消弧消諧裝置與接地變

接地變的作用接地變壓器簡稱接地變，根據(jù)填充介質(zhì)，接地變可分為油式和干式；根據(jù)相數(shù)，接地變可分為三相接地變和單相接地變。

三相接地變：接地變壓器的作用是在系統(tǒng)為△型接線或Y型接線，中性點無法引出時，引出中性點用于加接消弧線圈或電阻，此類變壓器采用Z型接線（或稱曲折型接線），與普通變壓器的區(qū)別是，每相線圈分成兩組分別反向繞在該相磁柱上，這樣連接的好處是零序磁通可沿磁柱流通，而普通變壓器的零序磁通是沿著漏磁磁路流通，所以Z型接地變壓器的零序阻抗很?。?0Ω左右），而普通變壓器要大得多。按規(guī)程規(guī)定，用普通變壓器帶消弧線圈時，其容量不得超過變壓器容量的20%。Z型變壓器則可帶90%～100%容量的消弧線圈，接地變除可帶消弧圈外，也可帶二次負載，可代替所用變，從而節(jié)省投資費用。

單相接地變：單相接地變主要用于有中性點的發(fā)電機、變壓器的中性點接地電阻柜，以降低電阻柜的造價和體積。

擴展閱讀：我國電力系統(tǒng)中，的6kV、10kV、35kV電網(wǎng)中一般都采用中性點不接地的運行方式。電網(wǎng)中主變壓器配電電壓側(cè)一般為三角形接法，沒有可供接地電阻的中性點。當中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，線電壓三角形仍然保持對稱，對用戶繼續(xù)工作影響不大，并且電容電流比較小（小于10A）時，一些瞬時性接地故障能夠自行消失，這對提高供電可靠性，減少停電事故是非常有效的。

但是隨著電力事業(yè)日益的壯大和發(fā)展，這中簡單的方式已不在滿足現(xiàn)在的需求，現(xiàn)在城市電網(wǎng)中電纜電路的增多，電容電流越來越大（超過10A），此時接地電弧不能可靠熄滅，就會產(chǎn)生以下后果。

1）單相接地電弧發(fā)生間歇性的熄滅與重燃，會產(chǎn)生弧光接地過電壓，其幅值可達4U（U為正常相電壓峰值）或者更高，持續(xù)時間長，會對電氣設(shè)備的絕緣造成極大的危害，在絕緣薄弱處形成擊穿；造成重大損失。

2）由于持續(xù)電弧造成空氣的離解，破壞了周圍空氣的絕緣，容易發(fā)生相間短路。

3）產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓，容易燒壞電壓互感器并引起避雷器的損壞甚至可能使避雷器爆炸。這些后果將嚴重威脅電網(wǎng)設(shè)備的絕緣，危及電網(wǎng)的安全運行。

為了防止上述事故的發(fā)生，為系統(tǒng)提供足夠的零序電流和零序電壓，使接地保護可靠動作，需人為建立一個中性點，以便在中性點接入接地電阻。接地變壓器（簡稱接地變）就在這樣的情況下產(chǎn)生了。接地變就是人為制造了一個中性點接地電阻，它的接地電阻一般很?。ㄒ话阋笮∮?歐）。另外接地變有電磁特性，對正序負序電流呈高阻抗，繞組中只流過很小的勵磁電流。由于每個鐵心柱上兩段繞組繞向相反，同心柱上兩繞組流過相等的零序電流呈現(xiàn)低阻抗，零序電流在繞組上的壓降很小。即當系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，在繞組中將流過正序、負序和零序電流，該繞組對正序和負序電流呈現(xiàn)高阻抗，而對零序電流來說，由于在同一相的兩繞組反極性串聯(lián)，其感應(yīng)電動勢大小相等，方向相反，正好相互抵消，因此呈低阻抗。由于很多接地變只提供中性點接地小電阻，而不需帶負載，所以很多接地變就是屬于無二次的。接地變在電網(wǎng)正常運行時，接地變相當于空載狀態(tài)。但是，當電網(wǎng)發(fā)生故障時，只在短時間內(nèi)通過故障電流。中性點經(jīng)小電阻接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，高靈敏度的零序保護判斷并短時切除故障線路，接地變只在接地故障至故障線路零序保護動作切除故障線路這段時間內(nèi)起作用，中性點接地電阻和接地變才會通過零序電流。

根據(jù)上述分析，接地變的運行特點是；長時空載，短時過載。

接地變是人為的制造一個中性點，用來連接接地電阻。當系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，對正序負序電流呈高阻抗，對零序電流呈低阻抗性使接地保護可靠動作。

接地變專為消弧線圈所設(shè)，一般消弧線圈裝設(shè)在小電流接地系統(tǒng)的變壓器三角形側(cè)，用來補償電網(wǎng)單相接地時的接地電容電流。但變壓器的三角形側(cè)沒有中性點，接地變就是為安裝消弧線圈提供人為中性點的。

我國電力系統(tǒng)中，的6kV、10kV、35kV電網(wǎng)中一般都采用中性點不接地的運行方式。電網(wǎng)中主變壓器配電電壓側(cè)一般為三角形接法，沒有可供接地電阻的中性點。當中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，線電壓三角形仍然保持對稱，對用戶繼續(xù)工作影響不大，并且電容電流比較?。ㄐ∮?0A）時，一些瞬時性接地故障能夠自行消失，這對提高供電可靠性，減少停電事故是非常有效的。由于該運行方式簡單、投資少，所以在我國電網(wǎng)初期階段一直采用這種運行方式，并起到了很好的作用。但是隨著電力事業(yè)日益的壯大和發(fā)展，這中簡單的方式已不在滿足現(xiàn)在的需求，現(xiàn)在城市電網(wǎng)中電纜電路的增多，電容電流越來越大（超過10A），此時接地電弧不能可靠熄滅，就會產(chǎn)生以下后果。

1），單相接地電弧發(fā)生間歇性的熄滅與重燃，會產(chǎn)生弧光接地過電壓，其幅值可達4U（U為正常相電壓峰值）或者更高，持續(xù)時間長，會對電氣設(shè)備的絕緣造成極大的危害，在絕緣薄弱處形成擊穿；造成重大損失。

2），由于持續(xù)電弧造成空氣的離解，撥壞了周圍空氣的絕緣，容易發(fā)生相間短路；

3），產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓，容易燒壞電壓互感器并引起避雷器的損壞甚至可能使避雷器爆炸；

這些后果將嚴重威脅電網(wǎng)設(shè)備的絕緣，危及電網(wǎng)的安全運行。為了防止上述事故的發(fā)生，為系統(tǒng)提供足夠的零序電流和零序電壓，使接地保護可靠動作，需人為建立一個中性點，以便在中性點接入接地電阻。為了解決這樣的辦法。接地變壓器（簡稱接地變）就在這樣的情況下產(chǎn)生了。接地變就是人為制造了一個中性點接地電阻，它的接地電阻一般很?。ㄒ话阋笮∮?歐）。

另外接地變有電磁特性，對正序負序電流呈高阻抗，繞組中只流過很小的勵磁電流。由于每個鐵心柱上兩段繞組繞向相反，同心柱上兩繞組流過相等的零序電流呈現(xiàn)低阻抗，零序電流在繞組上的壓降很小。也既當系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，在繞組中將流過正序、負序和零序電流。該繞組對正序和負序電流呈現(xiàn)高阻抗，而對零序電流來說，由于在同一相的兩繞組反極性串聯(lián)，其感應(yīng)電動勢大小相等，方向相反，正好相互抵消，因此呈低阻抗。

接地變的工作狀態(tài)，由于很多接地變只提供中性點接地小電阻，而不需帶負載。所以很多接地變就是屬于無二次的。接地變在電網(wǎng)正常運行時，接地變相當于空載狀態(tài)。但是，當電網(wǎng)發(fā)生故障時，只在短時間內(nèi)通過故障電流，中性點經(jīng)小電阻接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，高靈敏度的零序保護判斷并短時切除故障線路，接地變只在接地故障至故障線路零序保護動作切除故障該產(chǎn)品在系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時，將弧光接地轉(zhuǎn)化為金屬性接地，徹底消除了弧光接地過電壓，考慮到柜內(nèi)具有電壓互感器，因而該DXH還可作為PT柜，根據(jù)用戶需要可增加了消諧、PT切換等PT柜的功能，另外，還可配備內(nèi)置選線。上述功能使得DXH具備了消弧、消諧、PT切換及選線的作用，由于一機多能，節(jié)約了現(xiàn)場寶貴的空間。產(chǎn)品特點正常運行時微機控制器不斷檢測PT提供的電壓信號，一旦系統(tǒng)發(fā)生PT斷線、單相金屬接地或單相弧光接地時，PT輔助繞組（開口三角）的電壓立即由低電平轉(zhuǎn)為高電平，微機控制器啟動中斷，并根據(jù)PT二次電壓的變化，判斷故障類型和相別。如果是PT單相斷線故障，則裝置輸出開關(guān)量接點信號；如果是單相金屬性接地故障，則裝置輸出開關(guān)量接點信號，也可根據(jù)用戶要求由微機控制器向真空接觸器發(fā)出動作命令；如果是單相弧光接地故障，則微機控制器向真空接觸器發(fā)出動作命令，真空接觸器快速動作將不穩(wěn)定的弧光接地轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的金屬性接地；在上述故障發(fā)生時，裝置輸出開關(guān)量接點信號，同時可通過RS485接口與微機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳。對于中性點不直接接地系統(tǒng)加裝DXH后：在發(fā)生弧光接地時，裝置內(nèi)故障相的真空接觸器可在30ms內(nèi)合閘，將弧光接地轉(zhuǎn)化為金屬性接地，不僅使故障點的電弧立即熄滅，同時也徹底消除了弧光接地過電壓；本裝置的保護功能不受電網(wǎng)大小和運行方式的影響；裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，適用于供、用電企業(yè)的中性點不直接接地電網(wǎng)。本裝置具有較高的性價比，能取代消弧線圈及其配套設(shè)備、電壓互感器柜及其保護裝置以及小電流接地選線裝置，節(jié)約現(xiàn)場的安裝空間。配有小電流選線的DXH，能夠迅速準確查找出單相接地故障線路，對防止事故的進一步擴大，減輕運行維護人員的工作量有重要意義。保護功能全，裝置具有消弧、消諧、PT切換、及內(nèi)部與外部各類過電壓保護功能，還可加配內(nèi)置小電流選線；微機控制器微機控制器根據(jù)電壓互感器提供的信號，判斷故障類別（PT斷線、金屬接地、弧光接地）和相別，向控制室或上位機發(fā)出故障信號，當發(fā)生弧光接地時，在20ms之后向故障相真空接觸器發(fā)出動作命令。高壓隔離開關(guān)用來控制裝置的投運和退出，在裝置需要檢修或調(diào)試時，與系統(tǒng)隔離并形成明顯的斷開點。高壓限流熔斷器FU在出現(xiàn)兩相短路、由于裝置內(nèi)部故障或人員誤接線等原因?qū)е峦ㄟ^本裝置兩相接地短路時，可在1～2ms之內(nèi)快速實現(xiàn)截流，并將裝置退出，避免造成兩相短路的后果。電壓互感器PT為系統(tǒng)中的保護及計量設(shè)備提供電壓信號，為裝置提供被保護系統(tǒng)的二次電壓和輔助二次電壓信號。若選用了我公司的專用PT，還可最大可能地避免鐵磁諧振。交流快速真空接觸器在接到微機控制器的動作命令后的10ms之內(nèi)故障相完成合閘動作，使弧光接地故障快速轉(zhuǎn)化為金屬性接地。三相組合式過電壓保護器TBP將相對地和相與相之間的各種過電壓限制在設(shè)備絕緣允許的較低的水平。零序CT和接地電流表在裝置動作時，通過接地電流表可較準確地讀出系統(tǒng)的接地電容電流。我國10KV的三相供電系統(tǒng)是不接地的，為了防止發(fā)生單相接地故障時間歇電容電流引起電弧在線路中引起振蕩，造成事故的擴大，就采用接地變壓器給系統(tǒng)造一個人為的中性點，接地變壓器一般采用Z接法，接地變壓器的中性點連接消弧線圈，消弧線圈接地，發(fā)生單相接地時，利用消弧線圈的感性電流抵消線路的電容電流，這樣系統(tǒng)就可以帶故障運行2小時，以便查找并消除故障。

所以接地變壓器與消弧線圈是兩個不同的設(shè)備，消弧線圈實際上就是一個大電感，它一端接在接地變壓器的后面，一端接地，兩者配合使用。

消弧線圈兩端并聯(lián)中電阻，通過對并聯(lián)電阻的短時投入，來提高單相接地故障的正確選線率。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，由于消弧線圈的補償使單相接地故障受到限制，在穩(wěn)定接地后由計算機控制裝置短時投入并聯(lián)中值電阻進行選線。在并聯(lián)電阻投入的時間內(nèi)（幾個周波即可），零序電流信號差異相當顯著，特別是故障線路的零序電流將會明顯的增大，選線裝置可以正確的選出故障路線。消弧消諧過電壓保護裝置（消弧消諧柜）的缺陷1、只能用于線路消弧。

只能用于電容電流﹤30a的系統(tǒng)線路消弧，工頻過電壓小于線電壓的1.1倍；暫態(tài)過電壓是相電壓的3.5倍。電容電流﹥30a不能使用故障相接地消弧方法。

2、不能用于電容電流﹥30a的系統(tǒng)。

電容電流﹥30a的系統(tǒng)x0/x1會落在（-20，-1）之間，單相金屬性接地，健全相工頻電壓也會很高，系統(tǒng)無法承受。

6、100ms以上時間才能實現(xiàn)消弧，數(shù)據(jù)采集要10ms以上，判斷運算及中間繼電器響應(yīng)時間20ms以上，接觸器動作合閘時間80ms以上，因此100ms以上時間才能實施消弧，而不是其說明書上的30ms，30ms是給接觸器合閘信號的時間。

7、影響系統(tǒng)運行方式，故障相接地消弧方法消弧時是一種病態(tài)運行狀態(tài)。8、主要是消弧功能，其過電壓保護是避雷器，消諧是在pt開口加裝小電阻。消諧裝置可以：

1、不受系統(tǒng)運行方式改變的影響，系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時，裝置在30～40ms動作，故障相對地電壓被限制在故障點絕緣強度以下，故障點不再擊穿電弧立刻熄滅；故障點電容電流轉(zhuǎn)移到裝置流回系統(tǒng)，故障點電容電流為零。

2、系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)，可有效限制弧光接地過電壓，可長時間運行以方便用戶轉(zhuǎn)移負荷后再處理故障線路。

3、健全相對地電壓小于線電壓，有利于長時間運行。

4、退出消弧阻抗的同時投入泄放阻抗，防止了為判斷是否是瞬間故障或排除故障后，退出消弧阻抗時產(chǎn)生的過電壓和鐵磁諧振。

5、區(qū)分單相接地和系統(tǒng)諧振，兩種消諧方式保障系統(tǒng)安全運行。其一，裝置在弧光接地投入阻抗使ωl<<1/ωc，系統(tǒng)不會發(fā)生弧光接地諧振；其二，非接地故障引起的系統(tǒng)諧振，在電壓互感器pt的開口三角投入小電阻實施消諧。6、組合式過電壓保護器ubv，限制相與相、相與地之間過電壓在3.5倍以內(nèi)，特別能將大幅值雷擊電流的過電壓限制在3.5倍以內(nèi)。7、輸電線路和pt一、二次斷線的判斷。8、備有以太網(wǎng)微機通訊接口，進行數(shù)據(jù)通訊。9、可以增加選線裝置，迅速查找故障線路。10、可以區(qū)分內(nèi)、外部單相接地，對于外部單相接地，裝置不動作。

至于接地電容電流較大，可以利用接地變?nèi)藶樘峁┮粋€接地點。35kv電力系統(tǒng)一般都采用中性點不接地的運行方式。電網(wǎng)中主變壓器配電電壓側(cè)一般為三角形接法，沒有可供接地電阻的中性點。當中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，線電壓三角形仍然保持對稱，對用戶繼續(xù)工作影響不大，并且電容電流比較小（小于10a）時，一些瞬時性接地故障能夠自行消失，這對提高供電可靠性，減少停電事故是非常有效的。由于該運行方式簡單、投資少，所以在我國電網(wǎng)初期階段一直采用這種運行方式，并起到了很好的作用。但是隨著電力事業(yè)日益的壯大和發(fā)展，這中簡單的方式已不在滿足現(xiàn)在的需求，現(xiàn)在城市電網(wǎng)中電纜電路的增多，電容電流越來越大（超過10a），此時接地電弧不能可靠熄滅，就會產(chǎn)生以下后果。

1）單相接地電弧發(fā)生間歇性的熄滅與重燃，會產(chǎn)生弧光接地過電壓，其幅值可達4u（u為正常相電壓峰值）或者更高，持續(xù)時間長，會對電氣設(shè)備的絕緣造成極大的危害，在絕緣薄弱處形成擊穿；造成重大損失。

2）由于持續(xù)電弧造成空氣的離解，撥壞了周圍空氣的絕緣，容易發(fā)生相間短路；

3），產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓，容易燒壞電壓互感器并引起避雷器的損壞甚至可能使避雷器爆炸；這些后果將嚴重威脅電網(wǎng)設(shè)備的絕緣，危及電網(wǎng)的安全運行。

為了防止上述事故的發(fā)生，為系統(tǒng)提供足夠的零序電流和零序電壓，使接地保護可靠動作，需人為建立一個中性點，以便在中性點接入接地電阻。為了解決這樣的辦法。接地變壓器（簡稱接地變）就在這樣的情況下產(chǎn)生了。消弧線圈接地方式的優(yōu)點

降低故障點的殘流，有利于接地電弧的熄滅；

避免了長時間燃弧而導(dǎo)致相間弧光短路。

消弧線圈接地方式的缺點是：

容易產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓和虛幻接地現(xiàn)象；

放大了變壓器高壓側(cè)到低壓側(cè)的傳遞過電壓；

使小電流選線裝置靈敏度降低甚至無法選線；

用電感電流去補償電容電流時，對于弧光接地時的高頻分量部分無法抵消，因而并不能有效地限制弧光接地過電壓；

目前國外對3∽35kV中壓電網(wǎng)采取中性點直接接地的方式，國內(nèi)也有少數(shù)城區(qū)電網(wǎng)采取了經(jīng)小電阻接地的方式。雖然抑制了弧光接地過電壓，克服了消弧線圈存在的問題，但犧牲了對用戶供電的可靠性。這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，人為增加短路電流使斷路器跳閘，不論負荷性質(zhì)及重要性，也不管是金屬性接地還是弧光接地，一律切除故障線路。使并不存在弧光接地過電壓危害的金屬性接地故障線路也被切除，擴大了停電范圍。由于加大了故障電流，發(fā)生弧光接地時會加劇故障點的燒損。

為什么要進行消弧消諧？·弧光接地的危害我國的3~35kV電力系統(tǒng)大多采用中性點非直接接地系統(tǒng)，在這種電網(wǎng)系統(tǒng)中，按我國現(xiàn)有的運行規(guī)程規(guī)定，當非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，允許繼續(xù)運行兩小時，如經(jīng)上級有關(guān)部門批準，還可以延長。單相接地故障時分為兩類，單相金屬性直接接地和弧光接地，如系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地，則過電壓可達3.5倍的相電壓，在這樣高的過電壓長期持續(xù)作用下，必然造成絕緣的積累性損傷，在正常相造成絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，進而形成相間短路事故?！鹘y(tǒng)的解決方式為了解決弧光接地過電壓問題，國內(nèi)大多采用消弧線圈或自動跟蹤消弧線圈補償接地的方法，即在電網(wǎng)中裝設(shè)消弧線圈，當系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地時，利用消弧