消弧柜的應(yīng)用論文

1、消弧柜的應(yīng)用論文關(guān)于消弧柜的應(yīng)用論文摘要：消弧及過電壓保護(hù)裝置（簡稱kwx）,是為了迅速消除中 性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)弧光接地給電器設(shè)備帶來的危害而研制的最新 專利技術(shù)產(chǎn)品。裝置主要由三相組合式過電壓保護(hù)器deb、可分相 控制的高壓真空接觸器jz、微機(jī)控制器、高壓限流熔斷器組件fu 及帶有輔助二次繞組的電壓互感器pt等組成。關(guān)鍵詞：消弧過電壓kwx限制措施1、中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)弧光接地過電壓的危害1.1弧光接地的產(chǎn)生 固體絕緣設(shè)備的增多降低了系統(tǒng)承受過電壓的能力隨著我國電網(wǎng)的發(fā)展，具有固體絕緣的電纜線路逐漸取代架空線 路。由于固體絕緣擊穿的積累效應(yīng)，在34倍的內(nèi)部過電壓作用下, 局部放電會(huì)造成絕

2、緣的積累性損傷。 真空斷路器的大量采用使操作過電壓的概率大大提高由于真空斷路器很強(qiáng)的滅弧能力，在電弧過零點(diǎn)之前被強(qiáng)行截?cái)唷?截流后電感中的磁能在向雜散電容充放電的振蕩過程中，產(chǎn)生過電 壓。這種過電壓，主要產(chǎn)生在相間，一般為額定相電壓的34倍。 內(nèi)部過電壓得不到有效限制使絕緣壽命大大降低按照國標(biāo)gb3U. 1的規(guī)定，220kv及以下的系統(tǒng)以雷電過電壓作 為防護(hù)重點(diǎn)。對(duì)于335kv的中壓系統(tǒng)，大多數(shù)場合還在采用傳統(tǒng) 的避雷器來限制過電壓。避雷器的放電電壓為相電壓的4倍以上， 按躲過內(nèi)部過電壓設(shè)計(jì)。而且避雷器接在相對(duì)地之間，對(duì)發(fā)生在相 與相之間的操作過電壓，根本起不到限制作用。在內(nèi)部過電壓的長期持續(xù)

3、作用下，聚乙烯交聯(lián)電纜等固體絕緣設(shè) 備的運(yùn)行壽命大大降低，形成絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致對(duì)地?fù)舸?雷擊、鳥害、斷線、樹枝等外力破壞以及閥式避雷器放電等， 是產(chǎn)生弧光接地的外部原因。1.2弧光接地過電壓的產(chǎn)生形成弧光接地過電壓的基礎(chǔ)是間歇性電弧。當(dāng)中性點(diǎn)非直接接地 系統(tǒng)發(fā)生單相間歇性弧光接地（以下簡稱“弧光接地”）故障時(shí)， 由于電弧多次不斷的熄滅和重燃，導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)地電容上的電荷多次 不斷的積累和重新再分配，在非故障相的電感一電容回路上引起高 頻振蕩過電壓。對(duì)于架空線路，過電壓幅值一般可達(dá)3. 13. 5倍相 電壓。以電纜線路為主的供電電網(wǎng)，絕緣擊穿或電弧重燃時(shí)過渡過程中 的高頻電流，可達(dá)數(shù)百安培甚至

4、上千安培。高頻電流過零點(diǎn)電弧熄 滅的可能性大大提高，電纜線路弧光接地時(shí)，非故障相的過電壓可 達(dá)471倍。1.3弧光接地過電壓的危害 高幅值的過電壓加劇了電纜等固體絕緣的積累性破壞對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，我國現(xiàn)行規(guī)程籠統(tǒng)地規(guī)定允許帶單 相接地故障運(yùn)行2小時(shí)，并未區(qū)分是架空線路還是電纜線路，也沒 有明確是弧光接地還是金屬接地。在高幅值的弧光接地過電壓的持 續(xù)作用下，加劇了電纜等固體絕緣的積累性破壞。最終在非故障相 的絕緣薄弱環(huán)節(jié)造成對(duì)地?fù)舸?，進(jìn)而發(fā)展成為相間短路事故。 弧光接地過電壓導(dǎo)致燒pt或保險(xiǎn)熔斷普通的電壓互感器飽和點(diǎn)一般為1. 61. 8倍，在弧光接地過電 壓作用下，使電壓互感器嚴(yán)重飽和

5、，激磁電流劇烈增加。另一方而, 電壓互感器飽和，也很容易激發(fā)鐵磁諧振，導(dǎo)致電壓互感器過載。 上述兩種情況，都將造成電壓互感器燒毀或高壓保險(xiǎn)熔斷。 弧光接地過電壓導(dǎo)致避靂器爆炸弧光接地時(shí)，過電壓的能量由電源提供，持續(xù)時(shí)間較長，能量很 大。當(dāng)過電壓的能量超過避雷器所能承受的400a2ms的能量指標(biāo)時(shí), 就會(huì)造成避雷器的爆炸事故。2、弧光接地時(shí)電弧對(duì)故障點(diǎn)的破壞2. 1弧光接地時(shí)流過故障點(diǎn)的電弧電流弧光接地或電弧重燃的瞬間，己充電的相對(duì)地電容將要向故障點(diǎn) 放電，相當(dāng)于rlc放電過程。放電電流為：過渡過程結(jié)束后，流過故障點(diǎn)的電弧電流只剩下穩(wěn)態(tài)的工頻電容 電流，其有效值為：i=3u 3 Oc瞬時(shí)值為：流

6、過故障點(diǎn)的綜合電弧電流為：2. 2不同電網(wǎng)單相接地時(shí)的電弧電流不難證明以電纜線路為主的電網(wǎng)和以架空線路為主的電網(wǎng)，當(dāng)發(fā) 生單相電弧接地時(shí)，電弧電流具有如下特征： 電纜線路的穩(wěn)態(tài)工頻電弧電流是架空線路的2550倍； 電纜線路的高頻電弧電流是架空線路的十倍以上； 架空線路的接地電弧較長，高頻電弧電流衰減較快。2. 3單相接地電弧電流對(duì)架空線路的破壞由于高頻電流較小，且衰減較快，發(fā)生單相接地時(shí)，電弧電流對(duì) 故障點(diǎn)的破壞程度，主要取決于穩(wěn)態(tài)的工頻電容電流。正因?yàn)檫@樣, 幾十年來，人們一直把工頻電容電流當(dāng)作單相接地時(shí)的電弧電流。單相接地時(shí)的電弧電流對(duì)故障點(diǎn)的破壞，主要表現(xiàn)在： 燃弧點(diǎn)的溫度高達(dá)5000k

7、以上，將會(huì)燒傷導(dǎo)線，甚至導(dǎo)致斷線 事故。 若電弧不能很快熄滅，則在風(fēng)吹、電動(dòng)力、熱氣流等因素的影 響下，將會(huì)發(fā)展成為相間弧光短路事故。2. 4單相接地電弧電流對(duì)電纜線路的破壞 由于電纜線路的穩(wěn)態(tài)工頻電容電流比架空線路大很多，而過渡 過程中的高頻電流更大，電弧電流對(duì)故障點(diǎn)的破壞程度遠(yuǎn)比架空線 路嚴(yán)重得多； 電纜線路的相間距離很短，電弧燃燒時(shí)將直接破壞相間絕緣， 以致于在幾分鐘之內(nèi)就會(huì)形成相間短路事故。3、我國限制弧光接地過電壓的措施分析3. 1消弧線圈的作用 消弧線圈曾經(jīng)對(duì)提高335kv架空線路供電可靠性起到了積極 的作用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，三相電壓是對(duì)稱的，仍 然可以繼續(xù)供電。

8、由于消弧線圈的電感電流補(bǔ)償了電容電流，使得 故障點(diǎn)的電弧能夠自行熄滅，這就大大減小了因受風(fēng)吹、電動(dòng)力等 影響而引起直接的相間弧光短路的可能性。一旦電弧自行熄滅后， 架空線路的絕緣又可以完全恢復(fù)。 消弧線圈對(duì)于以電纜線路為主的供電網(wǎng)絡(luò)己不能繼續(xù)發(fā)揮作用隨著城網(wǎng)改造的進(jìn)行，架空線路逐步被電纜線路取代，中壓電網(wǎng) 中固體絕緣的設(shè)備逐年增多，以及現(xiàn)有電纜線路隨著運(yùn)行時(shí)間的加 長絕緣逐漸老化。近幾年來弧光接地過電壓的問題越來越突出，以 至于電纜放炮等絕緣事故成為影響企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)和供電電網(wǎng)安全運(yùn) 行的主要因素。幾十年來人們誤認(rèn)為消弧線圈能夠限制弧光接地過電壓。其實(shí)不 然，消弧線圈不僅不能抑制弧光接地過電壓，

9、有時(shí)反而加大了過電 壓的幅值。從弧光接地過電壓產(chǎn)生的整個(gè)過程來看，與系統(tǒng)對(duì)地電容電流的 大小并無關(guān)系。有人曾經(jīng)在系統(tǒng)對(duì)地電容電流為1. 14. 5a的情況 下做過上千次試驗(yàn)，結(jié)果每次都有弧光接地過電壓產(chǎn)生。消弧線 圈無法將故障點(diǎn)的電弧電流降低到1.18以下，因此并不能抑制弧光 接地過電壓。所以，我國現(xiàn)行規(guī)程并不建議采用消弧線圈來抑制弧 光接地過電壓。正是由于消弧線圈的投入，減少了故障點(diǎn)的電流，加快了故障點(diǎn) 絕緣的恢復(fù)，使得在電壓接近最大值的時(shí)候發(fā)生擊穿的可能性以及 在高頻電流過零點(diǎn)擊穿的可能性大大增加。這都會(huì)導(dǎo)致過電壓幅值 的增加。如前所述，電纜線路發(fā)生單相電弧接地時(shí)，電弧電流以高頻電流 為主

10、。而消弧線圈只能補(bǔ)償工頻電流的9095%,對(duì)于高頻電流根 木起不到補(bǔ)償作用。消弧線圈無法減輕高頻電弧電流對(duì)故障點(diǎn)的破 壞。與架空線路不同的是，電纜線路等固體絕緣設(shè)備的絕緣水平低于 架空線路，一旦發(fā)生擊穿其絕緣很難恢復(fù)，而且故障的發(fā)展非常迅 速，這類設(shè)備對(duì)弧光接地過電壓的承受能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于架空線路。大 量的事故表明，電路線路發(fā)生單相接地警報(bào)之后，少則幾秒鐘多則 十幾分鐘就己發(fā)展成為相間短路事故。 消弧線圈正常運(yùn)行時(shí)給系統(tǒng)帶來的問題a. 消弧線圈與系統(tǒng)對(duì)地電容串聯(lián)諧振，產(chǎn)生虛幻接地或串聯(lián)諧振 過電壓可以證明，是消弧線圈的投入，放大了系統(tǒng)的不平衡電壓ubp, 使系統(tǒng)中性點(diǎn)產(chǎn)生位移電壓u0：uO=ubp

11、正是這一位移電壓，才導(dǎo)致接地保護(hù)誤動(dòng)作發(fā)出接地警報(bào)，造成 虛幻接地現(xiàn)象或者串聯(lián)諧振過電壓。b. 消弧線圈與系統(tǒng)對(duì)地電容并聯(lián)諧振，產(chǎn)生傳遞過電壓變壓器高壓側(cè)的對(duì)地過電壓u01通過高低壓繞組之間的耦合電容 C12傳遞到低壓側(cè)，使低壓側(cè)產(chǎn)生過電壓u02.這一過電壓取決于變壓器低壓側(cè)對(duì)地阻抗z20與高低壓繞組間耦合阻抗Z12之間的分壓 比，即傳遞系數(shù)k.等效電路如下圖所示：其中，zl2由高低壓繞組之間的耦合電容cl2構(gòu)成，z20由消弧 線圈的電感1及系統(tǒng)對(duì)地電容c構(gòu)成。u02=ku01k=z20/ (z20+zl2)由于正常時(shí)lc運(yùn)行在諧振點(diǎn)附近，變壓器對(duì)地阻抗z20很大， 使得傳遞系數(shù)接近于1，產(chǎn)生

12、傳遞過電壓。c. 選線靈敏度降低甚至無法選線。中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，應(yīng)盡快選出故障線 路，以便檢查處理。由于消弧線圈的補(bǔ)償作用，使故障點(diǎn)的電流減 少，相位發(fā)生變化，必然會(huì)降低選線的靈敏度，甚至使選線工作根 本無法進(jìn)行。3.2中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地正因?yàn)橄【€圈不但不能避免電纜事故，在正常運(yùn)行時(shí)還存在上 述諸多問題，我國北京、上海、廣州等地區(qū)己逐步將中性點(diǎn)經(jīng)消弧 線圈接地改為經(jīng)小電阻接地方式，我國石油化工系統(tǒng)也提出了采用 小電阻接地方式的建議。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，從根本上解決了消弧線圈正常運(yùn)行中帶來 的問題，緩解了弧光接地時(shí)的過電壓，但擴(kuò)大了單相接地時(shí)的故障 電流，加劇了故障點(diǎn)的燒

13、傷，犧牲了對(duì)用戶供電的可靠性。對(duì)于用 電企業(yè)，被迫停電將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。3. 3將電弧接地快速地轉(zhuǎn)化為金屬接地為能有效抑制弧光接地過電壓，防止電纜事故的發(fā)生，避免企業(yè) 因被迫停電所帶來的經(jīng)濟(jì)損失，當(dāng)發(fā)生單相電弧接地時(shí)，應(yīng)當(dāng)在以 下方面采取措施：盡快熄滅電弧，防止故障進(jìn)一步發(fā)展; 盡快將過電壓限制在安全水平，避免固體絕緣的積累性破壞； 允許用戶在完成轉(zhuǎn)移負(fù)荷的倒閘操作之后再處理故障線路，避 免被迫停電。在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相電弧接地時(shí)，若能快速地 轉(zhuǎn)化為金屬接地，則可收到如下效果： 由于故障相直接與地網(wǎng)連接，對(duì)地電壓等于零，工頻電弧和高 頻電弧都將立即熄滅； 金屬性接地后，非故

14、障相上的過電壓立即穩(wěn)定在倍，系統(tǒng)中的 設(shè)備可以在這個(gè)電壓下安全運(yùn)行； 由于電弧被熄滅，過電壓被限制在安全水平，故障不會(huì)再繼續(xù) 發(fā)展，為用戶倒閘操作贏得了時(shí)間，避免造成被迫停電。 由于弧光接地的持續(xù)時(shí)間大大縮短，過電壓的能量降低到過電 壓保護(hù)器允許的400a2ms能量指標(biāo)以內(nèi)，避免了過電壓保護(hù)器爆炸 事故； 由于母線過電壓被限制在較低的水平，可避免激發(fā)鐵磁諧振過 電壓。3. 4將故障相經(jīng)氧化鋅非線性電阻接地 由于氧化鋅非線性電阻導(dǎo)通電壓不為零，裝置動(dòng)作后不能保證 立即熄滅電弧，電弧熄滅后也不能保證不重燃； 電弧一旦熄滅并不再重燃，則系統(tǒng)電容電流將全部流過氧化鋅 非線性電阻，若能容量按照lmj設(shè)計(jì)，氧化鋅非線性電阻也只能維 持5秒鐘，仍不能避免被迫停電。4、結(jié)論近幾年來，經(jīng)過冶金、煤炭、石油、化工及供電等企業(yè)的數(shù)百臺(tái) 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，將單相電弧接地快速地轉(zhuǎn)化為金屬接地的辦法，在 提高供電電網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)的供電可靠性方面，收到了較理想的 效果，受到用戶的歡迎和認(rèn)可。消弧及過電壓保護(hù)裝置（簡稱kwx）,是為了迅速消除中性點(diǎn)非 直接接地系統(tǒng)弧光接地給電器設(shè)備帶來的危害而研制的最新專利技 術(shù)產(chǎn)品。裝置主要由三相組合式過電壓保護(hù)器deb、可分相控制的 高壓真空接觸器jz、微機(jī)控制器、高壓限流熔斷器組件fu及帶有 輔助二次繞