消弧线圈系统位移过电压的危害及其限制措施

消弧线圈系统位移过电压的危害及其限制措施

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摘要：本文分析了传统的消弧线圈系统位移过电压的产生的原因及其造成的危害，针对不同的系统情况，采取相应的限制措施。

关键词：消弧线圈，位移过电压，危害，限制措施。

我国66KV及以下的配电系统，绝大部分采用中性点不接地和消弧线圈接地系统，这是与我国的国情和电网的网架结构有关。这种接地方式，当单相接地时，三相线电压的平衡未被破坏，所以三相马达等负载照常运转，这一突出的优点使我国现有配电网虽然自动化水平比较低的情况下，仍能保持较高的安全运行水平。当电网对地的电容电流达到一定值后，如超过10安，电弧就不能自行熄灭，就需要采取补偿措施，装设消弧线圈，由于电网三相对地电容的不同，形成中性点有不对称电压Ubd存在。一般情况下，架空线或混合网Ubd约为相电压的1~1.5%，但有的电网如35~66KV系统由于母线对地电容不等或由于载波通讯结合电容器的布置不合理的影响等Ubd达到3~4%左右。而消弧线圈系统属于谐振式接地系统，当投入到中性点后必然对Ubd放大，其关系式如下：

Uwy =Ubd/

V2+d2 …………（1）

式中 Uwy—中性点上经消弧线圈放大后的位移电压（伏）

Ubd—配电网中性点对地的不对称电压 V —消弧线圈的脱谐度V=（IL-IC）/IC×100%

d —阻尼率。它是由有功电流与无功电流之比，由于电网泄漏形成的有功电

流比较小约为1~2%，消弧线圈本身有损耗也存在一定的有功电流约为1~1.5%。这两项综合起来称为d0电网固有阻尼率。

从上式可以看出，中性点位移电压Uwy与不对称电压，脱谐度和电网的阻尼率有关。不对称电压高的电网，它的位移电压必然要高，脱谐度不能随便取，而是有要求的，取大了残流大，不利于消弧线圈灭弧和功能的发挥。电网的阻尼率一般都比较小。因此，在不对称电压比较高的电网，固有的阻尼率又比较小的情况下谐振点的位移电压达Uwy=Ubd/d。约为不对称电压的40倍。如东北某钢厂66KV系统不对称电压为1700V，谐振点的位移电压达到68KV是相电压是1.78倍。又如海南某35KV系统不对称电压达900V，由于位移电压超标消弧线圈不能投入。过高的谐振点电压对系统将

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造成严重的威胁，造成不少母线PT爆炸和停电事故。有时在事故中由于参数的变化引起谐振，造成大面积停电事故例子也不少，为防止调谐中或事故中，发生谐振，位移电压升高，造成电网事故，必须把位移电压降低到安全允许的水平，首先要把电网的不对称调整平衡，如线路采取换位措施，或合理布置载波通讯用结合电容器；必要时增设平衡电容器使三相对地电容调整平衡，如果电网的不对称无法调整时，只有人为的提高电网的阻尼率入手，从（1）式可知d增加，Uwy就下降，这里介绍几种行之有效的方法：

(1)弧线圈高压回路增设串联阻尼电阻。如图一（A），图一（B）曲线②为加阻尼电阻后的曲线。这种只适用于不对称电压比较低的电网。调节范围有限，接地时要将电阻快速短接。所以结构比较复杂，而且如电阻值比较大时，接地瞬间到短接之前，影响消弧线圈输出。影响故障点残流，这种方法运行中暴露出不少问题。当短接装置工作不正常时，

不是电阻烤热，就是电阻箱烧坏。维修工作量比较大。

(2)采用隔离式阻尼限压装置，这种装置是最新开发的科研成果。尤其是对老式消弧线圈系统是降低位移电压行之有效的措施。如图二，图中的①为老式消弧线圈，②为特殊设计的隔离变压器。③阻尼调节装置，当中性点上有Ubd作用到消弧线圈和隔离变压器时，产生IL和Ia，d=Ia/IL，调节R即可调节d，这种装置可以大范围内调节电网的位移电压，使其达到规程的允许范围以内即15%相电压以内。把阻尼电阻放到二次可以使消弧线圈真正实现零秒响应即接地一发生，消弧线圈立即输出补偿电流没有跟踪时间。这是国内没有一种补偿装置能达到，阻尼调节装置在消弧线圈的二次电压比较低与高压隔离比较安全。

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(3)采用带二次线圈的阻尼电抗器如图三，图中①为老式消弧线圈②为带二次线圈的阻尼电抗器，③为阻尼调节装置。这种装置适用在消弧线圈容量选择偏大的场合。既可将调流范围缩小，还可使阻尼率提高在一定程度上达到降低位移电压的目的。工作安全可靠，简单易行。

(4)采用阻尼式消弧线圈，如果新上消弧线圈，就可直接选用带二次阻尼线圈的消弧线圈，如图四所示，图中① 为消弧线圈，其二次阻尼绕组 带阻尼调节装置。这种装置可 大范围内提高电网的阻尼率亦 即可大幅度调节位移电压降低 到用户需要的水平10%相电压 以下。而且能实现消弧线圈的 零秒响应。结构简单，工作安 全可靠。

在传统的消弧线圈系统以及预调式自动调谐消弧线圈系统中，当电网的不对称电压比较高时，投入消弧线圈中性点位移电压必然比较高。为保证消弧线圈系统正常、合理、安全的使用，必须采取限制措施。目前，在预调式的消弧自动调谐消弧线圈系统中均配置有阻尼措施。

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