消弧装置运行管理

消弧装置运行管理第一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、为何要安装消弧装置

随着城网改造中杆线下地，城区10kV出线绝大多数为架空电缆出线，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，

实践表明中性点不接地系统(小电流接地系统)也存在许多问题，随着电缆出线增多，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，当系统电容电流大于10A后，将带来一系列危害，具体表现如下：

1）当发生间歇弧光接地时，可能引起高达3.5倍相电压的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使小电流供电系统的可靠性这一优点大受影响。2）配电网的铁磁谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧毁事故和熔断器的频繁熔断，严重威胁着配电网的安全可靠性。3）当有人误触带电部位时，由于受到大电流的烧灼，加重了对触电人员的伤害，甚至伤亡。4）当配电网发生单相接地时，电弧不能自灭，很可能破坏周围的绝缘，发展成相间短路，造成停电或损坏设备的事故；因小动物造成单相接地而引起相间故障致使停电的事故也时有发生。5）配电网对地电容电流增大后，对架空线路来说，树线矛盾比较突出，尤其是雷雨季节，因单相接地引起的短路跳闸事故占很大比例。1、原因分析第二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三1）空载电缆电容电流的计算方法有以下两种：（1）根据单相对地电容，计算电容电流。

Ic=√3×UP×ω×C×1000

式中:UP━电网线电压(kV)

C━单相对地电容(F)一般电缆单位电容为200-400pF/m左右（可查电缆厂家样本）。

（2）根据经验公式，计算电容电流。

Ic=0.1×UP×L

（4-1）

式中:UP━电网线电压(kV)

L━电缆长度(km)2、单相接地电容电流的计算方法额定电压（KV）增大率（%）61810163513第三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2、单相接地电容电流的计算方法2）架空线电容电流的计算有以下两种：

（1）根据单相对地电容,计算电容电流。

Ic=√3×UP×ω×C×1000

式中:UP━电网线电压(kV)

C━单相对地电容(F)一般架空线单位电容为5-6pF/m。

（2）根据经验公式,计算电容电流。

Ic=(2.7~3.3)×UP×L×0.001

（4-2

）

式中:UP━电网线电压(kV)

L━架空线长度(km)

2.7━系数，适用于无架空地线的线路

3.3━系数，适用于有架空地线的线路

同杆双回架空线电容电流(见参考文献3)：Ic2=（1.3~1.6）Ic（1.3-对应10KV线路,1.6-对应35KV线路,

Ic-单回线路电容电流）第四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

通过4-1和4-2比较得出电缆线路的接地电容电流是同等长度架空线路的37倍左右，所以在城区变电站中，由于电缆线路的日益增多，配电系统的单相接地电容电流值是相当可观的，又由于接地电流和正常时的相电压相差90°，在接地电流过零时加在弧隙两端的电压为最大值，造成故障点的电弧不易熄灭，常常形成熄灭和重燃交替的间隙性和稳定性电弧，间隙性弧光接地能导致危险的过电压，而稳定性弧光接地会发展成相间短路，危及电网的安全运行。

所以不接地系统安装消弧装置将有利于及时消除系统的瞬间故障，提高系统的运行稳定性第五页，共三十八页，编辑于2023年，星期三3、传统消弧装置存在的问题

当3—66KV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，应采用消弧线圈接地方式，通过计算电网当前脱谐度（ε=(IL-IC)/IC*100%）与设定值的比较，决定是否调节消弧圈的分接头，过去选用的传统消弧线圈必须停电调节档位，在运行中暴露出许多问题和隐患，具体表现如下：

1）由于传统消弧线圈没有自动测量系统，不能实时测量电网对地电容电流和位移电压，当电网运行方式或电网参数变化后靠人工估算电容电流，误差很大，不能及时有效地控制残流和抑制弧光过电压，不易达到最佳补偿。

2）传统消弧线圈按电压等级的不同、电网对地电容电流大小的不同，采用的调节级数也不同，一般分五级或九级，级数少、级差电流大，补偿精度很低。

第六页，共三十八页，编辑于2023年，星期三3、传统消弧装置存在的问题3）调谐需要停电、退出消弧线圈，失去了消弧补偿的连续性，响应速度太慢，隐患较大，只能适应正常线路的投切。如果遇到系统异常或事故情况下，如系统故障低周低压减载切除线路等，来不及进行调整，易造成失控。若此时正碰上电网单相接地，残流大，正需要补偿而跟不上，容易产生过电压而损坏电力系统绝缘薄弱的电器设备，引起事故扩大、雪上加霜。

4）由于消弧线圈抑制过电压的效果与脱谐度大小相关，实践表明：只有脱谐度不超过±5%时，才能把过电压的水平限制在2.6倍的相电压以下，传统消弧线圈则很难做到这一点。

第七页，共三十八页，编辑于2023年，星期三3、传统消弧装置存在的问题5）运行中的消弧线圈不少容量不足，只能长期在欠补偿下运行。传统消弧线圈大多数没有阻尼电阻，其与电网对地电容构成串联谐振回路，欠补偿时遇电网断线故障易进入全补偿状态（即电压谐振状态），这种过电压对电力系统绝缘所表现的危害性比由电弧接地过电压所产生的危害更大。既要控制残流量小，易于熄弧；又要控制脱谐度保证位移电压（U0=0.8U/√d2+ε2）不超标，这对矛盾很难解决。鉴于上述因素，只好采用过补偿方式运行，补偿方式不灵活，脱谐度一般达到15%—25%，甚至更大，这样消弧线圈抑制弧光过电压效果很差，几乎与不装消弧线圈一样。

6）单相接地时，由于补偿方式、残流大小不明确，用于选择接地回路的微机选线装置更加难以工作。此时不能根据残流大小和方向或采用及时改变补偿方式或调档变更残流的方法来准确选线。该装置只能依靠含量极低的高次谐波（小于5%）的大小和方向来判别，准确率很低，这也是过去小电流选线装置存在的问题之一。

第八页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

综上所述，只有采用自动跟踪消弧线圈补偿技术和配套的单相接地微机选线技术，采用适应新的电网技术的发展。

自动调谐和选线装置主要包括：中性点隔离开关G、Z型接地变压器B（系统有中性点可不用）、有载调节消弧线圈L、中性点氧化锌避雷器MOA、中性点电压互感器PT、中性点电流互感器CT、阻尼限压电阻箱R和自动调谐和选线装置。

第九页，共三十八页，编辑于2023年，星期三二、自动调谐和选线装置的组成1、自动调谐消弧装置系统接线方式第十页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2、自动调谐消弧装置的组成第十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

1）接地变压器（TM）

接地变压器的作用是在系统为△型接线或Y型接线中性点无法引出时，引出中性点用于加接消弧线圈，该变压器采用Z型接线（或称曲折型接线），与普通变压器的区别是每相线圈分别绕在两个磁柱上，这样连接的好处是零序磁通可沿磁柱流通，而普通变压器的零序磁通是沿着漏磁磁路流通，所以Z型接地变压器的零序阻抗很小（10Ω左右），而普通变压器要大得多。因此规程规定，用普通变压器带消弧线圈时，其容量不得超过变压器容量的20%，而Z型变压器则可带90%～100%容量的消弧线圈，接地变除可带消弧圈外，也可带二次负载，可代替所用变，从而节省投资费用。第十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2、自动调谐消弧装置的组成

2）限压阻尼电阻箱（R）在自动跟踪消弧线圈中，因调节精度高，残流较小，接近谐振（全补）点运行。为防止产生谐振过电压及适应各种运行方式，在消弧线圈接地回路应串接阻尼电阻箱。这样在运行中，即使处于全补状态，因电阻的阻尼作用，避免产生谐振，而且中性点电压不会超过15%相电压，满足规程要求，使消弧线圈可以运行于过补、全补或欠补任一种方式。阻尼电阻可选用片状电阻，根据容量选用不同的阻值。当系统发生单相接地时，中性点流过很大的电流，这时必须将阻尼电阻采用电压、电流双重保护短接。当系统发生单相接地时，系统电容电流很大，如果限压阻尼电阻箱长期接在系统上，阻尼电阻发热很厉害，容易将电阻烧坏，所以必须采用保护措施，主要是接触器保护和可控硅保护两种方式。第十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2、自动调谐消弧装置的组成

3）并联中电阻（ZR）

并联中电阻:当装置确认发生接地故障时，真空接触器闭合，中电阻投入，向系统注入有功分量。经短延时（小于1S）后，真空接触器断开，切除电阻。为了保证电阻的安全可靠，还配有电阻的保护，当中电阻投入后1S，真空接触器没有断开，此时启动保护3S后动作断开#1站用变及消弧线圈10kV侧开关。SK(并联中电阻分断延时)1秒SK1(并联中电阻两次投入间隔时间)1分钟SK2(并联中电阻过流延时跳接地变时间)3秒KL(并联中电阻过流电流继电器)1.5AKY(并联中电阻接地启动排风扇)20VTK(并联中电阻温度控制器)180℃接地后投入中电阻的延时时间（在调谐器内设置）60秒第十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2、自动调谐消弧装置的组成压板编号压板名称正常时投、退功能及投、退说明XB（1号消弧）投电阻超时保护跳闸出口压板投入投电阻超时保护动作经此压板去跳1号消弧线圈691开关XB（2号消弧）投电阻超时保护跳闸出口压板投入投电阻超时保护动作经此压板去跳1号消弧线圈692开关第十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2、自动调谐消弧装置的组成

4）中性点接地刀闸与消弧线圈连接刀闸（QS）

用于连接接地变中性点和消弧线圈，正常运行或消弧装置检修时，不操作该刀闸，对于接地变兼为站用变时，当10kV馈线比较少，系统电容电流没有达到10A时，应将该刀闸断开，将消弧装置从系统脱开，只保留接地变运行，操作此刀闸时应确认消弧装置10kV侧开关在断开位置。

5）消弧线圈（LP）

消弧线圈的补偿采用预补偿，即在系统发生单相接地前，消弧线圈已处于最佳的补偿状态。其设有1档到25档分接头，通过电动机来调整分接头的位置来改变消弧线圈的电感量。消弧线圈电感调节有两种方式，调匝式和调容式。调匝式消弧装置通过调节消弧装置的分接头来实现补偿电感电流的大小；调容式消弧装置是用晶闸管对消弧线圈二次侧并联的电容器组进行调节，实现消弧线圈等值电抗的变化。当系统发生单相接地时，实现快速合理的补偿，消除接地电弧。第十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期三（1）消弧装置电感调节的依据

当消弧线圈电流级差为等差时，设定残流范围作为调节依据，一般设置在5A-8A左右。

当消弧线圈电流级差为等比时，设定脱谐度范围作为调节依据，一般设置在5-20%左右。脱谐度ε=（IC-IL）*100%/ICIL：为消弧线圈电感电流

Ic：电网电容电流注：由于采用脱谐度作为电感调节依据时，如果电容电流比较小，则可能造成消弧装置频繁调档，因此我局的消弧装置都采用残流作为电感调节依据。第二十页，共三十八页，编辑于2023年，星期三（2）消弧装置的补偿方式

a.欠补偿：指运行中线圈电感电流IL小于系统电容电流IC的运行方式。当0＜IC-IL≤Id，（Id为消弧线圈相邻档位间的级差电流），即当残流为容性且残流值≤级差电流时，消弧线圈不进行调档。若对地电容发生变化不满足上述条件时，则消弧线圈将向上或向下调节分头，直至重新满足上述条件为止。

b.过补偿：指运行中电容电流IC小于电感电流IL的运行方式。当IC-IL＜0，且│IC-IL│≤Id，即在残流为感性且残流值≤级差电流时，消弧线圈不进行调档。若对地电容发生变化不满足上述条件时，则消弧线圈的分接头将进行调节，直至重新满足上述条件为止。

c.最小残流：在│IC-IL│≤1/2Id时，消弧线圈不进行调节；当对地电容变化，上述条件不满足时进行调节，直至满足上述条件。在这种运行方式下，接地残流可能为容性，也可能为感性，有时甚至为零（即全补），但由于加装了阻尼电阻，中性点电压不会超过15%相电压。第二十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三分接头档位电流运行时间分接头档位电流运行时间125长期229.2长期333.3长期437.5长期541.7长期645.8长期750长期854.2长期958.3长期1062.5长期1166.78h1270.88h13758h1479.25h1583.37h1687.55h1791.75h1895.83h191003h20104.23h21108.32h22112.52h23116.72h24127.82h251252h第二十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三（3）消弧装置容量的选择

Q=K×Ic×UP/√3

K：系数，过补偿取1.35

Q：消弧线圈容量，kVA

例如某110kV变电所，二台主变，10kV单母线分段，共24回电缆出线，两套装置补偿，一回电缆平均长度按2kM计算，所变容量100kVA，COSФ=0.8。根据式（4-1）或式（4-2）有:

Ic=0.1×UP×L

=0.1×10.5×2×12=25.2(A)

变电所增加电容电流为16%故Ic=25.2×1.16=29.23（A）

Q=K×Ic×UP/√3

=1.35×29.23×10.5/√3

=239(kVA)

根据消弧线圈容量系列性及最大电容电流Ic，确定相应的Q=300KVA，补偿电流调节范围为25—50A第二十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三三、变电站小电流接地选线的方式1、小电流接地系统选线方式介绍

目前我局局属变电站小电流接地选线的方式主要有以下四种方式:1)专用的小电流接地选线装置(XJ-100等)

如果系统发生小电流接地时,通过综自或集控后台的选线软件可以迅速判断接地的线路。2)综自后台接地选线综自后台与10kV保护装置是同一厂家时，当系统发生小电流接地时，我们可以通过10kV保护装置“零流告警”信号及后台选线软件，迅速判断接地的线路。3)保护装置选线综自后台与10kV保护装置不是同一厂家时，后台没有选线软件，当系统发生小电流接地时，我们只能通过10kV保护装置“零流告警”信号来判断接地的线路。4)消弧装置选线第二十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2、自动调谐消弧装置的选线功能（1）自动调谐消弧装置的选线的原理1）插入有效电阻法发生接地故障时，在消弧线圈上短时并上一个有效电阻，使接地点产生一个有功分量电流，再利用此有功分量电流作为选线依据，经一定延时后，再把电阻切除。只要电阻选择合适，就能使接地点的有功分量电流足够大，从而达到选线的目的。2）5次谐波原理3）首半波原理4）注入信号寻踪法第二十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期三（2）自动调谐消弧装置的选线的注意事项1）零序电流互感器穿过电力电缆和接地线时的接法问题电缆两端端部接地线与电缆金属护层、大地形成的闭合回路不得与零序电流互感器匝链。即当电缆接地点在零序电流互感器以下时，接地线应直接接地；接地点在零序电流互感器以上时，接地线应穿过零序电流互感器接地。同时，由电缆头至零序电流互感器的一段电缆金属护层和接地线应对地绝缘，对地绝缘电阻值应不低于50kΩ。以上做法是为了防止电缆接地时的零序电流在零序电流互感器前面泄漏，造成误判断；经电缆金属护层流动的杂散电流由接地线流入大地，也不与零序电流互感器匝链，杂散电流也不会影响正确判断。第二十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2）接入选线装置的线路数量问题一般来说，线路路数至少不少于3路才能保证正确判断，一般变电所都能满足此要求。当出线路数少，母线有防止电压互感器铁磁谐振或防止过电压的接地电容时，接地选线判断比较准确。另外，凡是接在母线上的各馈电线路包括补偿无功功率的电容器等的电缆都必须经过零序电流互感器接入选线装置，否则未接入选线装置的线路接地时采用幅值比较法的装置可能误判断，采用方向比较法的则可能判为母线接地。3）零序电流互感器型号统一问题幅值比较的前提是变电所各出线的零序电流互感器的特性必须一致，否则可能因特性不一致而造成误判断，这一点，尤其在变电所扩容新增加配电线路时一定要注意。新增线路的零序电流互感器必须与原有其它线路的零序电流互感器型号、生产厂家保持一致。对于开合式零序电流互感器，开合接触面应无灰尘，确保面接触。对有架空出线的线路，虽然可以用三只测量用电流互感器滤出零序电流，但由于与电缆出线零序电流互感器特性不一致，架空出线也应改为一段电缆出线，以便于用同型号零序互感器。第二十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期三4）零序电流互感器的极性问题各配电线路的零序电流互感器的极性必须一致，并满足厂家要求（一般沿配电盘柜向线路方向流出为正）。

5）双电缆线路零序电流互感器安装的注意事项某些线路出线为双电缆时。为保证线路零序电流的准确测量，每条出线电缆应尽可能采用一根电缆，对负荷较大的线路可采用大截面铜心电缆，不得不采用双电缆并列时，应尽可能选用内径较大的零序电流互感器，将两根电缆同时穿入零序互感器。第二十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期三三、消弧装置的运行管理1）10kV小电流接地系统中，当线路总电容电流大于10A时，应将消弧装置投入运行进行补偿。补偿方式原则上应采用过补偿方式，应避免出现全补偿方式。脱谐度范围的选取一般采用5%~20%，但应控制残流在5A左右，最大不得超过8A。2）电网正常运行时，中性点位移电压不得超过相电压的15%，即6000V*15%=900V。3）消弧装置的一、二次设备视为一个单元，投入和退出运行包括该单元全部设备。消弧线圈单元设备操作前必须有当值调度员的命令才能进行操作。控制器设置的定值，由调度下达通知单，任何人不得随意改变。系统发生单相接地故障或遭雷击时，禁止操作或手动调节消弧线圈。4）正常情况下，消弧线圈自动调谐装置应投入在自动运行状态。调谐器自动功能异常时，根据调度命令，可以改为手动。运行人员应熟知整套设备的功能及操作方法，特别是微机调谐器面板上的键盘操作。5）当消弧线圈本身发生故障，紧急情况非停不可时，应断开消弧线圈691（或692）开关。系统无发生接地故障或雷击时，方可调节消弧线圈。1、运行管理规定第二十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期三6）一段母线上消弧装置停运，经计算，当消弧装置容量满足要求时，可将该段母线与另一段母线并列运行，由单台消弧装置对两段母线电容电流进行补偿。7）若消弧线圈在最大补偿电流档位运行，而脱谐度仍小于10%，说明消弧线圈容量不能满足要求，应汇报有关部门及时处理。第三十页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2、运行巡视的项目1）一次设备●线圈表面污染情况；●有无放电、发黑痕迹；●运行时有无异常噪声；●定期用红外测温设备检查消弧线圈、阻尼电阻箱、接地变压器的内部、引线接头发热情况。●每季度进行一次消弧线圈运行工况分析，分析内容包括：系统接地的次数、起止的时间、故障的原因、微机调谐器各参数的记录、整套装置运行是否正常等。分析报告抄送主管部门和生技部过电压专责。2）二次设备●脱谐度，显示值应在脱谐度设定范围之内；●电容电流，能够准确显示；●残流，等于消弧线圈当前档位下补偿电流与电容电流之差；●中性点电流，通常小于5安培；●中性点电压，小于15%相电压；●有载开关档位，能够正确显示；●有载开关动作次数，显示有载开关动作累加值；●调谐器电源指示灯亮；第三十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三3、单相接地时的注意事项1）系统发生单相接地时，禁止操作或手动调节该段母线的消弧线圈；2）发生单相接地必须及时排除，接地时限一般不超过2小时；3）发生单相接地时，应监视并记录下列数据：●接地变和消弧线圈运行情况；阻尼电阻控制器运行情况；●接地打印信息，历史接地信息●微机调谐器显示参数：电容电流、残流、脱谐度、中性点电压和电流、

有载开关档位等；●单相接地开始和结束时间；●单相接地线路及单相接地原因，天气状况。●后台报警信息注：当变电站发生小电流金属性接地（接地相电压低于0.5kV），如果专用选线装置或消弧装置选线不准确应上报Ⅲ类缺陷。第三十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三四、消弧装置的操作1、消弧装置单元状态●运行状态：消弧装置开关柜手车开关在工作位置，断路器在合闸位置。●热备用状态：消弧装置开关柜手车开关在工作位置，断路器在分闸位置。●冷备用状态：在热备用状态下，将消弧装置开关柜手车开关拉出至试验位置。●检修状态：在冷备用状态下，合上消弧装置开关柜出线电缆接地刀闸，在接地变高压侧电缆头及中性点装设一组三相接地线，如果接地变低压侧接有负载，则在接地变低压侧电缆头及中性点也应装设一组三相接地线，防止反充电。第三十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2、消弧装置的操作原则1)系统接地或雷雨天气时禁止用隔离开关拉、合消弧线圈。

2)自动补偿的消弧线圈，当自动失灵时，应改为手动调整。

3)系统发生接地时，禁止使用消弧线圈小电流表，禁止手动调整消弧线圈分接头。

4)带有消弧线圈运行的变压器需要停电时，应先停消弧线圈，后停变压器；送电时先投入变压器再投入消弧线圈。

5)停运消弧线圈装置，应将开关连同接地变一起断开，再操作消弧线圈刀闸。

6)消弧线圈装置停运检修应避开刮风、雷雨天气。

7)中性点位移电压超过15％额定相电压（即6000V*15%=900V）或不对称电流超过下表规定时，禁止用隔离开关投、停消弧线圈(8)装置参数设定后应做记录，记录设定时间、设定值等，以便分析查询。(9)停运半年及以上的消弧线圈装置应按有关规定试验检查合格后方可投运。(10)消弧线圈装置投入运行前，调度部门必须按系统的要求调整保护定值，确定运行档位。系统额定电压（kV）3—610110接地电流值（A）30203第三十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三3、消弧装置投入运行的步骤（1）合上保护屏后交、直流电源开关；（2）合上消弧线圈与接地变中性点连接刀闸；（3）合上微机调谐器电源开关；（4）合上消弧线圈装置10kV侧开关控制电源；（5）将消弧线圈装置10kV侧手车开推入至“工