继电保护的选择 性
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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。
KD-XH消弧系统一次接线图
消弧成套系统介绍－单相接地试验室
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
消弧成套系统介绍－接地变压器
消弧成套系统介绍－滤波回路
）
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
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。
单相接地故障时
国内现状
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。
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％UN IN ZK
Z
K
4% *U N IN
4%*UN SN /UN
4%
*U
2 N
SN
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：
可控硅导通角
不导通 不完全导通 完全导通
Ue取11kV系统相电压
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பைடு நூலகம்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 相间短路和间歇性弧光接地过电压最为 严重。
接地等。 特点：需要断路器遮断单相接地故障
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）。
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）。
• 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。
X
A1
X1 A2
L3 C3
X2
SCR
L5 C5
消弧线圈 自动调谐及接地选线
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
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。
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。
同时，谐振接地也降低了对接地装置的要求。
谐振接地的实效－电磁兼容
电力系统在正常运行和发生故障的情况下，因 电磁耦合、静电耦合、地中电流传导和高频电磁辐 射等原因，对信息网络产生干扰。主要表现为音频 干扰、工频干扰、接触干扰、地电位升高和纵向电 势等。通信干扰的危害性很大，轻则影响通信质量 ，重则危害通信设备和人身的安全。 大电流接地方式单相接地故障电流大，其电磁干 扰影响明显。而谐振接地方式的干扰甚小，这早已 是不争的事实。
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。
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。
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。
调气隙式消弧线圈原理
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
GZ市 单相接地动作次数 重合成功次数 供电中断次数
（87-91) 120 22 98（81.7%)
（92-93) 354 74 280（79%)
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。
消弧线圈减小接地电流的数学分析
I
IL
IC
L
C
＋
•
U0
－
I
jwCU 0
U0 jwL
j(IC
IL)
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：
单相接地电容电流超过10A时，应采用经消弧线圈 接地。
国外情况
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。
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。
消弧线圈基本原理介绍
赵东生 电网产品技术部
2008年11月
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
单相接地故障电流分布图
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
2. 谐振接地延长了残压恢复时间，降低了恢复电 压的速度，避免电弧重燃，降低了电弧过电压 发生的概率，减少了事故扩大的可能性。
3. 谐振接地可避免零序PT铁磁谐振过电压。降低 断线过电压和雷击过电压。
谐振接地的实效－人生安全
谐振接地系统单相接地故障时，故障点电流很 小，因此，故障点周围电位梯度较低，相应的接触 电压和跨步电压较小，对人身和设备的威胁大为降 低。
X
A1
X1 A2
L3 C3
X2
SCR
L5 C5
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。
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
国内规程
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。 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
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二、电缆线路
缆芯截面 （mm2）
120
240
300
电容（μF/km） 电流 （A/km）
0.27
1.64
0.35
2.01
0.39
2.33
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
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.电缆绝缘厚度为4.5mm。 3.估算公式Ic=2πf×3C×106×Ue（A/km）
消弧线圈的阻抗Zeq 额定电压下输出的电感电流
∞ ZSC+ZSCR～ZSC
ZSC
0 0～额定电流
额定电流
高短路阻抗消弧线圈原理
IL
Z sc
Un (0 ~
)
Un Zsc
~
Un Z sc
0~
In
高短路阻抗消弧线圈原理
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