消弧线圈的调节方式

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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。

测量原理图
A

B C



PT6-Leabharlann 0kV母线GK RD法
UA UB UC UN
UL
V1 V2
GK DL GK
A
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
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。

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。
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
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C

f的电流,利用对称分量法推导出的计算

对系统有一定的冲击。


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。


对接地现象的分析——关于接地时刻

消失后又发生谐振过电压。




消 ❖ 谐振接地电力网的一个重要概念

脱谐度
线
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。
关于接地时刻





零值位置 峰值位置
下升中值位置 上升中值位置
37次接地录波图统计结果:
峰值位置 中值位置 零值位置
49% 32% 19%
现场实录波形
复杂的接地现象(1)
C

复 杂
接 地 引


接 地
复 杂 接



复杂的接地现象(2)


复 杂 的
电 网 的 C








复杂的接地现象(3)

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。
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
❖ 谐振接地电力网的正常运行


EO
串联谐振电路的特点:
线

接 L iL


R iR


(1) 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;
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。

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

足位移电压要求的同时,运行在残流最小的 状态。




消 ❖ 谐振接地电力网的单相接地

并联谐振电路的特点:
线
(1) 电路呈电阻性,回路阻抗为最大值:

Z0 = L / (RC) ;

L iL
(2)回路电流最小值

iC
I0 = U / Z0 = URC / L;

Ux R iR
结论:阻尼电阻越大,通过接地点的电流
可 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。



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。
自动跟踪消弧选线成套装置 技术交流
➢ 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
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)
调 匝 式
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。

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。




线







影 响
未投消弧线圈时接地消失后电压波形


线







影 响
投入消弧线圈时接地消失后电压波形
消弧线圈的工作原理
➢调档速度快,<40毫秒/档。
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。
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
缺点:
➢ 谐波含量大,需要配备滤波箱。

➢ 五次谐波比幅法
线
➢ 五次谐波比相法
方 法
➢ 基波有功功率法 ➢ 信号注入法 ➢ 残流增量法
➢ 并联中电阻法
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
比 幅
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。
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

(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

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。


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。
偿 运
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
复高
杂阻
的 接

地地













接地现象(4)


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

测量原理图
A B C


PT

6-10kV 母线
GK RD
UA UB UC UN
UL
V1 V2
GK DL GK
A
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

命降低;

受调节开关固有动作时间的影响,测量
周期较长。
❖ 实时测量法原理
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):

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
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

G
值应适当减小。

并联谐振电路
(2)接地后,短接阻尼电阻的速度越快
越好。
消 ❖ 谐振接地电力网的单相接地

线
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 ❖ 通过二次回路投切阻尼电阻的弊病

线
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
iC
(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

串联谐振电路
移电压的大小。
消 ❖ 谐振接地电力网的正常运行

线

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

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 ❖ 谐振接地电力网的跟踪控制标准

线
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

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。
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。
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。

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%。

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。
并 联 中 电 阻 法
并联中电阻选线原理图
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。

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。
❖ 实时测量法特点
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
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
➢ 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。

缺点:
控 硅
➢ 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。


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
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