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安徽华旭电力科技有限公司
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HXXH消弧及过电压保护装置
HXXH消弧消谐选线及过电压保护综合装置适用于3～35中压电力系统，该产品广泛适用于3～35KV中性点不接地、中性点经消弧线圈接地或中性点经高阻接地的电力系统，能对上述系统中的各类过电压加以限制，有效地提高了上述系统的运行安全性及供电可靠性。

现行消弧技术概述

长期以来，我国3～35KV(含66KV)的电网大多采用中性点不接地的运行方式。此类电网在发生单相接地时，非故障相的对地电压将升高到线电压（UL），但系统的线电压保持不变，所以我国国家标准规定，3~35KV(66KV)的电网在发生单相接地故障后允许短时间带故障运行，因而这类电网的各类电气设备，如变压器、电压/电流互感器、断路器、线路等一次设备的对地绝缘水平，都应满足长期承受线电压而不损坏的要求。
传统观念认为，3~35KV(含66KV)电网属于中低压的变压配电网，此类电网中的内部过电压的绝对值不高，所以危及电网绝缘安全水平的主要因素不是内部过电压，而是大气过电压（即雷电过电压），因而长期以来采取的过电压保护措施仅是以防止大气过电压对设备的侵害。主要技术措施仅限于装设各类避雷器，避雷器的放电电压为相电压的4倍以上，按躲过内部过电压设计，因而仅对保护雷电侵害有效，对于内部过电压不起任何保护作用。

然而，运行经验证明，当这类电网发展到一定规模时，内部过电压，特别是电网发生单相间歇性弧光接地时产生的弧光接地过电压及特殊条件下产生的铁磁谐振过电压已成为这类电网设备安全运行的一大威胁，其中以单相弧光接地过电压最为严重。

随着我国对城市及农村电网的大规模技术改造，城市、农村的配电网必定向电缆化发展，系统对地电容电流在逐渐增大，弧光接地过电压问题也日夜严重起来。为了解决上述问题，不少电网采用了谐振接地方式，即在电网中性点装设消弧线圈，当系统发生单相弧光接地时，利用消弧线圈产生的感性电流对故障点电容电流进行补偿，使流经故障点残流减小，从而达到自然熄弧。运行经验表明，虽然消弧线圈对抑制间歇性弧光接地过电压有一定作用，但在使用中也发现消弧线圈存在的一些问题。

(1) 由于电网运行方式的多样化及弧光接地点的随机性，消弧线圈要对电容电流进行有效补偿确有难度，且消弧线圈仅仅补偿了工频电容电流，而实际通过接地点的电流不仅有工频电容电流，而且包含大量的高频电流及阻性电流，严重时仅高频电流及阻性电流就可以维持电弧的持续燃烧。

(2) 当电网发生断线、非全相、同杆线路的电容耦合等非接地故障，使电网的不对称电压升高，可能导致消弧线圈的自动调节控制器误判电网发生接地而动作，这时将会在电网中产生很高的中性点位移电压，造成系统中一相或两相电压升高很多，以致损坏电网中的其它设备。

(3) 消弧线圈体积大，组件多，成本高，安装所占场地较大，运行维护复杂。

(4)随着电网的扩大，消弧线圈也要随之更换，不利于电网的远景规划。

目前国外对3～35KV电网采取中性点直接接地的方式，国内也有少数地区采取了经小电阻接地的方式，虽然抑制了弧光接地过电压，克服了消弧线圈存在的问题，但却牺牲了对用户供电的可靠性。这种系统发生单相接地时，人为增加短路电流使断路器动作，不论负荷性质及重要性，一律切除故障线路而且也不能分辨出金属性或弧光接地。使并不存在弧光接地过电压危害的金属性接地故障线路也被切除，扩大了停电范围和时间。由于加大了故障电流，对于弧光接地则加剧了故障点的烧损。
二、弧光接地过电压的产生及危害
弧光接地过电压又称间歇性弧光接地过电压，形成弧光接地过电压的基础是间歇性电弧。当中性点非直接接地系统发生单相间歇性弧光接地（以下简称“弧光接地”）故障时，由于电弧多次不断的熄灭和重燃，导致系统对地电容上的电荷多次不断的积累和重新再分配，在非故障相的电感—电容回路上引起高频振荡过电压。对于电缆线路弧光接地时，非故障相的过电压可达4～7倍。如此高的过电压对供电设备造成了极大的危害，主要表现以下几方面：
一 弧光接地过电压的危害
⒈弧光接地产生的高幅值的过电压加剧了电缆等固体绝缘的积累性破坏。对于中性点非直接接地系统，我国现行规程笼统地规定允许带单相接地故障运行2小时，并未区分是架空线路还是电缆线路，也没有明确是弧光接地还是金属接地。在高幅值的弧光接地过电压的持续作用下，加剧了电缆等固体绝缘的积累性破坏。最终在非故障相的绝缘薄弱环节造成对地击穿，进而发展成为相间短路事故。
⒉弧光接地过电压导致烧PT或保险熔断，普通的电压互感器饱和点一般为1.6～1.8倍，在弧光接地过电压作用下，使电压互感器严重饱和，激磁电流剧烈增加。另一方面，电压互感器饱和，也很容易激发铁磁谐振，导致电压互感器过载。上述两种情况，都将造成电压互感器烧毁或高压保险熔断。
⒊弧光接地过电压导致避雷器爆炸
弧光接地时，过电压的能量由电源提供，持续时间较长，能量很大。当过电压的能量超过避雷器所能承受的400A/2ms的能量指标时，就会造成避雷器的爆炸事故。
二 单相弧光接地时的电弧电流的危害
由于高频电流较小,且衰减较快,发生单相接地时,电弧电流对故障点的破坏程度,主要取决于稳态的工频电容电流。正因为这样，几十年来，人们一直把工频电容电流当作单相接地时的电弧电流。
单相接地电弧电流对电缆线路的破坏：
①由于电缆线路的稳态工频电容电流比架空线路大很多，而过渡过程中的高频电流更大，电弧电流对故障点的破坏程度远比架空线路更加严重。
②电缆线路的相间距离很小，电弧燃烧时将直接破坏相间绝缘，以至于在很短的时间之内就会造成电缆击穿，形成相间短路事故。
三、高压电缆线路中加装微机消弧消谐柜应用原理及功能说明
综上所述，在本系统6—10KV线路中一旦发生弧光接地过电压，微机消弧控制器向故障相真空接触器发出合闸命令，故障相真空接触器快速动作，在2个周波内将弧光接地转化为金属性接地。故障点因弧光过电压为零而立即熄弧，非故障相过电压稳定在 倍的额定相电压，可以长时间安全运行（国家规程要求2小时）。此时由值班人员对故障线路进行处理，或由微机选线装置自动处理。目前普通小电流接地选线装置在发生弧光接地故障时,选线准确率比较低,我们推荐采用我公司研制的暂态和稳态选线原理相结合的综合选线装置,它与微机消弧消谐控制器集成安装,组合使用可达到极高的选线准确率。本装置中的微机消弧消谐控制器还设置了PT断线、装置故障报警等功能；当系统发生接地故障时可发出动作信号，显示故障性质（弧光接地或金属接地或谐振）并显示故障相别；本装置设有RS485微机通讯接口，可实现与计算机联网，与综保厂家后台实现通讯。
总之，在中性点不接地6—10KV系统电网中加装微机消弧消谐柜后可起到如下作用：
1．可在2个周波内熄灭弧光,有效地消除弧光接地过电压，从而可避免弧光接地引起的各种绝缘事故。
2. 由于各类相对地及相对相之间的操作过电压均被限制到较低的水平，这就大大降低了激发铁磁谐振的可能性。
3. 我公司生产的微机消弧消谐装置与选线装置配合,选线效果理想。
4．由微机消弧消谐装置的工作原理可知，其限制过电压的机理与电网对地电容电流大小无关，因而其保护性能不随电网运行方式的变化而改。
5.微机消弧消谐装置可取代单独的PT柜。
6.微机消弧消谐装置单独装柜，结构简单，安装方便，占地面积小，既适用于新建变电站，也适用于老站的改造。


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