消弧線圈與保護(hù)接地課程課件

消弧線圈與接地保護(hù)1引言2005版《煤礦安全規(guī)程》第457條規(guī)定：礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單相接地電容電流不超過(guò)20A。地面變電所和井下中央變電所的高壓饋電線上，必須裝設(shè)有選擇性的單相接地保護(hù)裝置；供移動(dòng)變電站的高壓饋電線上，必須裝設(shè)有選擇性的動(dòng)作于跳閘的單相接地保護(hù)裝置。21.1配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式相關(guān)知識(shí)中性點(diǎn)：電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)和變壓器（作為電源）星型連接公共端。中性點(diǎn)的運(yùn)行方式：指的是中性點(diǎn)與大地之間的連接關(guān)系。1配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式31.2配電網(wǎng)采用中性點(diǎn)非有效接地的原因這類電網(wǎng)中，發(fā)生單相接地故障的比例很大。采用中性點(diǎn)不接地方式可以減少單相接地電流，從而減輕其危害。發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行不超過(guò)2小時(shí)，從而提高了供電的可靠性。綜合考慮各種因素，配電網(wǎng)中電氣設(shè)備的絕緣按照線電壓設(shè)計(jì)所增加的投資遠(yuǎn)小于運(yùn)行中所取得的經(jīng)濟(jì)效益。41.3各種中性點(diǎn)非有效接地方式

中性點(diǎn)不接地5

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地6

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地71.4配電網(wǎng)擴(kuò)大帶來(lái)的問(wèn)題單相接地故障造成二次故障概率增大。配電網(wǎng)增大，造成電容電流增大，導(dǎo)致單相接地時(shí)，接地電流較大，接地點(diǎn)電弧不能自行熄滅而形成穩(wěn)定電弧，很可能發(fā)展成相間短路，造成用戶停電或設(shè)備損壞事故。易產(chǎn)生單相電弧接地過(guò)電壓。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生在接地電流大于5～10Ａ?xí)r，單相接地可能出現(xiàn)周期性地熄滅和重燃的間歇電弧。間歇電弧將導(dǎo)致相與地之間產(chǎn)生過(guò)電壓，其值可能達(dá)到2.5～3倍相電壓峰值。易產(chǎn)生鐵磁諧振過(guò)電壓。在相電壓時(shí)PT特性已趨于飽和拐點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)中運(yùn)行電壓偏高并出現(xiàn)某些擾動(dòng)(如單相接地故障)，能使PT飽和程度加劇，就有可能激發(fā)鐵磁諧振過(guò)電壓，致使母線電壓互感器(PT)燒毀和熔斷器熔斷，嚴(yán)重威脅著配電網(wǎng)的安全和供電可靠性。81.5中性點(diǎn)接地方式比較序號(hào)中性點(diǎn)接地方式中性點(diǎn)不接地經(jīng)電阻接地經(jīng)消弧線圈接地經(jīng)消弧線圈并電阻接地1單相接地電流大小大大小，同脫諧度有關(guān)小，同脫諧度有關(guān)2人身觸電危險(xiǎn)性大大減小減小3單相電弧接地過(guò)電壓最高低較高，過(guò)電壓概率小低，過(guò)電壓概率小4單相接地保護(hù)實(shí)現(xiàn)易易難較復(fù)雜，不難5鐵磁諧振過(guò)電壓高低過(guò)補(bǔ)低欠補(bǔ)高低6保護(hù)接地安全性危險(xiǎn)危險(xiǎn)安全安全92、消弧線圈2.1消弧線圈發(fā)展歷史消弧線圈首次于1916年由德國(guó)的鼻德遜提出并研制成功。

傳統(tǒng)的消弧線圈（手動(dòng)式消弧線圈）?？空{(diào)節(jié)線圈的抽頭來(lái)補(bǔ)償電網(wǎng)對(duì)地的電容電流，匝數(shù)一定則其所能補(bǔ)償?shù)碾娙蓦娏骶筒蛔?，而要改變?cè)褦?shù)就必須退出消弧線圈。匝數(shù)的整定或者根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)或者是根據(jù)實(shí)測(cè)電網(wǎng)對(duì)地的電容電流值。很不方便。消弧線圈只能運(yùn)行在過(guò)補(bǔ)償方式。殘余電流往往較大。目前配電網(wǎng)大力推廣無(wú)人值班變電站，對(duì)非自動(dòng)調(diào)節(jié)式消弧線圈的調(diào)節(jié)更加困難，造成人員的浪費(fèi)。10自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償償?shù)南【€圈圈調(diào)節(jié)方便，無(wú)無(wú)須停電。調(diào)節(jié)精度高，，殘流小。能自動(dòng)跟蹤系系統(tǒng)電容電流流的變化，消消弧線圈始終終運(yùn)行于全補(bǔ)補(bǔ)償狀態(tài)。易于實(shí)現(xiàn)無(wú)人人值守及變電電站綜合自動(dòng)動(dòng)化。2.2消弧線圈作用用發(fā)生單相接地地時(shí)的接地電電流（殘余電電流）減小。。限制和消除弧弧光接地過(guò)電電壓及諧振過(guò)過(guò)電壓，降低低單相接地故故障發(fā)展為相相間短路或多多點(diǎn)重復(fù)性接接地故障的幾幾率。降低雷雷擊跳跳閘率率。減小人人身觸觸電和和設(shè)備備的傷傷害程程度。。112.3自動(dòng)跟跟蹤補(bǔ)補(bǔ)償消消弧線線圈原原理匯匯總自動(dòng)消消弧線線圈是是自動(dòng)動(dòng)跟蹤蹤補(bǔ)償償裝置置的核核心部部件，，其調(diào)調(diào)諧方方式可可分為為預(yù)調(diào)調(diào)式和和隨調(diào)調(diào)式2種。預(yù)調(diào)式式是指指電網(wǎng)網(wǎng)無(wú)接接地故故障情情況下下，消消弧線線圈預(yù)預(yù)先自自動(dòng)調(diào)調(diào)諧到到合理理補(bǔ)償償位置置。一一般需需加裝裝阻尼尼電阻阻，以以保證證中性性點(diǎn)位位移電電壓不不大于于額定定相電電壓的的15％。隨調(diào)式式是指指電網(wǎng)網(wǎng)發(fā)生生單相相接地地故障障時(shí)，，消弧弧線圈圈自動(dòng)動(dòng)調(diào)諧諧到合合理補(bǔ)補(bǔ)償位位置。。不需需阻尼尼電阻阻，但但接地地瞬間間無(wú)法法達(dá)到到全補(bǔ)補(bǔ)償。。12常用的的自動(dòng)動(dòng)跟蹤蹤補(bǔ)償償消弧弧線圈圈形式式：調(diào)匝式式調(diào)氣隙隙式（（動(dòng)鐵鐵式））偏磁式式（直直流助助磁式式）磁閥式式調(diào)容式式調(diào)感式式132.3.1調(diào)匝式式利用有有載開(kāi)開(kāi)關(guān)調(diào)調(diào)節(jié)消消弧線線圈上上設(shè)置置的若若干分分接頭頭，實(shí)實(shí)現(xiàn)電電感量量的有有級(jí)調(diào)調(diào)整。。所需設(shè)設(shè)備：：接地地變壓壓器、、抽頭頭式消消弧線線圈、、高壓壓有載載開(kāi)關(guān)關(guān)、阻阻尼電電阻箱箱、殼殼體、、控制制柜。。調(diào)節(jié)方方式：：有檔檔調(diào)節(jié)節(jié)、預(yù)預(yù)調(diào)式式。優(yōu)點(diǎn)：：容量量大。。缺點(diǎn)：：有檔檔調(diào)節(jié)節(jié)、調(diào)調(diào)節(jié)精精度低低、調(diào)調(diào)節(jié)速速度慢慢。142.3.2調(diào)氣隙隙式改變磁磁路中中的氣氣隙長(zhǎng)長(zhǎng)度實(shí)實(shí)現(xiàn)電電感量量的連連續(xù)可可調(diào)。。所需設(shè)設(shè)備：：接地地變壓壓器、、可調(diào)調(diào)氣隙隙消弧弧線圈圈、電電動(dòng)機(jī)機(jī)及其其機(jī)械械傳動(dòng)動(dòng)部件件、阻阻尼電電阻箱箱、開(kāi)開(kāi)關(guān)柜柜殼體體。調(diào)節(jié)方方式：：無(wú)級(jí)級(jí)調(diào)節(jié)節(jié)、預(yù)預(yù)調(diào)式式。優(yōu)點(diǎn)：：連續(xù)續(xù)無(wú)級(jí)級(jí)可調(diào)調(diào)。缺點(diǎn)：：要求求采用用精密密的機(jī)機(jī)械傳傳動(dòng)部部件，，響應(yīng)應(yīng)速度度慢、、噪聲聲大、、機(jī)構(gòu)構(gòu)易失失靈。。該類型型基本本已經(jīng)經(jīng)淘汰汰！152.3.3偏磁式式通過(guò)改改變鐵鐵芯磁磁化段段磁路路上的的直流流助磁磁磁通通大小小來(lái)調(diào)調(diào)節(jié)交交流等等值磁磁導(dǎo)以以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)電感感的連連續(xù)可可調(diào)。。所需設(shè)設(shè)備：：接地地變壓壓器、、可助助磁消消弧線線圈、、控制制柜（（含直直流助助磁回回路））殼體體。調(diào)節(jié)方方式：：無(wú)級(jí)級(jí)調(diào)節(jié)節(jié)、隨隨調(diào)式式。優(yōu)點(diǎn)：：連續(xù)續(xù)無(wú)級(jí)級(jí)可調(diào)調(diào)。缺點(diǎn)：：隨調(diào)調(diào)式、、需外外部直直流電電源、、響應(yīng)應(yīng)時(shí)間間一般般大于于20ms、維護(hù)護(hù)量大大。162.3.4磁閥式式利用自自耦勵(lì)勵(lì)磁技技術(shù)控控制鐵鐵心的的飽和和程度度，實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)補(bǔ)償償電流流的連連續(xù)調(diào)調(diào)節(jié)。。所需設(shè)設(shè)備：：接地地變壓壓器、、磁閥閥式消消弧線線圈、、控制制柜殼殼體。。調(diào)節(jié)方方式：：無(wú)級(jí)級(jí)調(diào)節(jié)節(jié)、隨隨調(diào)式式。優(yōu)點(diǎn)：：連續(xù)續(xù)無(wú)級(jí)級(jí)可調(diào)調(diào)。缺點(diǎn)：：隨調(diào)調(diào)式、、響應(yīng)應(yīng)時(shí)間間一般般大于于20ms、調(diào)節(jié)節(jié)原理理復(fù)雜雜、易易發(fā)生生故障障。172.3.5調(diào)容式式采用改改變消消弧線線圈二二次側(cè)側(cè)低壓壓電容容電流流的方方法來(lái)來(lái)調(diào)節(jié)節(jié)消弧弧線圈圈的電電感電電流。。所需設(shè)設(shè)備：：三相相五柱柱消弧弧線圈圈、多多組電電容器器、阻阻尼電電阻箱箱、控控制柜柜、殼殼體。。調(diào)節(jié)方方式：：有檔檔調(diào)節(jié)節(jié)、預(yù)預(yù)調(diào)式式。優(yōu)點(diǎn)：：調(diào)節(jié)節(jié)范圍圍大。。缺點(diǎn)：：有檔檔調(diào)節(jié)節(jié)、調(diào)調(diào)節(jié)精精度低低、占占用設(shè)設(shè)備多多、維維護(hù)量量大、、故障障擴(kuò)大大可能能性大大。182.3.6調(diào)感式式采用改改變消消弧線線圈二二次側(cè)側(cè)低壓壓電感感電流流的方方法來(lái)來(lái)調(diào)節(jié)節(jié)消弧弧線圈圈的電電感電電流。。以實(shí)實(shí)現(xiàn)電電感的的連續(xù)續(xù)可調(diào)調(diào)。所需設(shè)設(shè)備：：三相相五柱柱消弧弧線圈圈、電電抗器器、阻阻尼電電阻箱箱、殼殼體。。調(diào)節(jié)方方式：：無(wú)級(jí)級(jí)調(diào)節(jié)節(jié)、預(yù)預(yù)調(diào)節(jié)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)：：連續(xù)續(xù)無(wú)級(jí)級(jí)可調(diào)調(diào)、調(diào)調(diào)節(jié)精精度高高。缺點(diǎn)：：容量量不能能超過(guò)過(guò)80A。193、XBSG-6/50型消弧弧線圈圈介紹紹3.1工作原原理L———三相五五柱式式消弧弧線圈圈；L1、L2———電抗器器；RL———電阻器器；SCR1、SCR2、SCR3、SCR4———可控硅硅；KM———直流接接觸器器接點(diǎn)點(diǎn)該消弧弧線圈圈有五五個(gè)鐵鐵芯柱柱，中中間三三個(gè)鐵鐵芯柱柱繞有有高、、低壓壓線圈圈，邊邊柱上上沒(méi)有有線圈圈。高高壓繞繞組一一端直直接與與電網(wǎng)網(wǎng)A、B、C三相相相接，，另一一端接接在一一起與與大地地相連連，低低壓繞繞組接接成開(kāi)開(kāi)口三三角形形，通通過(guò)可可控硅硅接通通小型型電抗抗器L1、L2。20當(dāng)電網(wǎng)網(wǎng)正常常工作作時(shí)：：三相相電壓壓對(duì)稱稱，即即消弧弧線圈圈中性性點(diǎn)沒(méi)沒(méi)有電電流入入地。。電網(wǎng)發(fā)發(fā)生單單相接接地故故障：：加在在三相相五柱柱式消消弧線線圈上上的電電壓可可分解解為正正序分分量和和零序序分量量。正序電電流流流過(guò)三三相高高壓繞繞組，，由于于大小小相等等，相相位互互差120度，矢矢量和和為零零，不不會(huì)流流入大大地，，所產(chǎn)產(chǎn)生的的正序序磁通通，也也是大大小相相等，，相位位互差差120度，所所以正正序磁磁通在在中間間三個(gè)個(gè)柱之之間流流通，，互為為通道道，不不經(jīng)過(guò)過(guò)邊柱柱。由由于中中間三三個(gè)柱柱沒(méi)有有氣隙隙，磁磁阻很很小，，正序序阻抗抗很大大，正正序電電流很很小，，其值值相當(dāng)當(dāng)于變變壓器器的空空載電電流。。零序電電流流流入三三相高高壓繞繞組，，由于于大小小相等等，方方向一一致，，所產(chǎn)產(chǎn)生的的零序序磁通通也必必然是是大小小相等等，方方向相相同，，通過(guò)過(guò)氣隙隙，與與兩個(gè)個(gè)邊柱柱構(gòu)成成通道道。由由于零零序磁磁路有有氣隙隙，磁磁阻較較大，，故零零序電電流較較大。?？梢砸酝ㄟ^(guò)過(guò)調(diào)整整磁路路氣隙隙的大大小，，改變變零序序電感感值，，進(jìn)而而改變變消弧弧線圈圈的零零序電電感電電流。。21低壓繞繞組接接成開(kāi)開(kāi)口三三角形形，取取出二二次零零序電電壓，，并通通過(guò)可可控硅硅調(diào)節(jié)節(jié)低壓壓電抗抗器L1、L2，的導(dǎo)導(dǎo)通角角，即即可調(diào)調(diào)節(jié)付付邊電電感電電流的的大小小，從從而改改變?cè)叺牡牧阈蛐螂姼懈须娏髁?，?shí)實(shí)現(xiàn)消消弧線線圈電電感電電流對(duì)對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)對(duì)地地電容容電流流的自自動(dòng)跟跟蹤補(bǔ)補(bǔ)償。。在二次次線圈圈上還還經(jīng)過(guò)過(guò)交流流接觸觸器的的接點(diǎn)點(diǎn)KM接通一一電阻阻R，以增增加電電網(wǎng)的的阻尼尼率，，限制制諧振振過(guò)電電壓。。223.2XBSG系列消消弧線線圈特特點(diǎn)整套裝裝置由由三相相五柱柱干式式消弧弧線圈圈、電電抗器器、阻阻尼電電阻箱箱、控控制器器及其其附件件、高高壓開(kāi)開(kāi)關(guān)柜柜殼體體及附附件等等構(gòu)成成；主體消消弧線線圈采采用三三相五五柱干干式結(jié)結(jié)構(gòu)，，將消消弧線線圈和和接地地變壓壓器合合二為為一，，占用用空間間小，，可實(shí)實(shí)現(xiàn)變變電所所內(nèi)單單柜一一體化化安裝裝，對(duì)對(duì)GG1A、KGN等柜型型可節(jié)節(jié)省一一臺(tái)投投切高高壓開(kāi)開(kāi)關(guān)柜柜。通過(guò)可可控硅硅調(diào)節(jié)節(jié)電感感電流流，自自動(dòng)跟跟蹤補(bǔ)補(bǔ)償電電網(wǎng)對(duì)對(duì)地電電容電電流，，無(wú)須須人為為干預(yù)預(yù)，無(wú)無(wú)機(jī)械械傳動(dòng)動(dòng)部分分，響響應(yīng)速速度快快（0毫秒））。具有日日歷時(shí)時(shí)鐘顯顯示、、電網(wǎng)網(wǎng)電容容電流流值顯顯示、、補(bǔ)償償脫諧諧度設(shè)設(shè)定和和顯示示、電電網(wǎng)電電壓值值顯示示、電電網(wǎng)零零序電電壓值值顯示示、自自動(dòng)跟跟蹤補(bǔ)補(bǔ)償狀狀態(tài)指指示、、故障障追憶憶、補(bǔ)補(bǔ)償追追憶以以及通通道精精度整整定等等功能能，可可以選選擇自自動(dòng)或或手動(dòng)動(dòng)運(yùn)行行、可可以多多臺(tái)聯(lián)聯(lián)機(jī)運(yùn)運(yùn)行。。具有RS232、RS485通信接接口，，便于于接入入變電電站綜綜合自自動(dòng)化化系統(tǒng)統(tǒng)。具備完完善的的零序序過(guò)壓壓、過(guò)過(guò)流、、短路路、閉閉鎖等等保護(hù)護(hù)功能能，能能充分分保證證消弧弧線圈圈的可可靠運(yùn)運(yùn)行。。23KGN柜型24KYN28柜型定制柜型254小電流接地地選線原理理4.1小電流接地地系統(tǒng)常用用的選線原原理零序過(guò)電流流原理零序無(wú)功功功率方向型型原理五次諧波原原理零序有功功功率方向型型原理注入法原理理首半波原理理26零序過(guò)電流流原理：利用單相接接地時(shí)故障障線路的零零序電流幅幅值大于非非故障線路路，為其它它非故障線線路之和，，而非故障障線路零序序電流幅值值為它本身身的電容電電流的特點(diǎn)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)保保護(hù)。適用于中性性點(diǎn)不接地地且各支路路單相接地地電容電流流均勻的系系統(tǒng)。該原理選擇擇性差，基基本已經(jīng)淘淘汰。27零序無(wú)功功功率方向型型原理利用接地故故障支路零零序無(wú)功電電流同正常常支路方向向相反實(shí)現(xiàn)現(xiàn)選擇性。。僅適用于中中性點(diǎn)不接接地系統(tǒng)。。該原理為基基波原理，，在中性點(diǎn)點(diǎn)不接地系系統(tǒng)得到廣廣泛使用，，但在中性性點(diǎn)經(jīng)消弧弧線圈接地地系統(tǒng)失效效。28五次諧波原原理利用電網(wǎng)包包含的5次諧波分量量，在消弧弧線圈接地地系統(tǒng)，由由于消弧線線圈對(duì)5次諧波呈現(xiàn)現(xiàn)的感抗為為基波的5倍，而線路路容抗為基基波的1/5，因此5次諧波感性性電流可以以忽略，系系統(tǒng)單相接接地時(shí)，5次諧波容性性電流分布布與中性點(diǎn)點(diǎn)不接地系系統(tǒng)中基波波容性電流流幾乎相同同，據(jù)此進(jìn)進(jìn)行接地選選線。適用于各種種接地系統(tǒng)統(tǒng)，但其靈靈敏度受電電網(wǎng)五次諧諧波含量影影響較大。。在煤礦電網(wǎng)網(wǎng)使用效果果不理想。。29零序有功功功率方向型型原理利用消弧線線圈在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)全補(bǔ)償時(shí)時(shí)需要并聯(lián)聯(lián)或串聯(lián)的的阻尼抑制制諧振，該該阻尼在接接地時(shí)產(chǎn)生生的有功電電流僅流過(guò)過(guò)接地支路路來(lái)實(shí)現(xiàn)選選線，使用用基波分量量利于選線線。僅適用于中中性點(diǎn)經(jīng)消消弧線圈并并或串電阻阻接地的系系統(tǒng)。目前在消弧弧線圈接地地系統(tǒng)得到到廣泛應(yīng)用用，但受互互感器角度度特性影響響較大。30注入法原理理通過(guò)運(yùn)行中中的電壓互互感器向接接地線注入入信號(hào)，利利用信號(hào)尋尋蹤原理，，實(shí)現(xiàn)接地地選線。適用于各種種接地系統(tǒng)統(tǒng)，但需在在電網(wǎng)中注注入信號(hào)且且受電網(wǎng)出出線均勻程程度和諧波波含量影響響。31首半波原理理利用單相接接地瞬間，，故障線路路暫態(tài)零序序電流第1個(gè)周期的首首半波與非非故障線路路相反的特特點(diǎn)構(gòu)成。?？蛇m用于各各種接地系系統(tǒng)，但其其靈敏度受受接地故障障過(guò)渡電阻阻影響較大大。處于理論研研究階段，，產(chǎn)品大都都不成熟。。324.2WLD系列小電流流接地系統(tǒng)統(tǒng)微機(jī)選線線WLD系列小電流流接地系統(tǒng)統(tǒng)微機(jī)選線線裝置采用用基波選線線原理，在在中性點(diǎn)不不接地系統(tǒng)統(tǒng)采用無(wú)功功功率方向向型原理，，群體比幅幅選線方案案；在中性性點(diǎn)經(jīng)消弧弧線圈并或或串電阻接接地系統(tǒng)，，選用有功功功率方向向型原理，，群體比幅幅選線方案案。為保證選線線的準(zhǔn)確率率，該裝置置配套使用用了專利產(chǎn)產(chǎn)品FLH0-2型零序電流流互感器，，從信號(hào)取取樣來(lái)保證證原理實(shí)現(xiàn)現(xiàn)