消弧线圈的调节方式分解

会计学1消弧线圈的调节方式分解

主流消弧线圈的特点介绍消弧线圈的工作原理分析成套装置的组成、投运、运行及维护试验关于消弧线圈技术标书的建议自动跟踪消弧选线成套装置技术交流第1页/共93页主流消弧线圈特点介绍

调匝式消弧线圈调容式消弧线圈高短路阻抗变压器式（相控式）第2页/共93页

优点：可靠性极高。在系统正常运行时计算并跟踪到补偿位置，档位为机械保持，断电影响小。残流稳定时间短。即接地发生到稳定输出补偿感流的时间，只受系统本身特性的影响，一般在几十到一百毫秒之间。不易发生危险的位移电压。

虽然运行在补偿状态会在一定程度上放大系统的不对称电压，但是由于阻尼电阻的存在，无论过补偿、全补偿还是欠补偿运行，都不会产生危险的位移电压。调匝式第3页/共93页

缺点：调节级数少，目前最大为25档。调节范围小，一般为30～100%。调档速度慢，约十秒/档。调匝式第4页/共93页

优点：

可靠性高。在系统正常运行时计算并跟踪到补偿位置。残流稳定时间短。同调匝式相同。不易发生危险的位移电压。同调匝式。调节级数多，最大为32×2档。调节范围大，0～100%。调档速度快，<40毫秒/档。调容式第5页/共93页

缺点：抑制谐波能力差，但谐波含量小于相控式（高短路阻抗变压器式）。电容会衰减。——但不会影响跟踪补偿。调容式第6页/共93页相控式即高短路阻抗变压器式 优点：随调式，不需要阻尼电阻。无级调节。调节范围大，0～100%。

相控式第7页/共93页

缺点：谐波含量大，需要配备滤波箱。 滤波器的电容一旦衰减（刚投入时是在出厂前调好的，两三年后就有问题啦），Q值急剧下降，谐波将非常大，在盐城试验时，每次谐波分量都很大，远高于调容式。设备一直运行在满载状态，发热严重，需要配备风扇可靠性可想而知。福建发生过设备冒烟现象。计算时需要调节相角，一旦有失误极易常产生谐振过电压。实际上过电压崩坏PT的事多次发生。厂家解释为PT质量问题，但用户并不同意。福建、上海等地已明文规定不采用相控式线圈。残流稳定时间长。接地发生后，装置检测单元检测到接地的时间、控制器向执行机构发出进入设定补偿状态的命令的时间、执行机构接受命令后动作到位的时间、装置由开始输出补偿电流到残流稳定所需过渡过程的时间。一般不会少于100毫秒，甚至会到700毫秒以上。相控式第8页/共93页可控硅调感式研制，研究出了一种综合调匝式、调感式优点的新一代快速无级连续可控硅调感式消弧线圈。目前已经取得成功并在多个变电站使用。第9页/共93页可控硅调感式

优点：可控硅调感式消弧线圈吸取了调匝式、调感式消弧线圈的优点，采用粗调细调结合的方式。粗调采用有级控制，细调采用可控硅调节。既保留了调匝式的高可靠性，又实现了无级调节。当系统发生较小变化时，只需调节可控硅角度不需要调节档位，大大减少有载开关动作次数。失电时粗调部分可以保持。可控硅低压调节，安全可靠。第10页/共93页可控硅调感式

缺点：

成本增加。相当于额外增加了一只电抗器和一组可控硅。不能实现从零起调。第11页/共93页跟踪补偿运行方式预调方式:

在正常运行时，根据测量的系统电容电流将消弧线圈调节到残流最小的合适位置，接地后不进行调节。优点：系统接地后无需进行跟踪调节，因而无额外跟踪调节时间，可即时输出补偿电流。缺点：需装设阻尼电阻。

第12页/共93页随调方式：

在正常运行时将消弧线圈调至远离谐振点位置，发生故障时将消弧线圈调节至合适位置。优点：不需装设阻尼电阻。缺点：接地后需经一定时间延时方可输出额定补偿电流。系统进行试探性调节计算时易引起串联谐振过电压。跟踪补偿运行方式第13页/共93页消弧线圈工作原理分析

消弧线圈接地系统分析消弧线圈工作原理（容流计算）接地选线方法系统电容电流的测算消弧线圈的容量第14页/共93页串联谐振电路的特点：XL=XC，故回路总阻抗

Z=√R2+(XL-XC)=R

这时阻抗最小，电路呈电阻性；(2)电压E0不变时，电路中电流为最大值

I=E0/R；(3)在谐振接地系统中，位移电压

U0=UL+UR=(XL+R)*I0结论：改变阻尼电阻R的阻值将会控制位移电压的大小。

谐振接地电力网的正常运行消弧线圈接地系统分析第15页/共93页

控制装置根据检测到的位移电压的大小，将自动调整残流控制值，保证系统运行在满足位移电压要求的同时，运行在残流最小的状态。

谐振接地电力网的正常运行消弧线圈接地系统分析第16页/共93页并联谐振电路的特点：电路呈电阻性，回路阻抗为最大值：

Z0=L/(RC)；(2)回路电流最小值

I0=U/Z0=URC/L；结论：阻尼电阻越大，通过接地点的电流就越大，越不利于灭弧。因此，（1）在满足位移电压要求的前提下，阻值应适当减小。（2）接地后，短接阻尼电阻的速度越快 越好。

谐振接地电力网的单相接地消弧线圈接地系统分析第17页/共93页

谐振接地电力网的单相接地

可控硅短接采用独创的无源动态自触发技术，不需要电源，不需要二次控制电路，实时进行投入和切除阻尼电阻。 （1）发生接地时切除阻尼电阻的延时时间为零，对消弧的影响为零； （2）接地消失后零序电压的第一个过零点之前阻尼电阻就会投入，彻底避免谐振过电压。消弧线圈接地系统分析第18页/共93页

通过二次回路投切阻尼电阻的弊病 1.有可能在发生接地时不能可靠触发，从而造成阻尼电阻烧毁；

2.接地消失时需要二次回路的判断，有可能判断失误，造成可控硅没有及时切断，造成接地消失后又发生谐振过电压。消弧线圈接地系统分析第19页/共93页

谐振接地电力网的一个重要概念脱谐度脱谐度又称失谐度是指残流Iδ中的无功分量（IC-IL）与补偿电网的电容电流IC之比，即ν=（IC-IL）/IC，其符号的正负和数值的大小表示电流谐振等值回路的不同工作状态和偏离谐振（或距离谐振点的远近）的程度。 （1）全补偿（ν=0）当电流谐振回路恰好在谐振点工作时，IC=IL，电容电流与电感电流大小相等，方向相反，彼此完全抵消，故Iδ=IR，残流中仅含有有功分量，不仅其值最小，且其相位与零序性质的中性点位移电压U0同相。 （2）欠补偿（ν>0）。当电流谐振回路在欠补偿状态下工作时，因ν>0，IC>IL，此时Iδ中不仅含有有功分量，同时含有容性无功电流分量，其相位超前于U0。 （3）过补偿（ν<0）。当电流谐振回路在过补偿状态下工作时，因ν<0，IC<IL，此时Iδ中主要为感性无功电流分量，，其相位滞后于U0。消弧线圈接地系统分析第20页/共93页

谐振接地电力网的跟踪控制标准因为消弧线圈的临界息弧值取决于系统的电容电流值，因此应以残流作为跟踪控制的标准。脱谐度是个相对值，同样的脱谐度对应于不同的电容电流时，残流大小时不同的。因此有的厂家以脱谐度作为跟踪控制标准是不合理的，尤其是在系统电容电流较大的情况。 消弧线圈接地系统分析第21页/共93页未投消弧线圈时接地消失后电压波形消弧线圈对电压恢复的影响第22页/共93页投入消弧线圈时接地消失后电压波形消弧线圈对电压恢复的影响第23页/共93页消弧线圈的工作原理

——谐振系统接地容流的在线计算

位移电压法实时测量法消弧线圈工作原理第24页/共93页假定E0，XC不会突变，消弧线圈位于1档时回路方程：E0=I01*XL1+I01*XC消弧线圈调至2档时回路方程：E0=I02*XL2+I02*XC于是可解得系统容抗值：XC=(I02*XL2–I01*XL1)/(I01–I02)系统接地容流：IC=U相/XC注：式中的量都是向量。

位移电压法原理位移电压法第25页/共93页

位移电压法的特点

位移电压法的基础是在测量时必须对消弧线圈进行调档操作，因此：计算准确，精度高。消弧线圈频繁调档，调节开关的使用寿命降低；受调节开关固有动作时间的影响，测量周期较长。位移电压法第26页/共93页

实时测量法原理实时测量法上电时采用位移电压法测量出系统对地容抗XC;将(2)式中的参数I02、XL2和XC存储记忆；在下个测量周期到来时，可得到回路电压方程：E0=I0XL2+I0XC1（3）设系统不平衡电压不变，则（3）=(2)：

I0XL2+I0XC1=

I02XL2+I02XC，推导得：

XC1=（I02XL2+I02XC-I0XL2）为避免误差，每次跟踪调档后用位移电压法计算XC并将新值存储记忆。第27页/共93页

系统的不平衡电压E0是在不停变化的，每次跟踪调档后都进行位移法计算，并用最新的计算结果刷新保存的XC

的值，同时在E0发生较大变化时，也会启动位移法计算，确保系统容流计算的准确性。计算速度快，可达到每秒刷新一次；基本上避免了因计算容流而引起的调档。在正常运行的情况下，系统不平衡电压E0不会有很大波动，也就不需要专门进行计算调档了。

实时测量法特点实时测量法第28页/共93页

中性点不接地系统的选线

群体比幅法群体比相法消弧线圈接地系统的选线五次谐波比幅法五次谐波比相法

基波有功功率法信号注入法残流增量法

并联中电阻法接地选线方法第29页/共93页

在中性点不接地系统中，故障线路零序电流为其它非故障线路电容电流之和，非故障线路零序电流为自身电流。因此，零序电流幅值最大的就是接地线路。群体比幅法第30页/共93页

故障线路零序电流方向为从支路流向母线；非故障线路则是从母线流向支路。根据各线路的零序电流相位就可以选出故障线路。对零序CT极性一致性要求高。群体比相法第31页/共93页

消弧线圈对谐波影响较小，可以认为在接地故障时，零序电流的五次谐波分量的幅值、相位规律不受影响。可以通过五次谐波比幅法、五次谐波比相法选出故障线路。谐波含量小；变化无规律；经CT、PT传输后失真。准确率较低。

五次谐波法第32页/共93页

接地线路零序功率中包含消弧线圈和接地变压器的有功损耗、系统其它线路的有功损耗，其数值远大于非接地线路有功功率，判断有功功率最大者为接地线路。为避免接地起始阶段过渡过程影响，一般延时数秒采样。基波有功功率法第33页/共93页

消弧线圈电流只流过接地线路，不流过非接地线路。接地后采集测量各线路零序电流存储，控制消弧线圈调档；再采集测量各线路零序电流；同线路调档前后零序电流相减，增量最大者为接地线路。残流增量法第34页/共93页并联中电阻选线原理图并联中电阻法第35页/共93页

对于瞬时性单相接地，预先调节消弧线圈的零延时补偿，将消除故障。对于永久接地经一定延时后投入电阻，利用电阻产生的20-50A附加电流采用残流增量法和有功法相互校验进行选线。对系统有一定的冲击。并联中电阻法第36页/共93页

并联中电阻选线方法道理与残流增量法基本相同。不同点有两处。增量电流相位不同：并联电阻法附加的残流增量是阻性电流；残流增量法的增量电流是容性电流。增量电流大小不同：并联电阻产生的增量为40A左右；而残流增量法只有

2~3A。残流增量法与并联中电阻法第37页/共93页对接地现象的分析——关于接地时刻峰值位置49%中值位置32%零值位置19%关于接地时刻现场实录波形37次接地录波图统计结果：复杂的接地第38页/共93页复杂的接地现象（1）C相接地引起复杂接地过程复杂的接地第39页/共93页复杂的接地现象（2）

补偿电网的C相间歇性接地复杂的接地第40页/共93页复杂的接地现象（3）高阻接地复杂的接地第41页/共93页接地现象（4）稳定的金属性接地复杂的接地第42页/共93页

直接法偏置电容法中性点外加电容法估算法电容电流测量仪系统电容电流的测算第43页/共93页

测量原理图直接法第44页/共93页

测量原理

在变电站电压母线上（6-10KV）任意一人为造成系统单相接地，通过电流互感器直接测量接地零序电流，其值就是系统电容电流。

直接法第45页/共93页

测量原理图偏值电容法第46页/共93页

测量原理

在变电站被电压母线上（6-10KV）任意一相对地接一只已知电容器Cｆ（Cｆ的选取视估算系统电容电流大小而定），人为造成系统三相对地阻抗（主要是容抗）不对称度增大，而产生更大的零序电压，测量零序电压、相电压和通过已知电容Cｆ的电流，利用对称分量法推导出的计算公式，从而计算出系统电容电流。偏值电容法第47页/共93页

Iｄ=√3·UΦ·ICｆ

/UO

UΦ

：附加电容Cｆ接入前由PT测出系统的相电压平均值UO

：附加电容Cｆ接入后由PT开口三角测出ICｆ：流过附加电容Cｆ的电流Iｄ：系统电容电流

计算公式偏值电容法第48页/共93页

偏置电容法测量计录表偏值电容法测量地点

测量时间

电压等级

运行方式

母线段数

Cf投入前UaUbUcUφU0Cf

投入后UaUbUcU0IcfIc(A)A

B

C

参考公式Ic=√3.Uφ.Icf/U0Ic平均值

第49页/共93页

测量原理图中性点外加电容法第50页/共93页

测量原理

当中性点外加电容Ｃf后，Ｃf与系统对地电容Ｃ形成串联分压关系，如图所示：已知E0、Cf

则可求出

XC=(EO-UO)*Xcf/UO IC=UΦ/XCUΦ:系统相电压

EO:中性点空载时不平衡电压

UO:接入Cf时中性点位移电压

XC:系统电容容抗

XCf:外接电容容抗中性点外加电容法第51页/共93页测量地点

测量时间

电压等级

运行方式

母线段

Cf投入前E0CfUφ

1μf2μf

投入后U0XcfXcIc

参考公式：Xc=(E0-U0)Xcf/U0Ic=Uφ/XcIc平均值Ic=说明：

中性点外加电容法测量计录表中性点外加电容法第52页/共93页

系统总电容电流应为线路、母线及其他一次设备的电容电流之和。即：

IC=∑It+∑Iline

估算法分两种，一种是公式法，带入电力线（或电力电缆）的参数、长度即可得出结果；另一种是查表法。估算结果与实际情况往往有较大误差，仅可以参考。估算法第53页/共93页交联聚乙烯绝缘电缆接地电容电流的平均值估算法第54页/共93页无避雷线架空线单向接地电容电流平均值估算法第55页/共93页

测量原理图电容电流测量仪法第56页/共93页

在配电网电容电流测量原理图中：LA、LB、

LC分别为电压互感器(PT)三相的高压绕组，二次绕组La、Lb、Lc组成开口三角形；CA、

CB、CC为导线三相对地电容。这三个电流将分别在PT三相的绕组电阻R、漏抗XL和导线对地电容中产生压降。因此我们就可以依据电容与阻抗的关系准确的计算出系统的电容电流。

测量原理电容电流测量仪法第57页/共93页

测量时必须断开连接在母线PT开口三角的其它设备，如各消谐装置（可控硅式、压敏电阻式消谐器除外）、电压继电器等。这些设备会使测量结果偏大。对于母线PT一次侧中性点经消谐器（可控硅式、压敏电阻式消谐器除外）、消谐管接地的系统，会使测量回路近似开路，测量结果与实际值偏差很大，应将母线PT一次侧中性点直接接地。对于母线PT一次侧中性点串联单相PT接地的系统，应将母线PT一次侧中性点直接接地或将单相PT二次绕组短接，也可将仪器“信号输出”与单相PT(T0)二次绕组连接。

测量注意事项电容电流测量仪法第58页/共93页

对于母线PT一次侧中性点直接接地的系统，将仪器的两只“信号输出”端子（不分极性）分别与母线PT开口三角的两只端子N、L可靠连接即可测量。雨、雾、雪时不宜使用，因系统对地的漏电流较大而不能保证测量结果的正确性。

测量注意事项电容电流测量仪法第59页/共93页

接线。将仪器的两只“信号输出”端子（不分极性）分别与母线PT开口三角的两只端子N、L

可靠连接即可。接通仪器电源并打开电源开关；按压仪器“复位”按钮；仪器显示正常后，按压“设置”按钮，设置系统电压等级；选择好系统的电压以后，按压仪器“测量”按钮，

5～10秒即可显示出系统对地电容容量（微法）和对地电容电流（安培）。

测量方法电容电流测量仪法第60页/共93页成套装置容量的确定

消弧线圈容量的确定接地变容量的确定第61页/共93页

根据我国电力行业标准DL/T620-1997，消弧线圈的容量应根据电力网5~10年的发展规划确定，并按照下式计算：

W＝1.35×IC×Un/√3推荐采用公式：

W＝(1.5~2)×IC×Un/√3式中：

W

–

消弧线圈容量，kVA

IC

–

系统电容电流，A

Un

–

系统标称电压，kV消弧线圈的容量第62页/共93页

接地变压器均采用Z形（曲折形）变压器，构造一个中性点与消弧线圈连接。从其原理分析，接地变的容量为：

W＝1.15×I0×Un/√3

式中：

W–接地变容量，kVA I0–系统零序电流，A Un–系统标称电压，kV

根据公式可知，接地变容量是消弧线圈容量的1.15倍。接地变的容量第63页/共93页

接地变容量的标称值为了方便起见，我们提供的接地变压器标称容量就是所配消弧线圈的容量，而不是接地变本身的容量。带有所变的接地变有的接地变兼做所变，也就多一个0.4kV的二次。此时接地变的标称容量就是其所配消弧线圈容量与这个二次的容量之和。接地变的容量第64页/共93页消弧线圈成套系统

成套装置的组成成套装置的投运成套装置的运行维护试验第65页/共93页

调匝式系统组成调容式系统组成可控硅调感式系统组成成套装置的组成第66页/共93页调匝式消弧系统包括以下部分： 接地变 单相隔离开关 避雷器 调匝式消弧线圈 有载调节开关 阻尼电阻 控制器（中电阻箱）调匝式系统的组成第67页/共93页

调匝式消弧线圈跟踪补偿及选线系统组成图调匝式系统的组成第68页/共93页

调容式消弧系统包括以下部分： 接地变 单相隔离开关 避雷器 调容式消弧线圈 电容箱 阻尼电阻 控制器（中电阻箱）调容式系统的组成第69页/共93页

调容式消弧线圈跟踪补偿及选线系统组成图调容式系统的组成第70页/共93页

调容式消弧线圈原理调容式系统的组成第71页/共93页

调容式消弧线圈原理L1为主绕组，L2为二次绕组。当二次电容器全部断开时，主绕组感抗最小，电感电流最大，二次绕组有电容器接入后，根据阻抗折算原理，相当于主绕组两端并接了相同功率的电容，使主绕组电感电流减小。因而，通过调节二次电容的容量即可控制主绕组的感抗及电感电流。电容器采用BFMJ薄膜自愈型电容，配置原则为：

C1：C2：C3：C4：C5=1：2：4：8：16调容式系统的组成第72页/共93页

可控硅调感式消弧系统包括以下部分： 接地变 单相隔离开关 避雷器 调感式消弧线圈 控制柜 控制器（中电阻箱）可控硅调感式系统的组成第73页/共93页

可控硅调感式消弧跟踪补偿及选线系统组成图可控硅调感式系统的组成第74页/共93页

协调原则协调运行实例一协调运行实例二多机协调运行策略第75页/共93页

同站设备使用母联信号控制法。

(1)控制器输入信号ML1断开状态时：输入信号ML3闭合,则不对1号线圈调档；输入信号ML4闭合,则不对2号线圈调档。

(2)控制器输入信号ML1为闭合状态时：输入信号ML3或ML4任何一个闭合，则1、

2号线圈均不调档。

(3)其他状态时：控制器按单机进行跟踪控制。

协调原则——主从式多机协调运行策略第76页/共93页

对于不方便引入母联信号的异地设备，可以通过不同的调档延时来实现多机协调。因为我们采用的实时测量法测量周期只有1秒，故可以方便的实现。多机协调运行策略第77页/共93页

协调运行实例一多机协调运行策略第78页/共93页

协调运行实例一

实例一中出现多机协调时，1#控制器为主机，2#

控制器为从机。母联开关2闭合、母联开关3断开时：

2#控制器停止调节消弧线圈3，只调节消弧线圈4。母联开关2、母联开关3同时闭合时：

2#控制器对消弧线圈3、消弧线圈3全部停止调节。

1#控制器总是按照单机方式进行跟踪。多机协调运行策略第79页/共93页

协调运行实例二多机协调运行策略第80页/共93页

协调运行实例二

实例二中出现多机协调时，1#控制器为没有调档延时，2#控制器为30秒。当系统容流发生变化式，两台控制器都在1秒内测得。此时，1#控制器立即进行跟踪。1秒之后2#控制器已经测量并计算出新的补偿状态，30秒延时远未结束前，这样2#控制器将会重新判断是否调档。二者不会产生任何冲突。多机协调运行策略第81页/共93页

资料交接；一次设备、二次设备检查；测量系统的开口三角电压根据开口三角电压大小进行接地变抽头的调节；阻尼电阻短接试验；控制屏送电，控制器参数设定，手动调档试验；

模拟跟踪试验；

中性点隔离刀闸合闸；一次设备送电投入运行；带所用变时，对所用变二次电源进行核相；手动调节消弧线圈偏移谐振点，检查装置自动跟踪的正确性和准确性。成套装置的投运第82页/共93页

阻尼电阻短接试验

解开阻尼电阻接地线，然后用调压器串接一个限流电阻，调节调压器输出，大约为120V时，短接指示灯点亮，表示阻尼电阻已被可靠短接。成套装置的投运第83页/共93页

模拟跟踪试验

模拟电容容量尽量接近系统的对地电容容量，调压器输出要接近系统不平衡电压。试验前要断开隔离开关。成套装置的投运第84页/共93页

正常情况下，消弧线圈必须投入运行；正常情况下，消弧线圈应运行在自动状态；定时记录设备运行参数：线圈档位、系统容流、