消弧及过电压保护装置常见问题.docx

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消弧及过电压保护装置常见问题

 消弧及过电压保护装置常见问题

一、弧光接地过电压是如何产生的？

     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，在非故障相的电感一电容回路上引起高频振荡过电压。

对于架空线路，过电压幅值一般可达3.1~3.5倍相电压。

     对于电缆为主的供电电网，绝缘击穿或电弧重燃时过渡过程中的高频电流，可达数百安培甚至上千安培，高频电流过零点电弧熄灭的可能性大大提高，电缆线路弧光接地时，非故障相的过电压可达4～71倍。

二、与消弧线圈相比，消弧柜在实际应用中的优点？

            1.消弧柜除了消除弧光接地过电压使故障点电弧快速熄灭之外还能限制大气过电压和各种操作过电压，而这是消弧线圈无法做到的。

            2.消弧柜每次完成动作后能使故障点电弧立即熄灭，而消弧线圈只能补偿到30A以下，只是创造了电弧熄灭的条件，但电弧熄灭的时间无法确定。

            3.弧光接地故障点的电弧是300～3000Hz的高频大电流，而消弧线圈的消谐或自动跟踪补偿是针对工频的，所以不能有效补偿故障点的间歇性电弧，因此不能消除弧光接地过电压。

            4.消弧线圈只能解决故障点的直接破坏，而且故障点的电弧熄灭之前，弧光接地过电压始终存在，而消弧柜不仅能解决故障点的直接破坏，还能解决弧光过电压对固体绝缘的积累性损伤，装置运作后立即把弧光接地转换成稳定的金属性接地，非故障相的过电压立即由3.5倍稳定到倍的相电压。

            5.消弧线圈只适用于架空线路等绝缘可恢复性的电网，不能有效地避免固体绝缘的电缆事故，而消弧柜不仅能适用于恢复性绝缘的电网，而且能有效地限制弧光接地过电压立即熄灭故障点的电弧，不仅能避免过电压对固体绝缘的积累性损伤，而且能防止故障点的进一步发展。

            6.消弧线圈的补偿度必须可以随运行方式的改变来及时进行调整，而消弧柜的动作和运行方式无关，不须进行调整。

            7.消弧线圈对系统的正常运行会带来一定的影响，如：

虚幻接地、串联谐振过电压、传递过电压等，而消弧柜对系统的正常运行没有丝毫的影响。

            8.消弧线圈影响选线的准确度和灵敏度，消弧柜有利于提高选线的准确度和灵敏度。

三、消弧及过电压保护装置可增加哪些附加功能？

            可以按用户要求配置我公司生产的小电流系统微机选线装置和微机消谐装置来增加选线及保护PT的功能。

XHB系列微机消弧及过压保护装置

适用于3—35KV中性点非直接接地系统,主要用来限制系统运行中发生的各种相地及相间过电压（如:

大气过电压、单相间歇性弧光接地过电压、铁磁谐振过电压等），特别是消除了单相间歇性弧光接地过电压，有效地保持电气设备不受过电压的危害，提高了电力系统运行的安全性和供电的可靠性。

　　　　一、装置的主要组成及其功能

　　本装置的原理如图1所示，共主要由以下五部分组成：

　　⒈大能容Zno非线性元件组成的过电压保护器SBB

　　　　SBB是一种特殊的高能容的氧化锌过电压保护器，与一般的氧化锌避雷器（MOA）结构不同，主要具有以下优点：

　　1）SBB过电压保护器采用大能容Zno非线性电阻和放电间隙相结合的结构，使两者互为保护,放电间隙使Zno非线性电阻的荷电率为零，Zno非线性电阻不会老化；Zno非线性电阻又使放电间隙动作后无截波，无续流，放电间隙不再承担灭弧任务，使用寿命长。

　　2）SBB过电压保护器的电压冲击系数为1，各种电压波形下放电电压值相等，不受过电压波形的影响。

过电压保护值准确，保护性能优良。

　　3）SBB过电压保护器可将相间过电压大大降低。

与常规避雷器相比，相间过电压降低了60-70%，保护的可靠性大为提高。

　　SBB过电压保护器是本装置中限制各类过电压的第一器件，在接触器JZ未动作之前将电压限制在安全范围之下。

　　2．可分相控制的接地高压真空接触器JZ（A、B、C）

　　　这是一个特殊的真空交流接触器，其三相分体，各相一端分别接至母线，另一端直接接地。

正常运行时JZ均处于断开状态，当有弧光接地时JZ受ZK控制而动作闭合，各相之间闭锁，当其中任一相闭合使该相母线接地后，其他两相中的任何一相绝对不会动作闭合。

　　　　JZ的作用是，当系统发生弧光接地过电压时，使其由不稳定的过电压很高的弧光接地转变成该相稳定的金属性直接接地，从而保护了设备，使其不受损害。

　　　3．单片机综合控制器ZK

　　　　单片控制装置ZK，是本技术的核心部件，它根据信号转换器PT提供UaoUboUcoU△的信号来判定接地故障发生的相别及接地属性，按照预先设定的方式控制高压真空接触器JZ。

　　2．可分相控制的接地高压真空接触器JZ（A、B、C）

　　　　这是一个特殊的真空交流接触器，其三相分体，各相一端分别接至母线，另一端直接接地。

正常运行时JZ均处于断开状态，当有弧光接地时JZ受ZK控制而动作闭合，各相之间闭锁，当其中任一相闭合使该相母线接地后，其他两相中的任何一相绝对不会动作闭合。

　　　　JZ的作用是，当系统发生弧光接地过电压时，使其由不稳定的过电压很高的弧光接地转变成该相稳定的金属性直接接地，从而保护了设备，使其不受损害。

　　3．单片机综合控制器ZK

　　单片控制装置ZK，是本技术的核心部件，它根据信号转换器PT提供UaoUboUcoU△的信号来判定接地故障发生的相别及接地属性，按照预先设定的方式控制高压真空接触器JZ。

　　4．高压限流熔断器

　　　　高压限流熔断器是整个装置的后备保护器件。

具有以下特殊功能：

　　1）开断容量大，可达63KA；

　　2）开断迅速，开断时间小于0.3mS；

　　3）限流效果好，可使故障电流小于短路电流的20%

　　5．带有信号转换的电压互感器（PT）

　　　　信号转换器可将高压的三相电压信号转换成可供ZK处理的三相电压信号及中性点信号。

消弧及过电压保护装置

消弧柜

　　DXH-S-消弧消谐及过压保护装置适用于3-35KV中胜点非直接接地系统，主要用来限制系统运行中发生的各种相地及相间过电压（如：

大气过电压、单相间歇性弧光接地过电压、铁磁谐振过电压等），特别是消除了单相间歇性弧光接地过电压，有效地保护电气设备不受过电压的危害，提高了电力系统运行的安全性和供电的可靠性。

　　我国现行的3-35KV电力系统大多采用中比点非直接接地方式，为了提高供电的可靠性，电力规程中规定此类系统在发生单相接地时仍可继续运行2小时，而单相接地一般有两种形式：

第一种为金属性单相接地，其非故障相电压升高0-倍；第二种是单相间歇性弧光性接地，其过电压幅值可高达正常运行相电压的3.5倍。

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。

　　目前国外（国内有少数地区开始使用）对此类电网采取中性点经小电阻接地的设计及运行方式，但这种系统发生单相接地时利用人为增加短路电流使断路器速断动作，直接将故障接地线路切除的方法，不能分辨出是金属性接地或弧光接地，扩大了故障点的电流烧炽。

并且在断路器固有动作时间内的过电压无法有效限制。

造成长时间、大面积的停电，从发展方面来讲，是很不经济的。

　　规程规定，当非直接地系统发生单相接接地故障，允许继续运行两个小时，如经上级有关部门批准，还可以延长运行时间。

但规程对于“单相接地故障”概念未做明确界定。

如果单相接地故障为金属性直接接地，则故障相的对地电压降为零，其余两健全相的对地电压升高至线电压（（U。

即二相电压），前面已指出，这类电网中的电气设备在正常情况下都应能承受这种过压而不损坏。

但是，如果单相接地故障为弧光接地，则其过电压的最高值可达3.5倍正常运行相电压的峰值，这样高的过电压如果数小时作用于电网，势必造成电气设备内绝缘的积累性损伤，特别是在健全相的外绝缘薄弱点造成对地击穿进而引发成相间短路的重大事故。

　　随着我国对城市及农村电网大规模的技术改造，城市IOKV配电网必将向电缆化发展，城乡结合部及农村35KV,IOKV电网是进一步扩大，为了解决这类电网弧光接地产生长时间过电压的问题，国内普遍采用消弧线圈补偿或自动跟踪补偿式的消弧线圈接地方式，没有超脱中性点加装消弧线圈的范畴。

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，且用正弦波的电感电流去抵消非正弦波的电弧电流时，高频分量部分无法抵消。

同时，消弧线圈结构复杂，运行可靠性差，投资大。

　　随着城乡电网的发展以及生产、生活对供电可靠性要求越来越高，每次绝缘事故造成的危害及波及面势必增加，消弧消谐及过电压保护装置就是针对这种情况而研制开发的。

它是利用目前已成熟的过电压保护装置XH微机控制技术及相应的接地断路器等组成一套自动系统，将非直接接地电网相对地及相与相之间的过电压（无论何种类型的过电压）限制到略大于正常运行线电压的水平，使这类电网既保持了原非直接接地系统的优点，又将各种类型的过电压限制到尽可能低的水平，彻底解决各种过压对设备及运行安全的威胁，提高这类电网供电的可靠性。

　　一、装置的主要组成及其功能

　　本装置的原理如图所示，其主要以下五部分组成：

　　1．大能容ZnO非线性元件组成的过电压保护器TBP-　

　　TBP-是一种特殊的高能容的氧化锌过电压保护器，与一般的氧化锌避雷器（（MOA）结构不同，主要具有以下优点：

　　a、TBP-过电压保护器采用大能容Zn0非线性电阻和十字放电间隙相结合的结构，使两者互为保护，放电间隙使Zn0非线性电阻的荷电率为零，Zn0非线性电阻不会老化；Zn0非线性电阻又使放电间隙动作后无截波，无续流，放电间隙不再承担灭弧任务，使用寿命长。

　　b、TBP-过电压保护器的电压冲击系数为1，各种电压波形下放电电压值相等，不受过电压波形的影响。

过电压保护值准确，保护性能优良。

　　c、TBP-过电压保护器可将相间过电压大大降低。

与常规避雷器相比，相间过电压降低了60-70%，保护的可靠性大为提高。

　　TBP-过电压保护器是本装置中限制各类过电压的第一器件，在接触器JZ末动作之前将电压限制在安全范围之下。

　　2．可分相控制的接地高压真空接触器JZ（A,B,c,）　

　　这是一个特殊的真空交流接触器，其三相分体，各相一端分别接至母线，另一端直接接地正常运行时JZ均处于断开状态当有弧光接地时JZ受ZK控制而动作闭合，各相之间闭锁，当其中任一相闭合使该相母线接地后，其他两相中的任何一相绝对不会动作闭合。

JZ的作用是，当系统发生弧光接地过电压时，使其由不稳定的过电压很高的弧光接地转变成该相稳定的金属性直接接地，从而保护了设备，使其不受损害。

　　3．消弧消谐单片机综合控制器ZK

　　消弧消谐单片机控制装置ZK，是本技术的核心部件。

　　它根据信号转换器PT提供Uao\Ubo\Uco\U△的信号来判定接地故障发生的相别及接地属性，按照预先设定的程序控制高压真空接触器JZ和迅速消除谐振。

　　4．高压限流熔断器

　　高压限流熔断器是整个装置的后备保护器件。

　　具有以下特殊功能：

　　a.开断容量大，可达63KA;

　　b.开断迅速，开断时间小于0.3mS;

　　c．限流效果好，可使故障电流小于短路电流的20%.

　　5．带有信号转换的电压互感器（PT）

　　信号转换器可将高压的三相电压信号转换成可供ZK处理的三相电压信号及中睦点信号。

　　二、装置的基本原理

　　本装置的原理见下图

　　当系统发生单相接地时，信号转换器PT产生的中比点信号U△将由低电平变成高电平，ZK接到U△变化的高电平信号后启动中断，ZK对Uao,Ubo,Uc。

三相信号进行计算处理，判断相别接地属性，根据接地属性ZK作出如下处理：

　　1．如果接地故障是稳定的金属性直接接地，则ZK仅发出故障相别的指示信号。

ZK与微机选线保护联络，由微机选线保护处理解决。

（本公司生产的微机选线保护配有相应的通迅接口或继电器接口。

）

　　2．如果接地保障是不稳定的间歇性弧光接地，则判定接地的相别，同时发出指令使JZ中对应的一相接地。

这时，系统由不稳定的弧光接地转变成该相稳定的金属性直接接地，故障相的对地电压降为零，原接地故障点的弧光消失，其他两相的对地电压升高至线电压。

这种状态是现行规程所允许的。

　　3.JZ之一动作接地之后，经过一段时间ZK令接地的JZ断开一次，若JZ断开后再无弧光接地故障现象，说明这一接地故障是暂时性的，系统恢复正常运行，ZK退回原始状态。

若JZ断开后再次出现弧光接地故障，则JZ认定这一故障为永久性的弧光接地，此时再次指令相应的JZ闭合，ZK将按照预先设定的程序发出警告信号，告知值班人员故障发生的相别。

ZK与微机选线保护联络，选线保护进行选线处理。

在JZ断开接地点的过程中出现的短暂的过电压，由ZDB进行限制。

　　4.JZ第二次（连续的同一相）闭合接地后不再分开，只有当故障线路自动或者人工切除后，由中控室或当地给ZK发送复位指令，ZK收到复位指令后，让JZ断开，系统恢复正常。

　　本装置还加装了高压限流熔断器，以防止误操作或相位信号错误起的相间短路

　　三、装置的优点

　　　当不接地系统加装本装置后：

　　1．各类相对地及相与相之间的过电压均被限制到较低的电压水平，原来由此引发的绝缘事故将大为减少；

　　2．原作用时间最长、对系统设备及运行安全威胁最大的弧光接地过电压，其作用在母线上的电压值将被限制，同时随着故障相母线的直接接地而消失；

　　3．原本可能引发的铁磁谐振过电压，由于母线过电压被限制在较低的水平而不再发生；

　　4．原来设计规范要求应装设消弧线圈的系统，可以不再装设，而且其限制过电压的功能将比装设消弧线圈更好、更完善；

　　5．由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的大小无关，因而其保护性能不随电网运行方式的改变而变化，大网小网均能使用，电网的扩大也无影响；

　　6．装置设备体积小，安装、调试方便，既适用于变电站，同样适用于发电厂的高压厂用电系统；既适用于新建电站，也适用于老电站的改造；

　　7．价格低廉，相对消弧线圈系统而言，性能价格比高。

　　四、装置的型号及参数

　　1、额定频率：

50HZ

　　2、额定电压：

3　610　35KV

　　3、额定电流：

10　16　2031.5　50　63　100A

　　4、电压性能

　　额定电压有效值（KV）：

361035

　　工频放电电压（≥）（KV）5.210.417.261

　　500A操作电流冲击电流残压（≤）（KV）7.51524.886

　　熔断电阻（mΩ）400

　　5、电流性能

　　额定电流（A）162031.55063100

　　持续电流（≥A）4.889.4111.7618.5329.4137.0658.82

　　熔断电阻（mΩ）2561608653292113

　　五、选型及要求

　　1．装置的额定电压等于线路的额定电压。

　　2．装置的额定电流对应的持续电流不小于保护线路的最大对地电流。

　　六、结构、外型、安装尺寸

　　　1、结构如图：

　　穿墙套管，隔离开关，消弧消谐控制装置，母线排，熔断器撞击装置，绝缘子，高压熔断器RD，高压限流熔断器FU，电压互感器PT，高压电缆，真空接触器ZJ，过压保护器ZDB

　　2．装置的标准尺寸：

1000x1500x2300（宽x深x高）也可根据用户要求，特殊生产。

　　七、使用环境

　　1．适用于户内

　　2．环境温度：

一40℃一＋600C

　　3．海拔高度：

不超过2000米

　　4．周围空气没有明显地含有尘埃、煤气、烟气、腐蚀性气体及爆炸性混合物等。

　　八、包装、运输、储存