新消弧線圈的分類Microsoft Word 文檔

1、中壓配電網(wǎng)中80%以上的故障為單相接地,為了提高配電網(wǎng)絡的安全可靠性,中性點安裝消弧線圈成為最好的方法之一。消弧線圈可以有效地減少產(chǎn)生弧光接地過電壓的幾率,減小了故障點的電壓升高等。由于消弧線圈種類眾多,我們面臨如何選擇的難題。本文深入分析、比較各種消弧線圈的特點和選擇原則,給出合理的建議。一、消弧裝置分類消弧線圈自動跟蹤補償裝置有多種不同的分類方法,根據(jù)調(diào)節(jié)電感的方式不同可以分為:調(diào)匝式、直流偏磁式、相控式、調(diào)容式、調(diào)氣隙式等;根據(jù)運行方式又可以分為:預調(diào)式和隨調(diào)式二種。1、調(diào)匝式消弧線圈其結(jié)構(gòu)簡單,是將繞組按不同的匝數(shù)抽出分接頭,用有載分接開關進行切換,改變接入的匝數(shù),從而改變電感量。其特

2、點是:一次設備簡單,可靠性高,不會出現(xiàn)諧波電流;可控硅短接阻尼電阻方式,補償電流不需要二次設備控制,即使沒有控制電源仍然可以很好的補償;補償速度快;運行在預補償狀態(tài),可以消除鐵磁諧振。相對而言補償范圍不足。2、調(diào)容式消弧線圈通過調(diào)節(jié)消弧線圈二次側(cè)電容量大小來調(diào)節(jié)消弧線圈的電感電流。二次繞組有電容接入后,根據(jù)阻抗折算原理,相當于主繞組兩端并接了相同功率、阻抗為一定倍數(shù)的電容,使主繞組感抗增大,電感電流減小,因此通過調(diào)節(jié)二次電容的容量即可控制主繞組的感抗及電感電流的大小。其主要不足是:調(diào)節(jié)電容器要承受大電流的沖擊;投切開關會產(chǎn)生涌流和操作過電壓;電熱器電容泄漏;補償速度慢等。3、相控式消弧線圈它通

3、過調(diào)節(jié)二次繞組中兩個反向并接可控硅的導通角,來改變裝置的等值阻抗,二次繞組作為控制繞組由2個反向連接的可控硅短路,可控硅的導通角由觸發(fā)控制器控制,調(diào)節(jié)可控硅的導通角由0180°之間變化,使可控硅的等效阻抗在無窮大至零之間變化,輸出的補償電流就可在零至額定值之間得到連續(xù)無極調(diào)節(jié)。其不足是:補償不夠穩(wěn)定,諧波大;需要控制電源;二次側(cè)電流非常大,大功率可控硅需要很好的散熱,可靠性受影響;濾波電容器大電流沖擊,存在泄露的問題;補償慢;不能減弱鐵磁諧振。4、直流偏磁式消弧線圈它有2個交流工作線圈,在其中一個線圈內(nèi)布置附加直流線圈,通過直流線圈勵磁磁化鐵心,改變鐵心直流勵磁磁通大小來調(diào)節(jié)交流等值

4、磁導,實現(xiàn)電感連續(xù)可調(diào)。直流勵磁繞組采取反串連接方式,使整個繞組上感應的工頻電壓相互抵消。通過對三相全控整流電路輸出電流的閉環(huán)調(diào)節(jié),實現(xiàn)消弧線圈勵磁電流的控制。其主要不足是:需要外加直流電源;鐵心發(fā)熱量大;補償電流發(fā)生畸變,產(chǎn)生大量的諧波,對電網(wǎng)有不利影響;結(jié)構(gòu)復雜,可靠性差;鐵芯飽和,伏安特性差。5、調(diào)氣隙式消弧線圈其鐵心分成上下兩部分,下部分鐵心同線圈固定在框架上,上部分鐵心用電動機驅(qū)動上下移動,通過調(diào)節(jié)氣隙的大小達到改變電抗值的目的。此類產(chǎn)品在歐洲有一定的應用,著名的Haefely公司開發(fā)過此產(chǎn)品,國內(nèi)由于制造工藝的限制,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,基本上不生產(chǎn)了。其不足是:振動和噪聲比較大,在結(jié)構(gòu)

5、設計中應采取措施控制噪聲,高壓施加后,震動更大,隨著使用時間越長,內(nèi)部松動,聲音更大;調(diào)節(jié)精度差,由于氣隙的微小變化導致電感的大變化,電機控制調(diào)節(jié)氣隙精度不夠,而液壓調(diào)節(jié)成本太高。二、消弧裝置的選取準則面對各種消弧線圈如何確定選擇標準,1、補償速度根據(jù)德國的彼德遜(W.Petersen理論,安徽金朕電力科技有限公司通過接地故障點的高頻振蕩電流過零熄弧,非故障相(健康相上的自由電荷將沿三相對地電容重新分布,產(chǎn)生位移電位。故障點接地電弧在暫態(tài)高頻振蕩電流通過第一個零點時熄滅,此時非故障相上的自由電荷延對地電容重新分布,于是在各相上產(chǎn)生了位移電壓Udv;此后每經(jīng)過半個工頻周波,接地電弧重燃一次,由于

6、非故障相上積聚的自由電荷不斷增多,位移電壓逐步升高,非故障相的暫態(tài)過電壓隨著接地電弧的重燃次數(shù)的增多而增高。隨著過零次數(shù)增加,過電壓逐漸增大,非故障相(健康相上的過電壓隨著接地電弧重燃次數(shù)的增多,一次比一次升高,可達56倍相電壓,不過實測一般為34倍相電壓。如果消弧線圈補償時間超過10ms,一旦滿足重燃條件,過電壓就可能已經(jīng)發(fā)生,消弧線圈的補償意義不大了。因此,補償時間是消弧線圈的最重要的技術參數(shù)之一。調(diào)匝式消弧線圈可以做到10us內(nèi)響應,而調(diào)容、相控、偏磁式消弧線圈響應時間超過20ms,補償?shù)轿粫r間超過100ms,對于瞬間接地故障補償已經(jīng)沒有用。2、諧波電流消弧線圈對系統(tǒng)提供補償電流的同時,

7、存在向系統(tǒng)注入諧波電流的可能。因此,國家標準明確規(guī)定諧波電流不得超過2%。調(diào)匝式消弧線圈采取預先補償?shù)倪\行方式,有明確的檔位,接地發(fā)生前已經(jīng)穩(wěn)定在合理的位置,不會給系統(tǒng)帶來諧波電流;相控式消弧線圈采取可控硅截斷的方式調(diào)節(jié)電流,其原理決定會產(chǎn)生大量的諧波電流;偏磁式消弧線圈通過調(diào)節(jié)鐵心飽和度不同而改變電流,諧波電流更大;調(diào)容式、調(diào)氣隙式消弧線圈也存在諧波電流。3、線性度要求電力系統(tǒng)電壓在一定范圍內(nèi)波動是正常的,系統(tǒng)的電容電流和電壓是線性關系,這要求消弧線圈的補償在一定范圍內(nèi)是線性關系。調(diào)匝式消弧線圈通過特殊的設計,在鐵心之間增加氣隙的方式保障其線性度;偏磁式、調(diào)氣隙式消弧線圈很難保障線性度,不能

8、滿足電壓波動的完全補償。4、消除鐵磁諧振電力系統(tǒng)元件大部分屬于感性的或容性的,線路各導線對地和導線間既存在縱向電感又存在橫向電容,這些元件組成復雜的LC震蕩回路,在一定的能源作用下,特定參數(shù)配合的回路就會出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。由于鐵芯電感的磁通和電流之間的非線性關系,電壓升高導致鐵芯電感飽和,極容易使電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振。電壓互感器鐵心飽和引起的鐵磁諧振過電壓是中性點不接地系統(tǒng)中最常見和造成事故最多的一種內(nèi)部過電壓,而單相接地故障是鐵磁諧振最常見的一種激發(fā)方式。如果中性點安裝調(diào)匝消弧線圈,如圖所示:電壓互感器的勵磁感抗比較大(兆歐級,而消弧線圈的感抗(百歐級比較小,由于比小幾個數(shù)量級,這樣諧振條件L

9、=1/C很難滿足,諧振就不會發(fā)生,還可以限制流過電壓互感器的大電流,使電壓互感器熔絲不被燒毀。因此,在中性點接入調(diào)匝式消弧線圈,對于由電壓互感器鐵心飽和引起的鐵磁諧振過電壓具有很好的限制作用,可消除一切鐵磁諧振,能夠很好解決此類問題。然而,相控式、調(diào)容式、偏磁式消弧線圈采用隨后調(diào)諧方式,無接地故障發(fā)生時,其等值阻抗為數(shù)值極高的勵磁阻抗,通常意義上的消弧線圈消諧機理已不再適用。因此,從消除鐵磁諧振考慮,調(diào)匝式消弧線圈具有最大的優(yōu)勢5、補償范圍消弧線圈補償范圍是從最大補償電流到最小補償電流,調(diào)匝式受有載開關級電壓的限制一般做到20%100%額定電流,這是其最大的不足;調(diào)容式一般做到10%100%額

10、定電流;相控式、調(diào)氣隙式、偏磁式理論上可以在0100%額定電流范圍內(nèi)調(diào)節(jié),范圍較大。三、消弧裝置的選線問題在諧振接地系統(tǒng)中,故障點電容電流小,如何準確進行故障線路的判斷非常重要。常用的方法有有功分量法、諧波法、首半波法、信號注入法、零序?qū)Ъ{法、殘流增量法等,但是都不能從根本上保障選線準確性。安徽金朕電力科技有限公司結(jié)合國內(nèi)外的經(jīng)驗、獨立自主開發(fā)了消弧線圈并聯(lián)中電阻選線的方法。它結(jié)合了電阻接地選線準確和消弧線圈接地補償好的優(yōu)點,成功解決諧振接地選線不準的難題,既保持了電阻接地可以準確選線的優(yōu)點,又可以減少接地點殘流,限制弧光接地過電壓。系統(tǒng)原理圖如圖,系統(tǒng)正常運行時,并聯(lián)中電阻是不投入的,單相接

11、地發(fā)生時,利用預調(diào)式消弧線圈的快速補償特性,在沒有延時的情況下立刻對系統(tǒng)進行補償,避免了大部分瞬時性單相接地故障發(fā)展成永久性接地;如果少量的永久性接地故障,一方面消弧線圈的作用對電容電流進行補償,將殘流限制在5A以內(nèi),另一方面JZK控制器判斷如果單相接地在限定的時間內(nèi)沒有消失,瞬時投入并聯(lián)中電阻(投入時間小于1秒,利用電阻選線準確的特點選出故障線路,及時隔離故障線路,保障了供電可靠性。目前,并聯(lián)中電阻選線的方式得到廣泛的應用,以福建為例,根據(jù)福建省近2年的接地選線統(tǒng)計,這種選線準確率真正達到100%,并實現(xiàn)接地保護動作跳閘成為可能。結(jié)論隨著消弧線圈的廣泛應用,如何選擇合適的消弧線圈是用戶面對的新課題。本文系統(tǒng)地研究了各種消弧線