量大的特点。

2.5消谐组件

由消谐接触器和大功率电阻组成，受微机综合控制器的控制，完成消谐功能。

2.6微机综合控制器JWK

多功能微机控制器是装置的技术核心部件，采用新一代芯片，工作稳定可靠；采用先进的开关电源供电，抗干扰能力强；具有测量、显示、运算、通讯和控制功能，采用大屏幕汉字液晶显示，具有良好的人机交互。它根据电压互感器TV提供的三相电压Ua、Ub、Uc和开口三角电压U0的瞬时值的变化，判定接地的性质和接地相，发出相应的指令控制高压真空接触器的接通、断开。控制器设有RS-485串行接口，作为综合自动化系统的一个子站。

2.7电压互感器TV

将系统一次电压转换为微机综合控制器能够接受的信号电压，对系统运行进行状态检测。

当被保护的系统发生接地或谐振故障时，微机综合控制器根据电压互感器提供的三相电压和开口三角电压的瞬时值变化，判定故障的性质，发出相应的指令和信号。如果发生的故障是不稳定电弧接地，微机综合控制器在判定接地的相别后，发出指令，令故障相的高压真空接触器K（A或B或C）闭合，将高能限压器接入接地相，限制故障相的恢复电压，吸收接地引起的电磁能量，减缓系统振荡，使恢复电压不能再次击穿故障点而熄弧。

当检测系统三相电压为正常值时，再延时1s后，令高压真空接触器K（A或B或C）断开，系统恢复正常运行。如果发生的故障是稳定电弧接地，微机综合控制器在判定接地的相别后，令故障相和接地的高压真空接触器KD同时闭合，使系统由稳定性的弧光接地快速转变成稳定的金属性直接接地，故障相电压降为零，电弧消失。数秒钟后，先令接地的高压真空接触器KD断开，这时在故障相接入高性能限压器，若故障消失，说明这一电弧接地故障是因过电压冲击引起的瞬时性接地故障，系统恢复正常运行。如果接触器KD断开后，系统再次在原故障相出现稳定电弧接地。装置认定此故障为永久性的电弧接地故障。于是再次闭合故障相和接地的高压真空接触器KD，等待值班人员或微机选线处理。如果发生的故障是金属性的直接接地或是TV断线故障，装置只发出指示信号，等待值班人员或微机选线处理。如果发生的故障是分频谐振，瞬时将母线上的电压互感器的开口三角绕组短接，如果发生高频或工频谐振，瞬时在母线上的电压互感器的开口三角绕组接入电阻，装置中还加装了高压限流熔断器作为后备保护，防止装置本体故障影响系统安全。装置中的过电压保护器将系统出现的过电压限制到较低的水平。装置中的隔离开关主要用于保证柜内电气设备检修工作的安全，在需要检修的设备部分与带电部分之间形成明显的绝缘间隔，以便工作人员可以安全的检修电气设备，而不致影响其他部分的工作。

装置具有以下功能：能够快速消除间隙性弧光接地故障，抑制间隙性弧光接地过电压，防止事故的进一步扩大，降低线路的事故跳闸率；能够快速有效地限制各种谐振过电压，防止长时间的谐振过电压对系统绝缘结构的加速老化，防止谐振过电压对电网中装设的避雷器以及小感性负载的影响，增加系统运行的安全可靠性，延长系统设备的使用寿命；能将大气过电压和操作过电压限制到较低的电压水平，保证了电网及电气设备的绝缘安全，使因过电压引起的事故大为减少；能够迅速准确查找单相接地故障线路；能够大量减轻维护人员的工作。装置中的电压互感器，替代了传统的消弧线圈、一、二次消谐器，小电流接地选线装置。装置采用开关柜外型、体积小、功能全、自动化程度高，安装方便。在中性点不接地电网中使用，可防止绝缘故障。因此其保护性能不受电网运行方式的改变和电网扩大的影响。可有效防止电机的内绝缘因过电压的多次或长时间作用出现累积效应而降低。微机消弧消谐选线及过电压保护装置投入运行时间不长，主要应用在35kV变电站系统，到目前为止，35kV固河变电站发生10kV系统接地时，系统均能正确反应动作，但仍需在实际运行中积累经验，不断完善，以适应不同供电系统要求。

3结语

伴随着科技进步和发展，人们科学认识的提高，围绕消弧线圈作用更加完善，从而充实新的内容。更好的解决生产遇到的问题。

参考文献：

[1]陆坤.浅析消弧线圈的作用、消弧消谐及过电压保护[J].商业文化（下半月）.2011.

[2]贾二军.消弧线圈和消弧消谐及过电压保护装置[J].内蒙古石油化工.2008.

[3]管蓉.消弧消谐装置及过电压保护装置在电厂设计中的应用[J].能源研究与利用.2010.

作者简介：

付强（1988.3.26）性别男，籍贯河南漯河，回族，大学本科，职称工程师，研究方向继电保护及自动化。