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文檔簡介
消弧線圈的功能\原理和現(xiàn)狀摘要:由于單相接地電容電流超標會帶來很多危害,工程上多選用消弧線圈對電網(wǎng)進行電容電流補償,補償選用過補償方式。闡述國內(nèi)自動補償消弧線圈的現(xiàn)狀和各種產(chǎn)品的優(yōu)缺點。關(guān)鍵詞:中性點不接地系統(tǒng)單相接地電容電流補償方式接地變壓器消弧線圈一、 問題的提出中性點不接地是指系統(tǒng)中性點對地絕緣。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后,故障相的對地電壓為零,而非故障相的對地電壓上升至線電壓,對地電容電流也將增大到原來的寸3倍,故障相的電容電流又是非故障相對地電容電流的寸3倍,致使故障相電容電流變?yōu)檎G闆r下對地電容電流的3倍。中性點不接地系統(tǒng)當(dāng)發(fā)生單相接地時系統(tǒng)可以帶故障繼續(xù)運行1?2個小時,這段時間可以完成尋找故障地點工作,從而大大降低了運行的成本,可以保證系統(tǒng)連續(xù)不間斷供電,提高了系統(tǒng)供電的可靠性。由于中性點不接地系統(tǒng)具有以上優(yōu)點,因此我國的城市電網(wǎng)及廠礦企業(yè)的6?35kV供電系統(tǒng),大部分為中性點不接地系統(tǒng),該系統(tǒng)大大降低因單相接地故障帶來的損失,提高了供電系統(tǒng)的可靠性,但這種系統(tǒng)在單相接地電流較大時容易產(chǎn)生弧光過電壓和相間短路,給供電設(shè)備造成了極大的危害,為了防止這種危害的方法之一就是在中性點和地之間串接一個消弧線圈。二、 單相接地電容電流超標的危害根據(jù)我國電力行業(yè)標準《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》DL/T620-1997規(guī)定,3-10kV不直接連接發(fā)電機的系統(tǒng)和35kV、66kV系統(tǒng),當(dāng)單相接地故障電容電流不超過下列數(shù)值時應(yīng)采用不接地方式;當(dāng)超過下列數(shù)值又需在接地故障條件下運行時,應(yīng)采用消弧線圈接地方式。1、 3?10kV鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)和所有35kV、66kV系統(tǒng),10A。2、 3?10kV非鋼筋混凝土或非金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng),當(dāng)電壓為3kV和6kV時,30A;當(dāng)電壓為10kV時,20A;當(dāng)電壓為3?10kV,由電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)時,30A。我國的城市電網(wǎng)及廠礦企業(yè)6kV、10kV出線電纜線路的增多,單相接地電容電流急劇增加,當(dāng)系統(tǒng)電容電流超過規(guī)定標準后,將帶來一系列的危害。電網(wǎng)運行經(jīng)驗表明,當(dāng)接地電流小于10A時,帶著接地故障可繼續(xù)運行1?2個小時,不致于發(fā)展為相間短路故障。當(dāng)電容電流大于10A時。將帶來一系列危害,具體表現(xiàn)如下:1、當(dāng)發(fā)生間歇弧光接地時,可能引起高達3.5倍相電壓的弧光過電壓,引起多處絕緣薄弱的地方放電擊穿和設(shè)備瞬間損壞,使中性點不接地系統(tǒng)的高可靠性這一優(yōu)點大受影響。2、配電網(wǎng)的鐵磁諧振過電壓現(xiàn)象比較普遍,時常發(fā)生電壓互感器燒毀事故和熔斷器的頻繁熔斷,嚴重威脅著配電網(wǎng)的安全可靠性。3、 當(dāng)有人誤觸帶電部位時,由于受到大電流的燒灼,加重了對觸電人員的傷害,甚至傷亡。4、 當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地時,電弧不能自滅,很可能破壞周圍的絕緣,發(fā)展成相間短路,造成停電或損壞設(shè)備的事故;因小動物造成單相接地而引起相間故障致使停電的事故也時有發(fā)生。5、 配電網(wǎng)對地電容電流增大后,對架空線路來說,樹線矛盾比較突出,尤其是雷雨季節(jié),因單相接地引起的短路跳閘事故占很大比例。三、 消弧線圈的作用原理消弧線圈的作用是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后,提供感性電流來補償接地故障點的容性電流來減少接地故障殘余電流,使故障相接地電弧兩端電壓的恢復(fù)速度大大降低,從而達到自動熄滅電弧的目的。當(dāng)消弧線圈正確補償時,不僅可以有效的減少產(chǎn)生弧光接地過電壓的機率,還可以有效的抑制過電壓的輻值,同時也最大限度的減小故障點熱破壞作用及接地網(wǎng)的電壓。以下是消弧線圈的三種補償方式:1、 過補償:消弧線圈中的感性電流大于電容電流;2、 全補償:消弧線圈中的感性電流等于電容電流;3、 欠補償:消弧線圈中的感性電流小于電容電流。從發(fā)揮消弧線圈的作用上來看,最好是處于全補償狀態(tài)。但是在電網(wǎng)正常運行時,采用全補償,電網(wǎng)正常工作時三相對地電容不對稱,易產(chǎn)生串聯(lián)諧振,中性點電壓升高。如煤礦6kV或10kV電網(wǎng),當(dāng)消弧線圈處于全補償狀態(tài)時,電網(wǎng)正常穩(wěn)態(tài)運行情況下其中性點位移電壓是未補償電網(wǎng)的10?25倍,這就是通常所說的串聯(lián)諧振過電壓。單相接地電容電流的補償一般均采用過補償方式。在過補償情況下當(dāng)電網(wǎng)線路減少時,不致成為全補償。如果采用欠補償方式,在切除部分線路后可能會造成全補償,從而帶來全補償方式下的危害。四、 自動補償消弧線圈的現(xiàn)狀早期采用人工調(diào)匝式固定補償?shù)南【€圈,稱為固定補償系統(tǒng)。固定補償系統(tǒng)的工作方式是將消弧線圈整定在過補償狀態(tài),其過補程度的大小取決于電網(wǎng)正常穩(wěn)態(tài)運行時不使中性點位移電壓超過相電壓的15%。這種裝置運行在過補償狀態(tài)當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生了事故跳閘或重合等參數(shù)變化時脫諧度無法控制,以致往往運行在不允許的脫諧度下,造成中性點過電壓,三相電壓對稱遭到破壞,可見固定補償方式很難適應(yīng)變動比較頻繁的電網(wǎng),這種系統(tǒng)已逐漸不再使用。取代它的是跟蹤電網(wǎng)電容電流自動調(diào)諧的裝置,這類裝置又分為兩種,一種稱之為隨動式補償系統(tǒng),另一種稱之為動態(tài)補償系統(tǒng)。隨動式補償系統(tǒng)的工作方式是:自動跟蹤電網(wǎng)電容電流的變化,隨時調(diào)整消弧線圈,使其保持在諧振點上,在消弧線圈中串一電阻,增加電網(wǎng)阻尼率,將諧振過電壓限制在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后,控制系統(tǒng)將電阻短接掉,達到最佳補償效果,該補償系統(tǒng)的消弧線圈不能帶高壓調(diào)整。動態(tài)補償系統(tǒng)的工作方式是:在電網(wǎng)正常運行時,調(diào)整消弧線圈遠離諧振點,徹底避免串聯(lián)諧振過電壓和各種諧振過電壓產(chǎn)生的可能性,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地后,瞬間調(diào)整消弧線圈到最佳狀態(tài),使接地電弧自動熄滅。這種補償系統(tǒng)要求消弧線圈能帶高電壓快速調(diào)整,從根本上避免了串聯(lián)諧振產(chǎn)生的可能性。目前,自動補償?shù)南【€圈國內(nèi)主要有三種產(chǎn)品,分別是調(diào)氣隙式、調(diào)匝式和偏磁式。(一)調(diào)氣隙式調(diào)氣隙式屬于隨動式補償系統(tǒng),其消弧線圈屬于動芯式結(jié)構(gòu),通過移動鐵芯改變磁路磁阻達到連續(xù)調(diào)節(jié)電感的目的,其調(diào)整只能在低電壓或無電壓情況下進行,其電感調(diào)整范圍上下限之比為2.5倍??刂葡到y(tǒng)的電網(wǎng)正常運行情況下將消弧線圈調(diào)整至全補償附近,將約100Q電阻串聯(lián)在消弧線圈上。用來限制串聯(lián)諧振過電壓,使穩(wěn)態(tài)過電壓數(shù)值在允許范圍內(nèi)(中性點電位升高小于15%的相電壓)。當(dāng)發(fā)生單相接地后,必須在0.2S內(nèi)將電阻短接實現(xiàn)最佳補償,否則電阻有爆炸的危險。該產(chǎn)品的主要缺點為:1、 工作噪音大,可靠性差動芯式消弧線圈由于其結(jié)構(gòu)有上下運動部件,當(dāng)高電壓實施其上后,振動噪音很大,而且隨著使用時間的增長,內(nèi)部越來越松動,噪音越來越大。串聯(lián)電阻約3kW,100MQ。當(dāng)補償電流為50A時,需要250kW容量的電阻才能長期工作,所以在接地后,必須迅速切除電阻,否則有爆炸的危險。2、 調(diào)節(jié)精度差由于氣隙微小的變化都能造成電感較大的變化,電機通過機械部件調(diào)氣隙的精度遠遠不夠。3、過電壓水平高在電網(wǎng)正常運行時,消弧線圈處于全補償狀態(tài)或接近全補償狀態(tài),雖有串聯(lián)諧振電阻將穩(wěn)態(tài)諧振過電壓限制在允許范圍內(nèi),但是電網(wǎng)中的各種擾動(大電機投切,非同期合閘,非全相合閘等),使得其瞬態(tài)過電壓危害較為嚴重。4、安裝該產(chǎn)品后,電網(wǎng)中原有的功率方向型單相接地選線裝置不能繼續(xù)使用。(二) 調(diào)匝式調(diào)匝式屬于隨動式補償系統(tǒng),它同調(diào)氣隙式的唯一區(qū)別是動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,即采用有載調(diào)節(jié)開關(guān)改變工作繞組的匝數(shù),達到調(diào)節(jié)電感的目的。其工作方式同調(diào)氣隙式完全相同,也是采用串聯(lián)電阻限制諧振過電壓。該裝置同調(diào)氣隙式相比,消除了消弧線圈的高噪音,但是卻犧牲了補償效果,消弧線圈不能連續(xù)調(diào)節(jié),只能離散的分檔調(diào)節(jié),補償效果差,并且同樣具有過電壓水平高,電網(wǎng)中原有方向型接地選線裝置不能使用及串聯(lián)的電阻存在爆炸的危險等缺點,另外該裝置比較零亂,它由接地變壓器、消弧線圈、電阻箱、控制柜四部分設(shè)備組成,施工安裝比較復(fù)雜。(三)
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