消弧及选线介绍V4

1、徐州润泽电气有限公司徐州润泽电气有限公司电气安全与智能电气研究所电气安全与智能电气研究所徐州和纬信电科技有限公司徐州和纬信电科技有限公司电网模型：假设电网三相对称，忽略电网对地绝缘电阻，电网模型：假设电网三相对称，忽略电网对地绝缘电阻，只考虑电网对地电容。只考虑电网对地电容。电网正常时：三相电压对称，三相经对地电容流入大地的电网正常时：三相电压对称，三相经对地电容流入大地的电流相量和为零，即没有电流在地中流动。各相对地电压电流相量和为零，即没有电流在地中流动。各相对地电压等于相电压。等于相电压。发生单相接地时，接地相对地电压为零，而非故障相对地发生单相接地时，接地相对地电压为零，而非故障相对地

2、电压变为线电压。因而容易造成两相短路。电压变为线电压。因而容易造成两相短路。单相接地电流与电网电压和电网对地电容有关。单相接地电流与电网电压和电网对地电容有关。CBCACBCACEUCjCUjCUjIII3)()(.CUIE3 当发生金属性接地时，接地故障相对地电压为零。当发生金属性接地时，接地故障相对地电压为零。 中性点对地的电压上升到相电压，且与接地相的电中性点对地的电压上升到相电压，且与接地相的电源电压相位相反。源电压相位相反。 非故障相对地电压由相电压升高为线电压。非故障相对地电压由相电压升高为线电压。 三相的线电压仍保持对称且大小不变，对电力用户三相的线电压仍保持对称且大小不变，对电

3、力用户接于线电压的设备的工作并无影响，无须立即中断接于线电压的设备的工作并无影响，无须立即中断对用户供电。对用户供电。 单相接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流单相接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流的三倍，为容性电流。的三倍，为容性电流。 严禁严禁井下配电变压器中性点直接接地。井下配电变压器中性点直接接地。严禁严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。机直接向井下供电。 我国煤矿地面变电所一般采用我国煤矿地面变电所一般采用中性点不中性点不接地系统接地系统或或中性点经消弧线圈接地的系统中性点经消弧线圈接地的系统。序序号号中性点接地中性点接

4、地比较项目比较项目 方方式式不接地不接地 经电阻经电阻接地接地经全补偿消弧线圈接地经全补偿消弧线圈接地随调式随调式预调式预调式1单相接地电流大单相接地电流大小小大大大大接地初期大，接地初期大，补偿跟踪后小补偿跟踪后小小小2人身触电危险性人身触电危险性大大大大减小（与补偿减小（与补偿速度有关）速度有关）减小减小3单相电弧接地过单相电弧接地过电压电压最高最高低低较高，过电压较高，过电压概率小概率小低，过电压概低，过电压概率小率小4单相接地保护实单相接地保护实现现易易易易难难难难5铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压高高低低初期高初期高跟踪后低跟踪后低低低6保护接地安全性保护接地安全性危险危险危险危险安全安

5、全安全安全 该方法一般将系统运行方式由并列运该方法一般将系统运行方式由并列运行改为分列运行，相当于将行改为分列运行，相当于将635kV大系大系统分为统分为2个或多个小系统，一般适用于电网个或多个小系统，一般适用于电网规模不大，且从经济上考虑具备分列运行规模不大，且从经济上考虑具备分列运行条件的系统。条件的系统。 该方法采用该方法采用6kV隔离变压器，将隔离变压器，将635kV大系统从根本上分隔为多个接地小系大系统从根本上分隔为多个接地小系统，该方法因为采用隔离变压器，造价较统，该方法因为采用隔离变压器，造价较高，损耗加大，且系统的运行方式不灵活高，损耗加大，且系统的运行方式不灵活，同时会造成系

6、统构造复杂化。，同时会造成系统构造复杂化。 原理：原理：单相接地电流主要是电容电流。如果能够在发生单相单相接地电流主要是电容电流。如果能够在发生单相接地时用电感电流部分或全部抵消掉电容电流，则单相接地接地时用电感电流部分或全部抵消掉电容电流，则单相接地电流将大减小。电流将大减小。 消弧线圈：消弧线圈：消弧线圈是一个可调电感线圈，线圈的电阻很小消弧线圈是一个可调电感线圈，线圈的电阻很小（消耗功率小），电抗很大（保证对地绝缘水平），电抗值（消耗功率小），电抗很大（保证对地绝缘水平），电抗值改变可采用多种方法。改变可采用多种方法。 消弧线圈补偿原理：消弧线圈补偿原理：发发生单相接地故障时，通过生单相

7、接地故障时，通过消弧线圈使接地处流过一消弧线圈使接地处流过一个与容性接地电流相反的个与容性接地电流相反的感性电流，从而减小、甚感性电流，从而减小、甚至抵消接地电流，消除接至抵消接地电流，消除接地电弧引发的问题，提高地电弧引发的问题，提高供电可靠性供电可靠性。消弧线圈的补偿方式：消弧线圈的补偿方式：固定欠补偿固定欠补偿电感电流小于接地电容电流，单相接地时接地电流为容性。电感电流小于接地电容电流，单相接地时接地电流为容性。因线路停电或系统频率降低等原因使接地电流减少，可能因线路停电或系统频率降低等原因使接地电流减少，可能出现完全补偿。故一般也不采用。出现完全补偿。故一般也不采用。固定全补偿固定全补

8、偿消弧线圈提供的电感电流等于接地电容电流，接地处电流消弧线圈提供的电感电流等于接地电容电流，接地处电流为为0。易满足谐振条件，形成串联谐振，产生过电压。易满足谐振条件，形成串联谐振，产生过电压。固定过补偿固定过补偿电感电流大于接地电流，单相接地电流为感性。电感电流大于接地电流，单相接地电流为感性。固定过补偿方式在电网中得到广泛使用。但过补偿程度要固定过补偿方式在电网中得到广泛使用。但过补偿程度要合适。合适。自动跟踪补偿自动跟踪补偿时刻跟踪电网电容电流变化，调节电感量，达到预设补偿时刻跟踪电网电容电流变化，调节电感量，达到预设补偿量，一般设定为跟踪全补偿方式。量，一般设定为跟踪全补偿方式。自动跟

9、踪补偿消弧线圈在目前电网中占据主要地位。自动跟踪补偿消弧线圈在目前电网中占据主要地位。预调式：预调式：是指电网无接地故障情况下，消弧线圈预先自动调是指电网无接地故障情况下，消弧线圈预先自动调谐到合理补偿位置。一般需加装阻尼电阻，以保证中性点谐到合理补偿位置。一般需加装阻尼电阻，以保证中性点位移电压不大于额定相电压的位移电压不大于额定相电压的15。随调式：随调式：是指电网无接地故障情况下，消弧线圈处于欠补偿是指电网无接地故障情况下，消弧线圈处于欠补偿状态，在电网发生单相接地故障时，消弧线圈自动调谐到状态，在电网发生单相接地故障时，消弧线圈自动调谐到合理补偿位置。不需阻尼电阻，但接地瞬间无法达到全

10、补合理补偿位置。不需阻尼电阻，但接地瞬间无法达到全补偿。偿。有档调节：有档调节：调节精度低，残流大，一般有调匝式、调容式。调节精度低，残流大，一般有调匝式、调容式。无级调节：无级调节：调节精度高，残流小，一般有调感式、偏磁式。调节精度高，残流小，一般有调感式、偏磁式。 采用改变消弧线圈二次侧低压电感电流采用改变消弧线圈二次侧低压电感电流的方法来调节消弧线圈的电感电流。以实现的方法来调节消弧线圈的电感电流。以实现电感的连续可调。电感的连续可调。 所需设备：三相五柱消弧线圈、电抗器、所需设备：三相五柱消弧线圈、电抗器、阻尼电阻箱、壳体。阻尼电阻箱、壳体。 调节方式：无级调节、预调节。调节方式：无级

11、调节、预调节。 优点：连续无级可调、调节精度高。优点：连续无级可调、调节精度高。 缺点：单体容量超过缺点：单体容量超过80A，体积过大。，体积过大。额定电流（A）额定电压（V）干式结构三相自动跟踪补偿消弧线圈XBSG-6(10)/50 XBSG系列消弧线圈工作原理图系列消弧线圈工作原理图L：三相五柱消弧线圈；：三相五柱消弧线圈；L1、L2：低压电抗器；：低压电抗器；RL:阻尼电阻阻尼电阻 SCR1SCR4: 可控硅；可控硅；KM：低压交流接触器主触点：低压交流接触器主触点 SCR1 SCR2 RL KM L IL L1 A B C L2 SCR3SCR4 工作原理：工作原理： 三相五柱消弧线圈

12、将消弧线圈固定补偿部分与接地三相五柱消弧线圈将消弧线圈固定补偿部分与接地变压器合二为一，电网无接地故障时相当于接地变变压器合二为一，电网无接地故障时相当于接地变压器，有接地故障发生时，相当于接地变压器与固压器，有接地故障发生时，相当于接地变压器与固定补偿电感。定补偿电感。通过调整三相五柱消弧线圈边柱磁路气隙的大小，通过调整三相五柱消弧线圈边柱磁路气隙的大小，即可调节固定补偿电感电流大小（即可调节固定补偿电感电流大小（520A）。）。 通过可控硅接通低压电抗器通过可控硅接通低压电抗器L1 、L2，调整可控硅，调整可控硅的导通角，即可调节副边电感电流的大小，从而改的导通角，即可调节副边电感电流的大

13、小，从而改变原边的电感电流，实现消弧线圈电感电流对电网变原边的电感电流，实现消弧线圈电感电流对电网对地电容电流的自动跟踪补偿。对地电容电流的自动跟踪补偿。二次线圈上还经过交流接触器的接点二次线圈上还经过交流接触器的接点KM接通一阻接通一阻尼电阻尼电阻RL，限制谐振过电压，抑制铁磁谐振过电压。，限制谐振过电压，抑制铁磁谐振过电压。 零序过电流原理：零序过电流原理： 利用单相接地时故障线路的零序电流幅利用单相接地时故障线路的零序电流幅值大于非故障线路，为其它非故障线路之和，值大于非故障线路，为其它非故障线路之和，而非故障线路零序电流幅值为它本身的电容而非故障线路零序电流幅值为它本身的电容电流的特点

14、来实现保护。电流的特点来实现保护。 适用于中性点不接地且各支路单相接地适用于中性点不接地且各支路单相接地电容电流均匀的系统。电容电流均匀的系统。 该原理选择性差，基本已经淘汰。该原理选择性差，基本已经淘汰。零序无功功率方向型原理零序无功功率方向型原理 利用接地故障支路零序无功电流同正常利用接地故障支路零序无功电流同正常支路方向相反实现选择性。支路方向相反实现选择性。 仅适用于中性点不接地系统。仅适用于中性点不接地系统。 该原理为基波原理，在中性点不接地系统该原理为基波原理，在中性点不接地系统得到广泛使用，但在中性点经消弧线圈接地得到广泛使用，但在中性点经消弧线圈接地系统失效。系统失效。五次谐波

15、原理五次谐波原理 利用电网包含的利用电网包含的5次谐波分量，在消弧线次谐波分量，在消弧线圈接地系统，由于消弧线圈对圈接地系统，由于消弧线圈对5次谐波呈现的次谐波呈现的感抗为基波的感抗为基波的5倍，而线路容抗为基波的倍，而线路容抗为基波的1/5，因此因此5次谐波感性电流可以忽略，系统单相接次谐波感性电流可以忽略，系统单相接地时，地时，5次谐波容性电流分布与中性点不接地次谐波容性电流分布与中性点不接地系统中基波容性电流几乎相同，据此进行接系统中基波容性电流几乎相同，据此进行接地选线。地选线。 适用于各种接地系统，但其灵敏度受电适用于各种接地系统，但其灵敏度受电网五次谐波含量影响较大。网五次谐波含量

16、影响较大。 在煤矿电网使用效果不理想。在煤矿电网使用效果不理想。零序有功功率方向型原理零序有功功率方向型原理 利用消弧线圈在实现全补偿时需要并联利用消弧线圈在实现全补偿时需要并联或串联的阻尼抑制谐振，该阻尼在接地时产或串联的阻尼抑制谐振，该阻尼在接地时产生的有功电流仅流过接地支路来实现选线，生的有功电流仅流过接地支路来实现选线，使用基波分量利于选线。使用基波分量利于选线。仅适用于中性点经消弧线圈并或串电阻仅适用于中性点经消弧线圈并或串电阻接地的系统。接地的系统。目前在消弧线圈接地系统得到广泛应用，目前在消弧线圈接地系统得到广泛应用，但受互感器角度特性影响较大。但受互感器角度特性影响较大。注入法

17、原理注入法原理 通过运行中的电压互感器向接地线通过运行中的电压互感器向接地线注入信号，利用信号寻踪原理，实现接注入信号，利用信号寻踪原理，实现接地选线。地选线。 适用于各种接地系统，但需在电网适用于各种接地系统，但需在电网中注入信号且受电网出线均匀程度和谐中注入信号且受电网出线均匀程度和谐波含量影响波含量影响 。 首半波原理首半波原理 利用单相接地瞬间，故障线路暂态零序利用单相接地瞬间，故障线路暂态零序电流第电流第1个周期的首半波与非故障线路相反个周期的首半波与非故障线路相反的特点构成。的特点构成。 可适用于各种接地系统，但其灵敏度受可适用于各种接地系统，但其灵敏度受接地故障过渡电阻影响较大。

18、接地故障过渡电阻影响较大。 处于理论研究阶段，产品大都不成熟。处于理论研究阶段，产品大都不成熟。十、十、WLD系列小电流接地系统微机选线系列小电流接地系统微机选线 WLD-5型微机选线高压漏电保护装置型微机选线高压漏电保护装置 装置能同时监测两段（或一段）母线、装置能同时监测两段（或一段）母线、16路出线，路出线，装置输出具有声光报警功能。装置输出具有声光报警功能。 具有根据电网母线分列、并列运行情况的自动判具有根据电网母线分列、并列运行情况的自动判断功能；自检功能；手动、自动复位功能；记忆断功能；自检功能；手动、自动复位功能；记忆功能。功能。 操作、调试简单，维护量小，自动选择显示。操作、调

19、试简单，维护量小，自动选择显示。 适用范围广：适用于不接地系统，消弧线圈接地适用范围广：适用于不接地系统，消弧线圈接地系统，电阻接地系统；长短线路不限，并联运行系统，电阻接地系统；长短线路不限，并联运行的出线数不限。的出线数不限。 选线准确，动作速度快。选线准确，动作速度快。 可选装跳闸板，实现漏电跳闸保护。可选装跳闸板，实现漏电跳闸保护。WLD-6型小电流接地系统微机选线装置型小电流接地系统微机选线装置 装置能同时监测两段（或一段）母线、装置能同时监测两段（或一段）母线、32路出线，路出线，装置输出具有声光报警、打印功能。装置输出具有声光报警、打印功能。 适用范围广：适用于不接地系统，消弧线

20、圈接地适用范围广：适用于不接地系统，消弧线圈接地系统，电阻接地系统；长短线路不限，并联运行系统，电阻接地系统；长短线路不限，并联运行的出线数不限。的出线数不限。 具有根据电网母线分列、并列运行情况的自动判具有根据电网母线分列、并列运行情况的自动判断、互感器自检、手动或自动复位等功能。断、互感器自检、手动或自动复位等功能。 采用大屏幕液晶汉字显示，轻触键盘菜单操作，采用大屏幕液晶汉字显示，轻触键盘菜单操作，维护量小，可实现柜号现场整定。维护量小，可实现柜号现场整定。 具有接地（漏电）故障起始时刻及故障累计时间具有接地（漏电）故障起始时刻及故障累计时间记录功能；故障追忆功能。记录功能；故障追忆功能

21、。 具有具有RS232、RS485串行通信接口，便于接入变串行通信接口，便于接入变电站综合自动化系统。电站综合自动化系统。 装置采用标准装置采用标准19英寸英寸4U机箱，可方便地与其它变机箱，可方便地与其它变电站综合自动化设备一起在主控室组屏安装。电站综合自动化设备一起在主控室组屏安装。 典型方案:10（6）KV系统开关柜为GG-1A型10(6)KV系统母线消弧线圈消弧线圈成套装置*出线柜GG-1AGG-1AGG-1A典型方案:10（6）KV系统开关柜为KYN28型 10(6)KV系统母线消弧线圈消弧线圈出线柜*出线柜KYN28KYN28KYN28(投切柜）消弧线圈柜(补偿柜）KYN28KYN

22、28柜型并柜或独立安装2、单相接地分析、单相接地分析 首先分析一下电网发生单相接地（包括直接接地和经一首先分析一下电网发生单相接地（包括直接接地和经一过渡电阻接地）故障时，电网零序电压及零序电流的分布情过渡电阻接地）故障时，电网零序电压及零序电流的分布情况。况。中性点不接地电网发生单相经电阻接地等效电路如上页图所中性点不接地电网发生单相经电阻接地等效电路如上页图所示，由于示，由于A相对地经电阻相对地经电阻RE接地（接地（ RE=0为直接接地），破坏为直接接地），破坏了原电网对地阻抗的对称性，使电源的中性点对地电压不再了原电网对地阻抗的对称性，使电源的中性点对地电压不再为零，假设中性点对地电压为

23、为零，假设中性点对地电压为UN，并忽略线路的阻抗，则电，并忽略线路的阻抗，则电网每相对地电压为：网每相对地电压为：通过每相对地电容通过每相对地电容C和接地电阻和接地电阻RE的电流之和为零，即：的电流之和为零，即：根据对称分量法的原理，实际上根据对称分量法的原理，实际上UN就是零序电压就是零序电压U0 ，则：，则： NCCNBBNAAUUUUUUUUU0)(3)(ENANEACBARUUUCjRUUUUCjEACRjUU310 由于只有零序电流可以流入大地，和接地故由于只有零序电流可以流入大地，和接地故障点构成回路，总的零序电流之和就等于流过接地障点构成回路，总的零序电流之和就等于流过接地电阻的

24、电流电阻的电流IE，方向相反。上页图是将电网所有支，方向相反。上页图是将电网所有支路的对地电容用集中的电容表示，而我们更关心的路的对地电容用集中的电容表示，而我们更关心的是每条支路零序电流及其方向，下图为电网发生单是每条支路零序电流及其方向，下图为电网发生单相接地故障时的零序等效电路。相接地故障时的零序等效电路。 从图中可以看出，流过故障支路零序从图中可以看出，流过故障支路零序电流互感器（电流互感器（LH1）的零序电流是所有非）的零序电流是所有非故障支路零序电流之和，方向是由支路指故障支路零序电流之和，方向是由支路指向母线，流过非故障支路零序电流互感器向母线，流过非故障支路零序电流互感器（LH2、LH3）的零序电流就是本支路的）的零序电流就是本支路的零序电流，方向是由母线指向支路。故障零序电流，方向是由母线指向支路。故障支路零序电压、零序电流的矢量如下页图支路零序电压、