消弧线圈基本原理PPT课件
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调气隙式消弧线圈是 将铁芯分成上下两部分， 下部分铁芯同线圈固定 在框架上，上部分铁芯 用电动机带动传动机构 可调，通过调节气隙的 大小达到改变电抗值的 目的
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消弧产品培训
磁阀式消弧线圈原理
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消弧产品培训
磁阀式消弧线圈原理
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消弧产品培训
高短路阻抗式消弧线圈－现场实物
2. 法国电力公司（EDF）早在80年代末期决定将运 行了近30年的、中性点采用低阻抗接地方式的城 乡中压电网，在全国范围内分阶段地全部改为谐 振接地方式运行，现已基本完成；近来英国也正 在研究、考虑采用谐振接地方式等。
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上海思源电气股份有限公司
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消弧产品培训
消弧成套系统介绍－滤波回路
• 滤波回路
A
• 消弧线圈有两个二次绕组，
一个接可控硅，另一个接
滤波回路。由于可控硅在
导通时刻会产生很大的谐
波电流，所以通过在滤波
回路配置电容电感，将3次，
5次谐波个过滤。
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国外情况
上海思源电气股份有限公司
3、美国（AIEE)电工协会明确承认谐振接地方式的优 点，过去未采用，是由于技术原因（美国曾使用空 心消弧线圈不当发生严重过电压而形成“惯例” ）， 而现在保持电阻接地主要是经济因素。（ 美国 IEEE143对工业设施的接地电流限制为400A）
4、日本开始采用谐振接地，战败后使用美国电力产品 采用大电流接地，但后来又开始推广谐振接地。
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单相接地故障时
SYEC
国内现状
上海思源电气股份有限公司
1. 我国从解放初期就开始采用苏联的方式，中 性点采用不接地或经消弧线圈接地方式。
2. 改革开放初期，我国有的地区从国外购买了 低绝缘水平的电力电缆等设备，无法直接在 我国的中压电网投入运行，遂出现了引进低 电阻接地方式（配合快速保护和开关装置， 瞬间跳开故障线路），目前已逐步更换。
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消弧产品培训
消弧成套系统介绍－配置
■接地变压器 ■消弧线圈 ■就地控制柜 ■微机控制器 ■中性点PT ■中性点CT ■避雷器 ■控制屏
KD-XH消弧系统一次接线图
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消弧产品培训
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消弧产品培训
高短路阻抗消弧线圈原理
变压器的一次绕组作为工作绕 A 组接入配电网中性点，二次绕组作 为控制绕组由2个反向连接的晶闸 管短路，通过调节晶闸管的导通角 来调节二次绕组中的短路电流，从 而实现电抗值的可控调节。由于采 用了晶闸管调节，因此响应速度快， 可以实现零至额定电流的无级连续 调节。此外，由于是利用变压器的 短路阻抗作为补偿用的电感，因而 X 具有良好的伏安特性。
可控硅导通角消弧线圈的阻抗zeq额定电压下输出的电感电流不完全导通zsczscrzsc0额定电流完全导通zsc额定电流高短路阻抗消弧线圈原理15page16消弧产品培训高短路阻抗消弧线圈原理16page17消弧产品培训kdxh消弧系统技术特点kdxh消弧线圈是利用漏抗而不是励磁阻抗因此kdxh型高短路阻抗消弧线圈的伏安特性在0110额定电压范围内保持极佳线性度高短路阻抗消弧线圈原理17page18消弧产品培训高短路阻抗消弧线圈原理18page19消弧产品培训接地变压器消弧线圈就地控制柜微机控制器中性点pt中性点ct避雷器控制屏消弧成套系统介绍配臵kdxh消弧系统一次接线图19page20消弧产品培训消弧成套系统介绍单相接地试验室20page21消弧产品培训主变10kv侧是多是三角形接线所以需要制造出一个中性点对于有星形接法的地方可以直接与消弧线圈连接具有低阻抗特点消弧成套系统介绍接地变压器21page22消弧产品培训消弧成套系统介绍接地变压器22page23消弧产品培训a1x1a2x2scr消弧成套系统介绍滤波回路消弧线圈有两个二次绕组一个接可控硅另一个接滤波回路
1、有分接头的调匝式消弧线圈 2、调容式消弧线圈 3、调气隙式消弧装置 4、磁阀式调节的消弧线圈 5、高短路阻抗变压器式消弧线圈
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消弧产品培训
调匝式消弧线圈原理
调匝式消弧线圈采用有载调压开关 调节电抗器的抽头以改变电感值。
它可以在电网正常运行时，通过实 时测量流过消弧线圈电流的幅值和相 位变化，计算出电网当前方式下的对 地电容电流，根据预先设定的最小残 流值或失谐度，由控制器调节有载调 压分接头，使之调节到所需要的补偿 档位，在发生接地故障后，故障点的 残流可以被限制在设定的范围之内。
(X0/X1≤3 R0/X1≤1)
直接接地, 低（≥500A）（中（100A~200A））电阻和低电抗接
地等。 特点：需要断路器遮断单相接地故障
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适用范围：
根据最佳技术经济指标要求，110kV以上电力 系统主要矛盾为降低绝缘水平。采用直接接地（有 效接地）。
KD-XH消弧系统技术特点
KD-XH消弧线圈是利用漏抗，而不是励磁阻抗,因此KD-XH型高短路阻抗
消弧线圈的伏安特性在0-110%额定电压范围内保持极佳线性度
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消弧产品培训
高短路阻抗消弧线圈原理
系统电容电流测量方法
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短路和间歇性弧光接地过电压最为严重。
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接地方式
上海思源电气股份有限公司
中压电网的发展，形成了两类中性点接地方式：
1.中性点非有效接地 (小电流接地方式)
中性点不接地（电容电流大时不能灭弧）、消弧线圈(谐 振)接地、高电阻接地
特点：单相接地电弧能够瞬间自动熄灭 2.中性点有效接地 (大电流接地方式)
消弧产品培训
高短路阻抗消弧线圈原理
可控硅在不同导通情况下的消弧线圈电感及输出电流的变化情况：
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消弧产品培训
高短路阻抗消弧线圈原理
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消弧产品培训
高短路阻抗消弧线圈原理
单相电弧接地过电压
• 理论上的最高过电压不超过3.5 p.u • 国内、外实测结果
1。中性点不接地系统最高为3.9p.u (2倍以上概率为64%)
2。谐振系统最高为2.8p.u (2倍以上概率为5%)
3。电阻接地最高为2.5p.u (2倍以上概率34%)
4。接地系统最高为1.5p.u （摘自C.L. Gilkeson 和 P.A. Jeanne的实验结论）
低电阻接地系统由于不论接地故障是瞬间还是永久， 都必须切除线路。但保护动作可靠性并不理想。
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谐振接地的实效－供电设备安全
1. 谐振接地系统中，接地电流与故障点无关，由 于消弧线圈补偿了对地电容电流，使故障点残 流很小，接地电弧可瞬间熄灭，限制了电弧接 地过电压的危害。
消弧产品培训
消弧线圈基本原理介绍
赵东生
电网产品技术部
2008年11月
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消弧产品培训
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消弧产品培训
消弧线圈的作用
1、减小接地故障电流
消弧线圈的电感电流补偿了电网的电容电流，限制 了接地故障电流的破坏作用，使电弧更加容易熄灭
2、降低故障相恢复电压的初速度
当残流过零电弧熄灭后，还能降低恢复电压的初速 度，避免电弧重燃，使接地电弧彻底熄灭
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谐振接地
脱谐度： ε＝（IL－IC）/IL
残流：在单相接地故障时， 流经故障点电流。 Ig= IL－ Ic
上海思源电气股份有限公司 IL Ig Ic
正常运行时
电弧熄灭原理
1。补偿电容电流，减少残 流，电弧易于熄灭。
2。残流过零熄弧后，降低 恢复电压初速度，避免 电弧重燃。
3.从90年代中开始国内接地方式已经推广使用 自动调谐的消弧线圈接地方式。随着选线技 术的发展，已经形成行业标准方式。
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国内规程
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DL/T-620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝 缘配合》的标准规定：
1．110kV～500kV系统应采用有效接地方式。
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消弧产品培训
调容式消弧线圈原理
调容式消弧线圈在绕 组的二次侧并联若干组 用真空开关或晶闸管通 断的电容器，用来调节 二次侧电容的容抗值， 以达到减小一次侧电感 电流的要求。电容值的 大小及组数有多种不同 排列组合，以满足调节 范围和精度的要求。
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消弧产品培训
调气隙式消弧线圈原理
• 变压器的短路阻抗通常是用百分值（短路电压与额定电压的比值）的形式来 表示
• 如电压等级为10KV，容量为900KVA的变压器标明的短路阻抗为4％，它短路 阻抗是多少？
4 ％ U NIN Z K ZK4% I*U . N 2
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消弧成套系统介绍－单相接地试验室
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消弧产品培训
消弧成套系统介绍－接地变压器
• 接地变压器
• 作用：制造出一个中性点
• 主变10KV侧是多是三角形接 线，所以需要制造出一个中性 点，对于有星形接法的地方， 可以直接与消弧线圈连接
• 具有低阻抗特点
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消弧成套系统介绍－接地变压器
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电容电流的估算与测量
一、架空电力线路
二、电缆线路
电容电流的测量
一、中性点外加电容法 二、母线外挂电容法 三、金属接地法
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10kV绞联聚氯乙烯电缆接地电流估算一览表 注：1.此表适用于小电流接地系统中铜芯电缆。
2、35kV、66kV系统单相接地故障电容电流超过10A 时应采用经消弧线圈接地。
3．城网10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路，当 单相接地电容电流超过10A时，应采用经消弧线圈 接地。
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国外情况
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1. 德国，而且奥地利、芬兰、意大利、丹麦、比利 时及瑞典、独联体及其周边地区等许多国家，现 在依然采用小电流接地（中性点不接地或经消弧 线圈接地）方式。
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SCR
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消弧产品培训
高短路阻抗消弧线圈原理 • 短路阻抗定义
• 将二次侧短路，一次侧通过调压器接到电源上，施加的电压比额定电压低的 多，以使一次侧电流接近额定值，测得此时一次电压UK，电流IK 。此时一次 侧电压UK＝ IK×ZK称为短路电压。
2.电缆绝缘厚度为4.5mm。 3.估算公式Ic=2πf×3C×106×Ue（A/km）
Ue取11kV系统相电压
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电容电流的影响
单相接地是电力系统中最常见的故障形 式，约占60%以上。对于中性点不接地电网， 由于电容电流的存在，在接地瞬间形成接地 电弧，而接地电弧不易熄灭，电弧的发展会 引起相间短路；接地电弧产生间歇性弧光过 电压；电磁式电压互感器铁心饱和引起谐振 过电压等，将造成烧保险、避雷器、PT的爆 炸、线路的跳闸等事故发生，其中尤以相间
中低压电力系统主要降低单相接地故障电流的 危害，提高系统供电可靠性、保证人身与设备安全、 降低通讯干扰等。
110kV以下系统，小电容电流电网采用不接地 系统（以电弧能自行熄灭为前提）。电容电流大时 采用谐振接地（补偿电容电流）或电阻接地（故障 跳闸）。
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电容电流
在单相接地故障时，线路对地电容和接地电 阻在零序电压的作用下流经回路的电流。
电容电流主要由线路的长度、导线的截 面面积、介电常数、距地距离、额定电压决 定，和系统的负荷大小无关。
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消弧线圈 自动调谐及接地选线
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目录
• 电容电流 • 接地方式 • 国内国外现状 • 谐振接地的实效 • 谐振接地与低电阻
接地 • 继电保护的选择性
• 自动调谐必要性 • 计算方法 • XHK-II型选线原理 • XHK-II型产品特点 • 运行维护 • 证书报告 • 服务
将中压电网的单相接地故障电流，由“大”改 “小”将是未来发展趋势。
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谐振接地的实效－供电可靠性
1. 供电可靠性是国家对电网的考核指标
瞬间接地：小电流接地系统对于瞬间接地能自动灭 弧，可有效提高供电的连续性。
永久接地：谐振接地系统在一定的时间内可带单相 故障继续运行，有足够的时间转移负荷，避免突然中断 供电。
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消弧产品培训
单相接地故障电流分布图
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消弧产品培训
消弧线圈减小接地电流的数学分析
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消弧产品培训
消弧线圈的分类
自动跟踪补偿消弧线圈装置可以自动适时的监测跟踪 电网运行方式的变化，快速地调节消弧线圈的电感值， 以跟踪补偿变化的电容电流，使接地点残流始终处于规 定的范围内。目前，国内自动跟踪补偿消弧线圈按改变 电感方法的不同，大致可以分为以下几种：
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消弧产品培训
磁阀式消弧线圈原理
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消弧产品培训
磁阀式消弧线圈原理
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高短路阻抗式消弧线圈－现场实物
2. 法国电力公司（EDF）早在80年代末期决定将运 行了近30年的、中性点采用低阻抗接地方式的城 乡中压电网，在全国范围内分阶段地全部改为谐 振接地方式运行，现已基本完成；近来英国也正 在研究、考虑采用谐振接地方式等。
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消弧成套系统介绍－滤波回路
• 滤波回路
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• 消弧线圈有两个二次绕组，
一个接可控硅，另一个接
滤波回路。由于可控硅在
导通时刻会产生很大的谐
波电流，所以通过在滤波
回路配置电容电感，将3次，
5次谐波个过滤。
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国外情况
上海思源电气股份有限公司
3、美国（AIEE)电工协会明确承认谐振接地方式的优 点，过去未采用，是由于技术原因（美国曾使用空 心消弧线圈不当发生严重过电压而形成“惯例” ）， 而现在保持电阻接地主要是经济因素。（ 美国 IEEE143对工业设施的接地电流限制为400A）
4、日本开始采用谐振接地，战败后使用美国电力产品 采用大电流接地，但后来又开始推广谐振接地。
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单相接地故障时
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国内现状
上海思源电气股份有限公司
1. 我国从解放初期就开始采用苏联的方式，中 性点采用不接地或经消弧线圈接地方式。
2. 改革开放初期，我国有的地区从国外购买了 低绝缘水平的电力电缆等设备，无法直接在 我国的中压电网投入运行，遂出现了引进低 电阻接地方式（配合快速保护和开关装置， 瞬间跳开故障线路），目前已逐步更换。
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消弧成套系统介绍－配置
■接地变压器 ■消弧线圈 ■就地控制柜 ■微机控制器 ■中性点PT ■中性点CT ■避雷器 ■控制屏
KD-XH消弧系统一次接线图
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高短路阻抗消弧线圈原理
变压器的一次绕组作为工作绕 A 组接入配电网中性点，二次绕组作 为控制绕组由2个反向连接的晶闸 管短路，通过调节晶闸管的导通角 来调节二次绕组中的短路电流，从 而实现电抗值的可控调节。由于采 用了晶闸管调节，因此响应速度快， 可以实现零至额定电流的无级连续 调节。此外，由于是利用变压器的 短路阻抗作为补偿用的电感，因而 X 具有良好的伏安特性。
可控硅导通角消弧线圈的阻抗zeq额定电压下输出的电感电流不完全导通zsczscrzsc0额定电流完全导通zsc额定电流高短路阻抗消弧线圈原理15page16消弧产品培训高短路阻抗消弧线圈原理16page17消弧产品培训kdxh消弧系统技术特点kdxh消弧线圈是利用漏抗而不是励磁阻抗因此kdxh型高短路阻抗消弧线圈的伏安特性在0110额定电压范围内保持极佳线性度高短路阻抗消弧线圈原理17page18消弧产品培训高短路阻抗消弧线圈原理18page19消弧产品培训接地变压器消弧线圈就地控制柜微机控制器中性点pt中性点ct避雷器控制屏消弧成套系统介绍配臵kdxh消弧系统一次接线图19page20消弧产品培训消弧成套系统介绍单相接地试验室20page21消弧产品培训主变10kv侧是多是三角形接线所以需要制造出一个中性点对于有星形接法的地方可以直接与消弧线圈连接具有低阻抗特点消弧成套系统介绍接地变压器21page22消弧产品培训消弧成套系统介绍接地变压器22page23消弧产品培训a1x1a2x2scr消弧成套系统介绍滤波回路消弧线圈有两个二次绕组一个接可控硅另一个接滤波回路
1、有分接头的调匝式消弧线圈 2、调容式消弧线圈 3、调气隙式消弧装置 4、磁阀式调节的消弧线圈 5、高短路阻抗变压器式消弧线圈
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调匝式消弧线圈原理
调匝式消弧线圈采用有载调压开关 调节电抗器的抽头以改变电感值。
它可以在电网正常运行时，通过实 时测量流过消弧线圈电流的幅值和相 位变化，计算出电网当前方式下的对 地电容电流，根据预先设定的最小残 流值或失谐度，由控制器调节有载调 压分接头，使之调节到所需要的补偿 档位，在发生接地故障后，故障点的 残流可以被限制在设定的范围之内。
(X0/X1≤3 R0/X1≤1)
直接接地, 低（≥500A）（中（100A~200A））电阻和低电抗接
地等。 特点：需要断路器遮断单相接地故障
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适用范围：
根据最佳技术经济指标要求，110kV以上电力 系统主要矛盾为降低绝缘水平。采用直接接地（有 效接地）。
KD-XH消弧系统技术特点
KD-XH消弧线圈是利用漏抗，而不是励磁阻抗,因此KD-XH型高短路阻抗
消弧线圈的伏安特性在0-110%额定电压范围内保持极佳线性度
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高短路阻抗消弧线圈原理
系统电容电流测量方法
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短路和间歇性弧光接地过电压最为严重。
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接地方式
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中压电网的发展，形成了两类中性点接地方式：
1.中性点非有效接地 (小电流接地方式)
中性点不接地（电容电流大时不能灭弧）、消弧线圈(谐 振)接地、高电阻接地
特点：单相接地电弧能够瞬间自动熄灭 2.中性点有效接地 (大电流接地方式)
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高短路阻抗消弧线圈原理
可控硅在不同导通情况下的消弧线圈电感及输出电流的变化情况：
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高短路阻抗消弧线圈原理
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高短路阻抗消弧线圈原理
单相电弧接地过电压
• 理论上的最高过电压不超过3.5 p.u • 国内、外实测结果
1。中性点不接地系统最高为3.9p.u (2倍以上概率为64%)
2。谐振系统最高为2.8p.u (2倍以上概率为5%)
3。电阻接地最高为2.5p.u (2倍以上概率34%)
4。接地系统最高为1.5p.u （摘自C.L. Gilkeson 和 P.A. Jeanne的实验结论）
低电阻接地系统由于不论接地故障是瞬间还是永久， 都必须切除线路。但保护动作可靠性并不理想。
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谐振接地的实效－供电设备安全
1. 谐振接地系统中，接地电流与故障点无关，由 于消弧线圈补偿了对地电容电流，使故障点残 流很小，接地电弧可瞬间熄灭，限制了电弧接 地过电压的危害。
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消弧线圈基本原理介绍
赵东生
电网产品技术部
2008年11月
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消弧线圈的作用
1、减小接地故障电流
消弧线圈的电感电流补偿了电网的电容电流，限制 了接地故障电流的破坏作用，使电弧更加容易熄灭
2、降低故障相恢复电压的初速度
当残流过零电弧熄灭后，还能降低恢复电压的初速 度，避免电弧重燃，使接地电弧彻底熄灭
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谐振接地
脱谐度： ε＝（IL－IC）/IL
残流：在单相接地故障时， 流经故障点电流。 Ig= IL－ Ic
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正常运行时
电弧熄灭原理
1。补偿电容电流，减少残 流，电弧易于熄灭。
2。残流过零熄弧后，降低 恢复电压初速度，避免 电弧重燃。
3.从90年代中开始国内接地方式已经推广使用 自动调谐的消弧线圈接地方式。随着选线技 术的发展，已经形成行业标准方式。
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国内规程
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DL/T-620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝 缘配合》的标准规定：
1．110kV～500kV系统应采用有效接地方式。
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调容式消弧线圈原理
调容式消弧线圈在绕 组的二次侧并联若干组 用真空开关或晶闸管通 断的电容器，用来调节 二次侧电容的容抗值， 以达到减小一次侧电感 电流的要求。电容值的 大小及组数有多种不同 排列组合，以满足调节 范围和精度的要求。
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调气隙式消弧线圈原理
• 变压器的短路阻抗通常是用百分值（短路电压与额定电压的比值）的形式来 表示
• 如电压等级为10KV，容量为900KVA的变压器标明的短路阻抗为4％，它短路 阻抗是多少？
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消弧成套系统介绍－单相接地试验室
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消弧成套系统介绍－接地变压器
• 接地变压器
• 作用：制造出一个中性点
• 主变10KV侧是多是三角形接 线，所以需要制造出一个中性 点，对于有星形接法的地方， 可以直接与消弧线圈连接
• 具有低阻抗特点
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消弧成套系统介绍－接地变压器
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电容电流的估算与测量
一、架空电力线路
二、电缆线路
电容电流的测量
一、中性点外加电容法 二、母线外挂电容法 三、金属接地法
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10kV绞联聚氯乙烯电缆接地电流估算一览表 注：1.此表适用于小电流接地系统中铜芯电缆。
2、35kV、66kV系统单相接地故障电容电流超过10A 时应采用经消弧线圈接地。
3．城网10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路，当 单相接地电容电流超过10A时，应采用经消弧线圈 接地。
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国外情况
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1. 德国，而且奥地利、芬兰、意大利、丹麦、比利 时及瑞典、独联体及其周边地区等许多国家，现 在依然采用小电流接地（中性点不接地或经消弧 线圈接地）方式。
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高短路阻抗消弧线圈原理 • 短路阻抗定义
• 将二次侧短路，一次侧通过调压器接到电源上，施加的电压比额定电压低的 多，以使一次侧电流接近额定值，测得此时一次电压UK，电流IK 。此时一次 侧电压UK＝ IK×ZK称为短路电压。
2.电缆绝缘厚度为4.5mm。 3.估算公式Ic=2πf×3C×106×Ue（A/km）
Ue取11kV系统相电压
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电容电流的影响
单相接地是电力系统中最常见的故障形 式，约占60%以上。对于中性点不接地电网， 由于电容电流的存在，在接地瞬间形成接地 电弧，而接地电弧不易熄灭，电弧的发展会 引起相间短路；接地电弧产生间歇性弧光过 电压；电磁式电压互感器铁心饱和引起谐振 过电压等，将造成烧保险、避雷器、PT的爆 炸、线路的跳闸等事故发生，其中尤以相间
中低压电力系统主要降低单相接地故障电流的 危害，提高系统供电可靠性、保证人身与设备安全、 降低通讯干扰等。
110kV以下系统，小电容电流电网采用不接地 系统（以电弧能自行熄灭为前提）。电容电流大时 采用谐振接地（补偿电容电流）或电阻接地（故障 跳闸）。
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电容电流
在单相接地故障时，线路对地电容和接地电 阻在零序电压的作用下流经回路的电流。
电容电流主要由线路的长度、导线的截 面面积、介电常数、距地距离、额定电压决 定，和系统的负荷大小无关。
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消弧线圈 自动调谐及接地选线
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目录
• 电容电流 • 接地方式 • 国内国外现状 • 谐振接地的实效 • 谐振接地与低电阻
接地 • 继电保护的选择性
• 自动调谐必要性 • 计算方法 • XHK-II型选线原理 • XHK-II型产品特点 • 运行维护 • 证书报告 • 服务
将中压电网的单相接地故障电流，由“大”改 “小”将是未来发展趋势。
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谐振接地的实效－供电可靠性
1. 供电可靠性是国家对电网的考核指标
瞬间接地：小电流接地系统对于瞬间接地能自动灭 弧，可有效提高供电的连续性。
永久接地：谐振接地系统在一定的时间内可带单相 故障继续运行，有足够的时间转移负荷，避免突然中断 供电。
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单相接地故障电流分布图
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消弧线圈减小接地电流的数学分析
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消弧线圈的分类
自动跟踪补偿消弧线圈装置可以自动适时的监测跟踪 电网运行方式的变化，快速地调节消弧线圈的电感值， 以跟踪补偿变化的电容电流，使接地点残流始终处于规 定的范围内。目前，国内自动跟踪补偿消弧线圈按改变 电感方法的不同，大致可以分为以下几种：