消弧柜和消弧线圈说明(凯川说明)

油，弧光电流抵消了，弧光熄灭，绝缘又恢复了，弧光接地事故 就消除了，这种接地故障称瞬时故障。可见“消弧线圈接地方式 能自动消除瞬时性单相接地故障，具有减少跳闸次数、降低接地 故障电流的优点， 但不能切除非瞬时性单相接地故障， ……” （摘 自某消弧线圈说明书） 。这里的非瞬时性单相接地故障是指故障 点的绝缘一旦击穿就不可恢复的（如固态电缆） ，非瞬时故障即 为永久故障。 “但对于非瞬时性接地故障，在接地维持一段时间 后仍未消失时，控制投入并联中电阻进行选线，接地线路被准确 指示，需要时可以直接跳闸” （摘自某消弧线圈说明书） 。若故障 点是不可恢复绝缘（如交联电缆） ，电弧电流被抵消，弧光消失。 弧光接地消除后，故障相电压上升，由于故障点绝缘不可恢复， 电压上升后再次击穿， 再消除， 又击穿， 仍然是间隙性弧光接地， 仅仅是工频电流变小了而已，高频电流不变。以高频电流为主要 成分的故障电流，仍能将电缆烧穿，造成相间短路，况且间隙性 弧光会在健全相产生 3～5 倍的过电压，过电压会在整个系统中 寻找另一个绝缘薄弱点将其击穿，造成异地相间短路，所以必须 直接跳闸。假如某个供电系统绝大多数供电线路为交联电缆，其 绝缘是不可能恢复的，大多电器内部绝缘也是不可恢复的，如电 动机绝缘等。 所以， 消弧线圈对架空线路构成的电网产生的弧光故障处理 的结果还是有效果的（架空线路故障电流以工频电流为主） 。但 对于电缆为主构成的电网系统中，消弧线圈几乎不起作用（电缆 系统的故障电流以高频电流为主） 。
消弧线圈和消弧柜并用讨论说明
电网安装消弧线圈后， 发生单相接地时消弧线圈产生电感电 流，该电感电流补偿因单相接地而形成的电容电流，使得接地电 流减小，同时使得故障相恢复电压速度减小，治理电容电流过大 所造成的危害。同时由于消弧线圈的嵌位作用，它可以有效的防 止铁磁谐振过电压的产生。消弧线圈补偿效果越好，对电网的安 全保护作用越大，所以需要跟踪电容电流变化在，自动调谐的消 弧线圈。 电网安装消弧柜之后，发生单相接地时，消弧柜检测到电压 互感器传来的开口三角电压信号，根据故障性质进程处理，单相 金属性接地时消弧柜发出信号到后台，发生单相弧光接地时，消 弧柜将不稳定的单相弧光接地转换为单相金属性接地， 从而达到 消除弧光接地的作用。 以上两种装置的最终目的都是消除电网系统中， 发生的弧光 故障带来的过电压危害。但采用原理不一样，消弧线圈采用以自 身产生的电感电流补偿系统接地产生的电容电流， 使接地点电流 减小，从而消除了弧光。消弧柜则采用检测电压信号方式来进行 单相接地故障处理，不用担心电网运行方式的改变。 电缆线路中发生弧光接地大部分都是固体绝缘故障， 极少的 短暂性弧光接地，都是不可恢复性故障，必须更换电缆。消弧线 圈不能够全面有效补偿高频电流和谐波电流， 维持弧光燃烧取决 于高频振荡电流衰减的快慢和工频电流以及谐波电流， 即使消弧
设计人员在决定某个系统是否需要采用消弧装置时 （按标准 中故障电流大于某值需采用消弧措施）,其故障电流应当包括工 频和高频电流两个部分： 频电流。 在我国，绝大部分供电中压系统（6KV、10KV、35KV）采 用了中性点不接地方式。在这种系统中，一旦发生了一点非金属 接地（非金属接地也称弧光接地） ，由于对地杂散电容的存在， 故障点将流过电容电流（也称弧光电流） 。电容电流由两部分组 成：一部分是健全相对地杂散电容 CA 、CB 中流过的电流 iA、 iB（见图一） 。iA 通过大地流经故障点，再通过变压器 C 绕组和 A 绕组，以及 A 相线路电感 LS 及 CA 形式电流闭合回路。由于 变压器绕组电势为工频电势，LS 及 CA 基本为线性，所以 iA 为 工频电流。同理 iB 也是工频电流，仅与 iA 有相位差别。iA 与 iB 在故障点汇合后的矢量和仍为工频电流 iI（见图一、图二） 。 电容电流的另一部分是由故障相 C 相对地杂散电容 CC 上的堆积 电荷，通过 C 相线路电感 Ls 和故障点以及大地流经 CC 形成电 流回路，该回路中没有工频电势，仅为 CC 与 LS 形成震荡放电， 其角频率为 1 /
综上所述，电网中消弧线圈与消弧柜可以共用，消弧柜不会 对消弧线圈产生危害， 消弧柜是消弧线圈消除弧光接地有效的补 充，使供电系统供电可靠性更高。
Cc L s
2 2 I 故障 I 工频 I 高频
， 而不ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ仅仅计算工
，一般为几千赫兹，故称 iC 为高频电流
（见图一、图二） 。在短距离的电缆供电系统中，由于 LS 较小， CC 较大，高频电流的峰值 icm
U c C c / Ls
较工频电流峰值大
了很多（其中 Uc 为故障瞬间 C 相对地电压峰值） ，所以，由图 二可见，电弧电流在过零点熄灭后，有一段 5ms 的间隙，该间隙 内弧光接地现象暂时消失，故障相对地电压恢复并上升。当该电
压上升至一定值时，故障点又产生了击穿，弧光接地又发生。如 此周而复始，断断续续，即称为间隙性弧光接地。弧光电流会烧 坏绝缘，可在固态电缆中烧穿相间绝缘，造成相间短路；电弧电 流在空气中会产生大量的离子，使空气绝缘大幅下降，可在开关 柜内诱发相间短路。另外，伴随着弧光电流熄灭和重燃，非故障 相的电压也快速上升。由图二可见，A 相、B 相峰值电压在两个 周波超过了额定相电压峰值的 2.5 倍，四个周波超过了 3.5 倍， 五个周波超过了 4.5 倍。如此高的过电压很可能发生两相异地短 路，特别在开关柜中或电缆头处，电弧电流造成空气绝缘下降， 加上健全相上较高的过电压，很容易诱发相间短路。相间直接短 路的可能性很小，除非是施工不小心或小动物引起。据统计，不 接地系统中，85%以上的相间短路事故都是由单相弧光接地诱发 引起的。解决了弧光接地故障，短路事故会大大减少，电网可靠 性会提高。 中性点接消弧线圈后。当单相弧光接地发生后，中性点 0 产 生电压漂移，该工频电压作用在消弧线圈 L 上（见图一） ，产生 感性工频电流 iL，iL 在故障点与电容电流 iI 汇合，由于感性电 流 iL 与容性电流 iI 频率相同，相位差 180°，相互可以抵消， 先进的可调消弧线圈，完全可以调节到 iL 与 iI 相等，两个大小 相等，方向相反的电流在故障点处完全互相抵消了，但必要条件 是故障点的绝缘是可恢复的，如架空线的瓷瓶表面和油电缆（两 个频率不同的电流不能被抵消，所以高频电流 iC 在故障点，不 可能被 iL 抵消） 。当故障点的绝缘性质是可自恢复的，如空气和
线圈全补偿后也有可能发生燃弧现象， 消弧柜在消弧线圈无法进 行有效补偿后动作，使线路无法再发生燃弧现象。 消弧柜采用电压信号，不受系统运行方式的影响，发生弧光 接地时具体分析是短暂弧光接地还是永久性弧光接地， 做出相应 动作信号进行处理，如果接地故障是不稳定的间歇性弧光接地， 则微机控制器判断接地的相别， 同时发出指令使故障相的真空接 触器闭合，从而完成消弧。数秒后，令故障相的高压真空接触器 断开，如果是短暂的弧光接地，系统恢复正常运行；如果接地故 障是稳定的弧光接地，控制器令故障相再次闭合，使系统由稳定 的弧光接地故障快速转变成稳定的金属性接地。 如果在中性点不接地系统中同时装有消弧线圈和消弧柜， 在 消弧线圈完全补偿的状况下，消弧柜装置不动作，只提供电压互 感器电压信号的输出功能，对系统无任何影响；消弧线圈不能达 到完全有效补偿的状况下，接地电流造成燃弧，消弧柜装置准确 动作，将弧光接地转换为金属接地，将电流通过金属接地流入可 靠的接地网，避免不完全接地造成的弧光接地、跨步电压及引起 的接地点热效应现象， 消除单相弧光接地并有效限制弧光接地过 电压。 综上所述，电网中消弧线圈与消弧柜可以共用，消弧柜不会 对消弧线圈产生危害， 消弧柜是消弧线圈消除弧光接地有效的补 充，使供电系统供电可靠性更高。