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消弧線圈中性點電壓分析儀

時間：2022-09-18

中試控股技術研究院魯工為您講解：消弧線圈中性點電壓分析儀

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30多年專業制造：ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀

消弧線圈成套裝置目前已經普遍應用于各大變電站、電廠等配電現場。消弧線圈的作用就是在系統發生單相接地故障時，補償系統電容電流，從而抑制過電壓的產生。系統正常運行時，消弧線圈經阻尼電阻接地，防止系統諧振的發生，系統發生單相接地故障時，阻尼電阻的分壓使壓敏電阻動作并通過自觸發方式將其旁路晶閘管觸發導通，使得消弧線圈直接接地，起到補償作用，可見旁路晶閘管是否可靠動作直接決定了消弧線圈的補償作用。
10kV或者35kV系統發生單相接地故障時，消弧線圈能否起到補償作用，直接決定于旁路晶閘管能否可靠觸發導通，同時消弧線圈控制器計算精度及發出調檔指令正確與否也直接決定了消弧線圈的補償性能。
目前消弧線圈在出廠、安裝及投運后都缺乏對整個消弧線圈成套裝置綜合性能評估的技術手段。針對上述現狀，中試控股在充分研究消弧線圈運行原理及控制器工作原理的基礎上并結合大量實驗數據據及現場經驗總結研發了集晶閘管動作特性測試及消弧線圈裝置特性測試等多種功能于一體的多功能高精度測試儀器—ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀，儀器為一體化結構，操作簡單，便于攜帶。

ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀簡介
消弧線圈成套裝置目前已經普遍應用于各大變電站、電廠等配電現場。消弧線圈的作用就是在系統發生單相接地故障時，補償系統電容電流，從而抑制過電壓的產生。系統正常運行時，消弧線圈經阻尼電阻接地，防止系統諧振的發生，系統發生單相接地故障時，阻尼電阻的分壓使壓敏電阻動作并通過自觸發方式將其旁路晶閘管觸發導通，使得消弧線圈直接接地，起到補償作用，可見旁路晶閘管是否可靠動作直接決定了消弧線圈的補償作用。
10kV或者35kV系統發生單相接地故障時，消弧線圈能否起到補償作用，直接決定于旁路晶閘管能否可靠觸發導通，同時消弧線圈控制器計算精度及發出調檔指令正確與否也直接決定了消弧線圈的補償性能。
目前消弧線圈在出廠、安裝及投運后都缺乏對整個消弧線圈成套裝置綜合性能評估的技術手段。針對上述現狀，中試控股在充分研究消弧線圈運行原理及控制器工作原理的基礎上并結合大量實驗數據據及現場經驗總結研發了集晶閘管動作特性測試及消弧線圈裝置特性測試等多種功能于一體的多功能高精度測試儀器—ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀，儀器為一體化結構，操作簡單，便于攜帶。

ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀特點
1、全觸摸超大8寸彩色液晶顯示
操作簡單，儀器配備了高端全觸控式8寸彩色液晶顯示屏，超大顯示界面所有操作步驟中文菜單顯示，每一步都非常清晰明了，操作人員不需要額外的專業培訓就能使用，是目前非常理想的智能型測量設備。
2、實時顯示電壓波形
晶閘管動作特性測試時，中試控股儀器能夠實時顯示儀器輸出和晶閘管上的電壓波形。試驗人員從波形圖上就能夠非常清楚的判斷出晶閘管的動作。
3、自動手動兩種測試模式
晶閘管動作特性測試時，儀器能夠提供自動和手動兩種測試模式。自動模式能夠快速準確找到晶閘管的動作閾值。手動模式方便試驗人員仔細觀察晶閘管動作時的電壓波形變化。
4、3C0調節范圍大
消諧裝置特性試驗時，3C0電容的調節范圍非常廣，可以從10uF到100uF，足以滿足絕大部分試驗現場的需求。
5、一體化結構，體積小、重量輕
儀器內部高度集成化，中試控股為試驗提供了一種最為簡單便捷的試驗手段。

ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀技術參數
1、使用條件 -20℃ ~ 50℃ RH＜80%
2、工作電源 AC 220V±10%
3、晶閘管測試電壓范圍 0-800V
分辨率 0.1V
精度 ±（1%讀數+0.5V）
4、晶閘管動特性測試能夠實時顯示電壓波形
5、晶閘管動特性測試能夠提供自動和手動兩種模式
6、消諧裝置測試電壓范圍 40V
分辨率 0.1V
精度 ±（1%讀數+0.5V）
7、消諧裝置測試電流范圍 0-2000mA
電容電流范圍：200A，級差20A
分辨率 0.1mA
精度 ±（1%讀數+0.2mA）
8、3C0電容調節范圍 10uF-100uF
9、主機外型尺寸 320（L）×270（W）×140（H）
10、主機重量 6kg（不含測試線/中試控股）

ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀（圖片）

消弧線圈成套裝置內部結構的構成及作用
消弧線圈是用于小電流接地系統的一種補償裝置。當系統發生單相接地故障時，消弧線圈成套裝置產生感性電流補償接地電容電流，使通過接地點的電流低于產生間歇電弧，或維持穩定的電弧所需要的電流值，起到消除接地點電弧的作用。對于20KV及以上的電網，當接地點電流超過10A以后，接地點就容易出現間歇性電弧，間歇性電弧所引起的過電壓，對電器的絕緣程度有很大的危害。對于3~10KV電網，由于絕緣有一定的裕度，間歇電弧所引起的過電壓對電器絕緣危害性不大。
但當接地電流大于30A時，會產生不易熄滅的穩定電弧，可能燒壞電器或引發相間短路。所以對于20KV及以上的電網，接地電流超過10A，或3~10KV的電網，接地電流超過30A時，應安裝消弧線圈來進行補償。
消弧線圈的結構與單相變壓器的結構相似，一般為油浸自冷式，具有油枕、玻璃管油位計，信號溫度計，容量較大的還裝有冷卻管、呼吸器和氣體繼電器。內部結構是一個具有多間隙鐵心得可調線圈，它的電阻值很小，感抗值很大，鐵心間隙用絕緣紙板填充。
消弧線圈的鐵心和線圈，采用帶間隙的鐵心，是為了避免磁飽和，使補償電流與電壓成線性關系，減少高次諧波分量。消弧線圈的補償電流可以通過分接開關，改變線圈匝數進行調節。在任何運行方式下，大部分電網不得失去消弧線圈的補償
應將多臺消弧線圈集中安裝在一處，并應避免電網僅裝一臺消弧線圈。在發電廠中，發電機電壓消弧線圈可裝在發電機中性點上，也可裝在廠用變壓器中性點上。當發電機與變壓器為單元連接時，消弧線圈應裝在發電機中性點上。
具備哪些條件可以使用消弧線圈成套裝置
消弧線圈成套裝置是一個具有鐵芯的可調電感線圈，裝設在變壓器或發電機的中性點。當發生單相接地故障時，可形成一個與接地電容電流大小接近相等而方向相反的電纜電流，這個滯后電壓90度的電感電流與超前電壓90度的電容電流相互補償，后使流經接地處的電流變得很小
以至于等于零，從而消除了接地處的電弧以及由他所產生的危害。消弧線圈成套裝置的名稱就是這樣得來的，其主要作用是提高供電可靠性，該電力系統必須是中性點不接地的架空線路的絕緣是采用絕緣子與空氣混合絕緣?？諝忾g隙擊穿后，由于游離擴散能自動恢復絕緣性能；絕緣子沿面閃絡后，許多情況下絕緣子也能恢復絕緣性能。這就是消弧線圈消弧的一個前提條件。
另一個前提條件是單相接地后，帶單相接地故障運行不跳開關（短路器不跳閘），也就是線路的繼電保護采用相間短路才跳開關（斷路器不跳閘），也就是線路的繼電保護采用相間短路才跳開關的過電流保護和速斷保護，不能采用單相接地時開關就跳閘的零序保護。這就是消弧線圈提高供電可靠性的另一個前提條件。
我國6~35kv系統絕大多數采用中性點不接地的架空線路。運行經驗表明，當接地電流大于30A時加裝消弧線圈，對提高供電可靠性有良好的效果。如果沒有上述兩個前提條件，如6~35kv系統采用電纜線路，受雷擊或外力影響引起單相接地的機會極少；發生單相擊穿后，電纜絕緣紙會被燒毀、浸漬劑會分解，造成久性保障，不可能像架空線那樣容易消弧和自行恢復絕緣；再加上采用單相接地后就跳閘的保護。因此在這種系統中，不宜采用消弧線圈。

國內外消弧線圈成套裝置的發展概況
消弧線圈是一種鐵心帶有空氣隙的可調電感線圈。消弧線圈是由德國人Petersen在1916年提出的。消弧線圈成套裝置的補償電流有分級（階段）調節和無級（連續）調節之分，調節方式又有手動和自動之別，而自動調節的又有在發生接地故障前預先調節的預調式和出現接地故障后的迅速調節的隨調式兩種。
二十世紀九十年代初期，我國現場采用的消弧線圈成套裝置調諧方法是根據己設的方案，對不同的運行方式人工調節消弧線圈的分接頭，使電網的脫諧度、殘流和中性點位移電壓在規定的范圍內。這種方法需將消弧線圈從電網上脫離，手動操作調整消弧線圈的分接頭，對于復雜的電網，確定調諧方案相當費時。
這種調節方式因不能自動跟蹤系統參數的變化，調節和運行極為不便，由于無法保證合理的脫諧度，因而造成安裝了消弧線圈后仍然發生過電壓事故，致使使用單位就運行方式及消弧線圈調節補償度編制了復雜的運行操作規程，增加了運行人員的負擔。另外規程要求每年對電網電容電流實測一次，重新設定補償方案，工作量很大。目前這種調匝式消弧線圈逐漸退出配電網。
自動跟蹤補償消弧裝置是靠自動裝置按電網電容電流的變化來改變消弧線圈的電感，使單相接地電容電流得到來自消弧線圈的電感電流的有效補償。自動裝置的工作原理是根據在線實時測量的電網中性點的電壓、電流信號，依據電網脫諧度和信號相位角之間的關系，利用微機或單片機計算電網的脫諧度并控制有載調壓式消弧線圈的檔位進行自動跟蹤調諧，使系統始終運行在設定的脫諧度范圍內。
國內對配電網采用消弧線圈接地方式進行了理論分析及應用技術研究，根據目前可控電抗器的發展，相應推出了幾種自動跟蹤補償消弧限壓成套裝置。有調節鐵芯氣隙式消弧線圈、有載調匝式消弧線圈、晶閘管投切電容式消弧線圈的、高短路阻抗變壓器式消弧線圈、直流助磁式消弧線圈(或偏磁式消弧線圈)、磁閥式消弧線圈、三相五柱式消弧線圈等等。
消弧線圈整定時主要考慮哪些原則
1、故障點流過的殘余電流應該盡量的小。因為殘流越小，接地電弧的危害也越小，電弧的Z后熄滅也越容易。消弧線圈成套裝置介紹有的要求60kV及以下的電力網，故障點的殘余電流不超過10A。要使殘流小，則應將消弧線圈調整到諧振補償附近。此時如果系統三相電容不對稱，在正常運行情況下，就可能發生串聯諧振，使中性點具有較高的電壓，這是不允許的。
2、在正常和事故情況下，中性點對地電壓應不致危害網絡的正常絕緣。有的要求系統在正常運行時，中性點的位移電壓應不超過相電壓的15%，發生事故時應不超過相電壓的100%。因此為避免產生較大的諧振過電壓，消弧線圈不宜整定在諧振補償，而須整定在過補償或欠補償的位置。

3、實際證明，在同時滿足故障點殘流和中性點位移電壓規定的條件下，過補償和欠補償對滅弧的影響是差不多的。但在欠補償運行時，當網絡因故障或其它原因，使某些線路斷開后，可能構成串聯諧振，產生危險的過電壓。所以正常情況下，不宜采用欠補償的運行方式，而應采用過補償的運行方式。
4、如果消弧線圈容量不足，可以允許在一定的時間內采用欠補償的方式允許，但要對可能產生的過電壓進行校驗。消弧線圈的安裝地點，應根據實際電網的具體情況來決定，但要保證電網在任何運行方式下，斷開一、兩條線路時，大部分電網不致失去補償，所以不應將多臺消弧線圈集中安裝在電網的一處，且盡量避免電網只安裝一臺消弧線圈。
消弧線圈通常裝在電網的各樞紐變電所內，有時也裝在某些發電廠內。并不是任何一臺變壓器的中性點都能接消弧線圈，在選擇裝設消弧線圈的變壓器時，一方面要考慮和消弧線圈串聯的變壓器的阻抗，另一方面還要考慮因接入消弧線圈而使變壓器過負荷的條件。
投運與停運在消弧線圈使用時應注意什么
1、消弧線圈雖然是通過變壓器或發電機中性點接人系統的，但在正常運行中，中性點電壓不一定是零，這是由于電網三相電容電流不完全相同，而在中性點產生電壓漂移；另外，如果在調整分接開關過程中，電網發生接地故障，這時分接開關將會受到電弧燒傷，或因接地不良而造成高壓傷人，所以為了保證人身及設備安全，消弧線圈調整分接開關前必須脫離系統。
2、消弧線圈分接開關調整完畢后，應用萬用表測量消弧線圈導通良好，然后才可以投入消弧線圈運行，使用有載調節分接開關的消弧線圈可以不用測量接觸電阻；當電網采用過補償運行方式時，線路送電前，應先調整分接開關位置，使之適合線路增加后的過補償度，然后在投入線路運行；停電與送電順序相反；當電網采用欠補償運行方式時，應先將線路送電，再調整分接開關位置；停電與送電順序相反。
3、當系統發生單相接地、線路通過的地區有雷雨、中性點位移電壓超過50%的額定相電壓、接地電流極限值超過表4-3中規定數值時，嚴禁用隔離開關投入或停運消弧線圈；在正常運行中的變壓器與它所帶的消弧線圈一同停電時，應先拉開消弧線圈的隔離開關，后拉開變壓器的斷路器及隔離開關，送電時與停電順序相反。
4、嚴禁將消弧線圈同時接在兩臺運行中變壓器的中性點上，當消弧線圈需要由一臺變壓器切換到另一臺變壓器的中性點上時，應采用先拉開、后合上的操作方法進行。這主要是因為兩個補償系統的參數不同，并接在兩臺變壓器的中性點時可能形成一定的環流。
5、35kV系統的電容電流大于或等于IOA時，應將消弧線圈投運，消弧線圈宜采用過補償方式運行，補償度以10%～15%為宜。變壓器中性點位移電壓不超過相電壓的15%可以連續運行；消弧線圈分接開關調整后，必須要保證接觸良好。
6、35kV系統發生單相接地時，要加強對消弧線圈的溫度、允許時間、本體聲音的檢查監視。消弧線圈廠家介紹如發生異音、放電聲、冒煙、著火等內部故障現象時，應立即通知調度，請求將消弧線圈退出運行。
消弧線圈的維護操作有哪些規定
1、消弧線圈成套裝置運行中從一臺變壓器的中性點切換到另一臺時，必須先將消弧線圈斷開后再切換。不得將兩臺變壓器的中性點同時接到一臺消弧線圈上；主變壓器和消弧線圈裝置一起停電時，應先拉開消弧線圈的隔離開關，再停主變，送電時相反；裝置參數設定后應作記錄，記錄設定時間、設定值等，以便分析、查詢。
2、系統中發生單相接地時，禁止操作或手動調節該段母線上的消弧線圈，有人值守變電站應監視并記錄：接地變壓器和消弧線圈運行情況，阻尼電阻箱運行情況；微機調諧器顯示參數：電容電流、殘流、脫諧度、中性點電壓和電流、分接開關檔位和分接開關動作次數等，單相接地開始時間和結束時間，單相接地線路及單相接地原因，天氣狀況。
3、若巡視中發現這些情況之一時，應向調度和上級主管部門匯報，消弧線圈在高檔位運行，過補償情況下，說明消弧線圈總容量裕度很小或沒有裕度。消弧線圈、阻尼電阻箱、接地變壓器有異常響聲；新設備沖擊次數規定：變壓器、消弧線圈、電抗器5次；大修后設備沖擊次數規定：更換了線圈的電力變壓器3次。
4、手動調匝消弧線圈切換分接頭的操作規定，按當值調度員下達的分接頭位置切換消弧線圈分接頭，切換分接頭前，應確認系統中沒有接地故障，再用隔離開關斷開消弧線圈，裝設好接地線后，才可切換分接頭，并測量直流電阻；切換分接頭后，應檢查消弧線圈導通情況合格后方可將消弧線圈投入運行。
消弧線圈的選擇、配置與運行
消弧線圏的容量應選擇合適的，因為如果選得太大，消弧線圈的容量將得不到充分的利用，并給調諧帶來困難；如果選得太小，則當電網分解成兒部分運行或兒個地區的電網幷列運行時，可能出現欠補鏜的情況。消弧線圈的容量、臺數和配置地點，應該根據實際電網的具體情況來決定，應使電網中每一獨立部分都具有足夠的補償容量。

但是除了要配備那些用來補償一部分電網，甚至個別線路的消弧線圈以外，消弧線圈廠家介紹還要配備另一種消弧線圈，應有足夠的分接頭數，以便在整個電網的運行方式改變時，可以很方便地將補償度調整到所需的數値。消弧線圈通常裝在電網中的各樞紐變電所內，有時也裝在某些發電廠內
當某一變電所或發電廠內，有兩臺以上的變壓器可接消弧線圈時，比較合適的做法是把消弧線圈，通過兩只隔離開關分別接在兩臺變壓器的中性點上，但在運行中有一只隔離開關是打開的。當任何一合變壓器從電網切出時，應保證消弧線圈不脫離電網。不應將多臺消弧線圈集中安裝在電力網中的一處，并應盡量避免電力網中只裝設一臺消弧線圈。
消弧線圈的工作狀態有哪幾種
消弧線圈廠家介紹有三種：過補償、欠補償和全補償，過補償是指消弧線圈提供的感性電流，大于電力系統零序回路的容性電流，欠補償就是感性電流小于容性電流，全補償是指提供的感性電流正好等于容性電流。所謂脫諧度是指消弧線圈感性電流有效值，與系統中的容性電流有效值的比值，與其相對的概念是合諧度。
殘流就是單相接地點與大地接通點之間流過的電流，其主要成分有：容性電流：容性電流是電力系統中輸電線路對大地之間的電容產生的；感性電流：感性電流是消弧線圈提供的；有功電流：有功電流是消弧線圈中線圈繞組電導和輸電線路對地電導產生的；諧波電流：諧波電流一半來自于消弧線圈本身，產生的諧波和非線性負載產生的諧波電流。

消弧線圈等效為一個電感值可變的電感，它對于基波電容電流是可以完全補償的，但對于諧波電流就不能完全補償了，因此要想實現無殘流需要加入有源補償電路。一般不允許消弧線圈工作在欠補償和全補償，這主要是因為欠補償和全補償的系統容易引起諧振過電壓，因此一般來說調節消弧線圈工作在過補償狀態，脫諧度一般在15%。
為什么說消弧消諧柜是發展趨勢
為什么說消弧消諧柜是發展趨勢
消弧消諧柜是電力行業中，用于3-35KV中性點不接地、中性點經消弧線圈接地，或中性點經高阻接地的電力系統中，能對系統中的各類過電壓加以限制，有效地提高了系統運行安全性及供電可靠性
同時由于弧光接地過電壓持續時間長，能量極易超過避雷器的承受能力，導致避雷器爆炸。再就是弧光接地產生的高幅值的過電壓，加劇了電纜等固體絕緣的積累性破壞甚至擊穿放炮。隨著電網的發展，架空線路逐步被固體絕緣的電纜線路所取代是一種必然趨勢。
由于固體絕緣擊穿的積累效應，其內部過電壓，特別是電網發生單相間歇性弧光接地時，產生的弧光接地過電壓，及由此激發的鐵磁諧振過電壓，己成為這類電網安全運行的一大威脅，其中以單相弧光接地過電壓Z為嚴重。消弧消諧柜弧光接地過電壓會使電壓互感器發生飽和，激發鐵磁諧振，導致電壓互感器嚴重過載，造成熔斷器熔斷或互感器燒毀。
消弧消諧柜裝置動作后的處理
消弧消諧柜裝置動作后的處理：
1、故障報警后的處理：裝置故障報警后，可先按照裝置異常運行時的處理方法進行檢查，若未發現異常，則與技術人員聯系；裝置發出PT斷線信號時的檢查處理：根據裝置面板上顯示的故障相別，檢查PT高壓側熔斷器是否熔斷，PT一次回路是否良好。
2、裝置發出金屬接地信號時的檢查處理：利用自動選線裝置或人工選線，參考消弧消諧柜面板上提示的故障相別，選出故障線路。當故障線路被切除或故障消失后，裝置自動恢復到正常工作狀態。
3、裝置真空接觸器動作后的檢查處理：當系統發生單相弧光接地時，故障相真空接觸器合閘，此時應做的檢查處理：讀取電流表指示的接地電流值，檢查高壓限流熔斷器FU撞桿是否彈出，調出裝置的記錄數據。
根據小電流選線裝置的選線結果及裝置的記錄數據進行處理。若故障線路暫時不具備停電條件，則可先進行轉移負荷的倒閘操作，此時由于消弧消諧柜處于動作狀態，故障點的電弧已經熄滅，非故障相的弧光接地過電壓被限制在線電壓的水平，不必擔心系統運行的安全問題。當故障線路被切除或故障消失后，可通過裝置面板上的“復位”按鈕將裝置復位。