消弧線圈是一種帶鐵芯的電感線圈。它接于變壓器(或發(fā)電機(jī))的中性點(diǎn)與大地之間,構(gòu)成消弧線圈接地系統(tǒng)。正常運(yùn)行時(shí),
消弧線圈中無(wú)電流通過(guò)。而當(dāng)電網(wǎng)受到雷擊或發(fā)生單相電弧性接地時(shí),中性點(diǎn)電位將上升到相電壓,這時(shí)流經(jīng)
消弧線圈的電感性電流與單相接地的電容性故障電流相互抵消,使故障電流得到補(bǔ)償,補(bǔ)償后的殘余電流變得很小,不足以維持電弧,從而自行熄滅。這樣,就可使接地迅速消除而不致引起過(guò)電壓。 單相接地電容電流的危害
中性點(diǎn)不接地的高壓電網(wǎng)中,單相接地電容電流的危害主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面:
弧光接地過(guò)電壓的危害
當(dāng)電容電流一旦過(guò)大,接地點(diǎn)電弧不能自行熄滅。當(dāng)出現(xiàn)間歇性電弧接地時(shí),產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓,這種過(guò)電壓可達(dá)相電壓的3~5倍或更高,它遍布于整個(gè)電網(wǎng)中,并且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),可達(dá)幾個(gè)小時(shí),它不僅擊穿電網(wǎng)中的絕緣薄弱環(huán)節(jié),而且對(duì)整個(gè)電網(wǎng)絕緣都有很大的危害。
造成接地點(diǎn)熱破壞及接地網(wǎng)電壓升高
單相接地電容電流過(guò)大,使接地點(diǎn)熱效應(yīng)增大,對(duì)電纜等設(shè)備造成熱破壞,該電流流入大地后由于接地電阻的原因,使整個(gè)接地網(wǎng)電壓升高,危害人身安全。
交流雜散電流危害
電容電流流入大地后,在大地中形成雜散電流,該電流可能產(chǎn)生火花,引燃瓦斯爆炸等,可能造成雷管先期放炮,并且腐蝕水管、氣管等。
接地電弧引起瓦斯煤塵爆炸 消弧線圈的作用
電網(wǎng)安裝消弧線圈后,發(fā)生單相接地時(shí)消弧線圈產(chǎn)生電感電流,該電感電流補(bǔ)償因單相接地而形成的電容電流,使得接地電流減小,同時(shí)使得故障相恢復(fù)電壓速度減小,治理電容電流過(guò)大所造成的危害。同時(shí)由于消弧線圈的嵌位作用,它可以有效的防止鐵磁諧振過(guò)電壓的產(chǎn)生。消弧線圈補(bǔ)償效果越好,對(duì)電網(wǎng)的安全保護(hù)作用越大,所以需要跟蹤電容電流變化自動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈。
消弧線圈作用原理及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
消弧線圈的作用是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后,提供一電感電流,補(bǔ)償接地電容電流,使接地電流減小,也使得故障相接地電弧兩端的恢復(fù)電壓速度降低,達(dá)到熄滅電弧的目的。當(dāng)消弧線圈正確調(diào)諧時(shí),不僅可以有效的減少產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓的機(jī)率,還可以有效的抑制過(guò)電壓的輻值,同時(shí)也最大限度的減小了故障點(diǎn)熱破壞作用及接地網(wǎng)的電壓等。所謂正確調(diào)諧,即電感電流接地或等于電容電流,工程上用脫諧度V來(lái)描述調(diào)諧程度
V=(IC-IL)/IC
當(dāng)V=0時(shí),稱為全補(bǔ)償,當(dāng)V>0時(shí)為欠補(bǔ)償,V<0時(shí)為過(guò)補(bǔ)償。從發(fā)揮消弧線圈的作用上來(lái)看,脫諧度的絕對(duì)值越小越好,最好是處于全補(bǔ)償狀態(tài),即調(diào)至諧振點(diǎn)上。但是在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),小脫諧度的消弧線圈將產(chǎn)生各種諧振過(guò)電壓。如煤礦6KV電網(wǎng),當(dāng)消弧線圈處于全補(bǔ)償狀態(tài)時(shí),電網(wǎng)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下其中性點(diǎn)位移電壓是未補(bǔ)償電網(wǎng)的10~25倍,這就是通常所說(shuō)的串聯(lián)諧振過(guò)電壓。除此之外,電網(wǎng)的各種操作(如大電機(jī)的投入,斷路器的非同期合閘等)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓,所以電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),或發(fā)生單相接地故障以外的其它故障時(shí),小脫諧度的消弧線圈給電網(wǎng)帶來(lái)的不是安全因素而是危害。綜上所述,當(dāng)電網(wǎng)未發(fā)生單相接地故障時(shí),希望消弧線圈的脫諧度越大越好,最好是退出運(yùn)行。
補(bǔ)償系統(tǒng)的分類
早期采用人工調(diào)匝式固定補(bǔ)償?shù)南【€圈,稱為固定補(bǔ)償系統(tǒng)。固定補(bǔ)償系統(tǒng)的工作方式是:將消弧線圈整定在過(guò)補(bǔ)償狀態(tài),其過(guò)補(bǔ)程度的大小取決于電網(wǎng)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)不使中性點(diǎn)位移電壓超過(guò)相電壓的15%,之所以采用過(guò)補(bǔ)償是為了避免電網(wǎng)切除部分線路時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)的串聯(lián)諧振過(guò)電壓。因?yàn)槿缯ㄔ谇费a(bǔ)償狀態(tài),切除線路將造成電容電流減少,可能出現(xiàn)全補(bǔ)償或接近全補(bǔ)償?shù)那闆r。但是這種裝置運(yùn)行在過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生了事故跳閘或重合等參數(shù)變化時(shí)脫諧度無(wú)法控制,以致往往運(yùn)行在不允許的脫諧度下,造成中性點(diǎn)過(guò)電壓,三相電壓對(duì)稱遭到破壞??梢姽潭ㄑa(bǔ)償方式很難適應(yīng)變動(dòng)比較頻繁的電網(wǎng),這種系統(tǒng)已逐漸不再使用。取代它的是跟蹤電網(wǎng)電容電流自動(dòng)調(diào)諧的裝置,這類裝置又分為兩種,一種稱之為隨動(dòng)式補(bǔ)償系統(tǒng)。隨動(dòng)式補(bǔ)償系統(tǒng)的工作方式是:自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)電容電流的變化,隨時(shí)調(diào)整消弧線圈,使其保持在諧振點(diǎn)上,在消弧線圈中串一電阻,增加電網(wǎng)阻尼率,將諧振過(guò)電壓限制在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后,控制系統(tǒng)將電阻短接掉,達(dá)到最佳補(bǔ)償效果,該系統(tǒng)的消弧線圈不能帶高壓調(diào)整。另一種稱之為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)的工作方式是:在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),調(diào)整消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點(diǎn),徹底避免串聯(lián)諧振過(guò)電壓和各種諧振過(guò)電壓產(chǎn)生的可能性,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地后,瞬間調(diào)整消弧線圈到最佳狀態(tài),使接地電弧自動(dòng)熄滅。這種系統(tǒng)要求消弧線圈能帶高電壓快速調(diào)整,從根本上避免了串聯(lián)諧振產(chǎn)生的可能性,通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂?,該系統(tǒng)是唯一可能使電網(wǎng)中原有功率方向型單相接地選線裝置繼續(xù)使用的系統(tǒng)。