消弧消谐过电压保护装置(消弧消谐柜)的缺陷
yxdlkj
yxdlkj Lv.5
2008年04月15日 18:20:57
来自于继电保护
只看楼主

1、只能用于线路消弧。只能用于电容电流﹤30A的系统线路消弧,工频过电压小于线电压的1.1倍;暂态过电压是相电压的3.5倍。 电容电流﹥30A不能使用故障相接地消弧方法。2、不能用于电容电流﹥30A的系统。电容电流﹥30A的系统X0/X1会落在(-20,-1)之间,单相金属性接地,健全相工频电压也会很高,系统无法承受。3、直配高压电机的变电所不能使用一旦电机绕组发生单相接地,消弧装置动作短接一部分电源,短路电流可达几千安乃至几十千安,烧坏电机定子槽烧坏电机。

1、只能用于线路消弧。
只能用于电容电流﹤30A的系统线路消弧,工频过电压小于线电压的1.1倍;暂态过电压是相电压的3.5倍。 电容电流﹥30A不能使用故障相接地消弧方法。
2、不能用于电容电流﹥30A的系统。
电容电流﹥30A的系统X0/X1会落在(-20,-1)之间,单相金属性接地,健全相工频电压也会很高,系统无法承受。
3、直配高压电机的变电所不能使用
一旦电机绕组发生单相接地,消弧装置动作短接一部分电源,短路电流可达几千安乃至几十千安,烧坏电机定子槽烧坏电机。
4、小容量变压器的变电所不能使用
如果变压器绕组发生单相接地,故障相接地消弧方法动作后等于短接一部分电源,短路电流可达几千安乃至几十千安,烧坏变压器绝缘造成事故,本来油变压器拉弧可自愈不会造成事故,烧坏电机绝缘和定子槽造成电机报废。特别是小容量的10KV/0.38的变压器,只有后备瓦斯保护,一旦绕组发生单相接地,消弧动作短接一部分电源,微机保护又不会动作,只有瓦斯保护动作时间很长会造成很大的事故。因此故障相接地消弧方法只能用于线路消弧,但是线路总是与变压器或电机相连接。
5、退出消弧时可能引发PT铁磁谐振。退出消弧时刻系统对地电容储存的电荷只能通过PT泄放,可能引发PT谐振。
6、100ms以上时间才能实现消弧,数据采集要10ms以上,判断运算及中间继电器响应时间20ms以上,接触器动作合闸时间80ms以上,因此100ms以上时间才能实施消弧,而不是其说明书上的30ms,30ms是给接触器合闸信号的时间。
7、影响系统运行方式,故障相接地消弧方法消弧时是一种病态运行状态。
8、主要是消弧功能,其过电压保护是避雷器,消谐是在PT开口加装小电阻。
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dep500n
2008年04月15日 20:30:56
2楼
楼主,首先回答您后四个问题。目前,已经有微机消弧消谐装置可以:
1、不受系统运行方式改变的影响,系统发生弧光接地时,装置在30~40ms动作,故障相对地电压被限制在故障点绝缘强度以下,故障点不再击穿电弧立刻熄灭;故障点电容电流转移到装置流回系统,故障点电容电流为零。
2、系统进入稳定状态,可有效限制弧光接地过电压,可长时间运行以方便用户转移负荷后再处理故障线路。
3、健全相对地电压小于线电压,有利于长时间运行。
4、退出消弧阻抗的同时投入泄放阻抗,防止了为判断是否是瞬间故障或排除故障后,退出消弧阻抗时产生的过电压和铁磁谐振。
5、区分单相接地和系统谐振,两种消谐方式保障系统安全运行。其一,装置在弧光接地投入阻抗使ωL<<1/ωC,系统不会发生弧光接地谐振;其二,非接地故障引起的系统谐振,在电压互感器PT的开口三角投入小电阻实施消谐。
6、组合式过电压保护器UBV,限制相与相、相与地之间过电压在3.5倍以内,特别能将大幅值雷击电流的过电压限制在3.5倍以内。
7、输电线路和PT一、二次断线的判断。
8、备有以太网微机通讯接口,进行数据通讯。
9、可以增加选线装置,迅速查找故障线路。
10、可以区分内、外部单相接地,对于外部单相接地,装置不动作。
这样后四个问题应该能得到解决。其所应用的保护原理
当发生单相弧光接地故障时,在母线处将阻抗Z1投入故障相接地(见图5.1),把流经故障点的电容电流转移到阻抗Z1流回系统,故障相对地电压小于故障点的绝缘强度,系统由弧光接地不稳定状态转为稳定状态,将故障点的电流转移到投入的阻抗Z1上,三相电压依然保持对称稳态供电,不会产生过电压。阻抗Z1满足:“流经该阻抗的电流产生的故障相对地电压使故障点的对地电压小于故障点的绝缘强度”。该条件既适用于电缆线路,也适用于架空线路。
本装置的另一专利技术“在退出消弧阻抗的同时投入泄放电荷的泄放阻抗Z2”,保障了退出消弧阻抗时,系统不会产生过电压和发生铁磁谐振。在排除故障后或者为了判断是否是瞬间故障,需要退出消弧阻抗,由于退出消弧阻抗时刻,故障相、健全相对地电容上的电荷,与故障相、健全相电压相叠加,使故障相对地电压在恢复过程中峰值可达相电压的2倍,由于故障点击穿后绝缘短时间内难以承受2倍相电压而会再次击穿,产生3.5倍以上的过电压危害系统;同时由于中性点不接地,退出消弧阻抗时故障相、健全相对地电容上的电荷无法泄放,必然通过电压互感器泄放,极易造成电压互感器饱和引发铁磁谐振,而投入泄放阻抗Z2可靠地解决了这一问题。
综上所述,本装置不仅克服了消弧线圈不能防止弧光接地过电压的缺陷,而且克服了中性点经电阻接地牺牲供电可靠性来防止过电压的弱点,满足“既保供电可靠性又保供电安全性”的消弧目的,充分发挥中性点非接地三线制电力系统投资、运行经济和供电可靠性高的优势。并且该方案投资小、可靠性高,由于ωL远小于1/ωC,不仅不会发生铁磁谐振,而且投入阻抗Z1改变了零序回路参数具有消谐功能。
本装置不仅适用电缆线路,如冶金、化工、煤炭等行业;也适用于架空线路取代消弧线圈,如供电企业、发电厂厂用电系统。
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dep500n
2008年04月15日 20:36:19
3楼
至于接地电容电流较大,可以利用接地变人为提供一个接地点。

  我国电力系统中6kV、10kV、35kV电网中一般都采用中性点不接地的运行方式。电网中主变压器配电电压侧一般为三角形接法,没有可供接地电阻的中性点。当中性点不接地系统发生单相接地故障时,线电压三角形仍然保持对称,对用户继续工作影响不大,并且电容电流比较小(小于10A)时,一些瞬时性接地故障能够自行消失,这对提高供电可靠性,减少停电事故是非常有效的。由于该运行方式 简单、投资少,所以在我国电网初期阶段一直采用这种运行方式,并起到了很好的作用。但是随着电力事业日益的壮大和发展,这中简单的方式已不在满足现在的需求,现在城市电网中电缆电路的增多,电容电流越来越大(超过10A),此时接地电弧不能可靠熄灭,就会产生以下后果。
1)单相接地电弧发生间歇性的熄灭与重燃,会产生弧光接地过电压,其幅值可达4U(U为正常相电压峰值)或者更高,持续时间长,会对电气设备的绝缘造成极大的危害,在绝缘薄弱处形成击 穿;造成重大损失。
  2)由于持续电弧造成空气的离解,拨坏了周围空气的绝缘,容易发生相间短路;
  3),产生铁磁谐振过电压,容易烧坏电压互感器并引 起避雷器的损坏甚至可能使避雷器爆炸;这些后果将严重威胁电网设备的绝缘,危及电网的安全运行。
  为了防止上述事故的发生,为系统提供足够的零序电流和零序电压,使接地保护可靠动作,需人为建立一个中性点,以便在中性点接入接地电阻。为了解决这样的办法。接地变压器(简称接地变)就在这样的情况下产生了。
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dep500n
2008年04月15日 20:38:34
4楼
同样的电机、变压器也可以设置快速的接地保护避免楼主所提到的问题。
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myssxg@co163
2008年04月15日 21:23:43
5楼
好,这才是技术讨论,请继续!!!
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yxdlkj
2008年04月23日 15:48:21
6楼
“同样的电机、变压器也可以设置快速的接地保护避免楼主所提到的问题”——可见你只知道卖消弧消谐柜,而不懂供电系统,电机、变压器是没有快速的接地保护,只有差动保护,但是电机功率在2000kW以下是不设置差动保护的,变压器(10/0.38)功率在5000kW以下是不设置保护的,尤其是1250kW以下瓦斯保护都不设置,不然豆腐盘成肉价钱。
电机、变压器绕组发生单相接地是瞬间故障,如果消弧消谐柜动作相当于短接一部分电源,短路电流过大(>200A)立即烧毁电机定子槽,就是消弧消谐柜中的熔断器熔断也无法避免烧坏定子槽;如果短路电流过小(<200A),消弧消谐柜中的熔断器不能熔断,必然烧坏定子槽。
变压器很少发生绕组单相接地,即使绕组发生单相接地,都是瞬间的,由于变压器(变压器油)可自恢复,所以小容量的变压器不设置任何保护,消弧消谐柜一旦动作将变成永久性故障,烧坏变压器。
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yxdlkj
2008年04月23日 16:02:18
7楼
为什么消弧消谐装置不能用于电容电流大于30A的系统
如图1,k =Xo/X1(零序阻抗/正序阻抗)如落在(-20,-1)之间,单相接地故障会产生很高的工频过电压,k值越靠近-2工频过电压值就越高,k=-2时出现工频谐振,线路上各点电压趋于无穷大。

图1
Xo实际中不能精确计算,无法验算k∈(-20,-1)。在供电系统设计时,系统中感性元件的阻抗容易计算,但系统对地容抗很难计算,这主要是设备安装的位置、线路敷设的路径及高度、海拔高度、气候环境、空气的湿度、环境污染程度等都影响着系统对地的电容值。一方面不能精确计算k值,另一方面即使设计时计算参数匹配合理,而现场实际参数匹配也不能保证合理。
资料1的P302:“当线路长度在250km以内,相应的k﹤-20,即非故障相对地电压会升高接近运行线电压Ue的1.1倍”,10kV系统250km以内架空线路对应的电容电流为8.14A,10kV电缆线路8km以内的系统,天然满足k﹤-20,系统发生单相接地工频电压的升高是1.1倍,系统是安全的。k=-3,-4,-5,-6对应的工频电压升高值是4.58,3.12,2.64,2.41。
而为什么规程规定6~10kV系统(针对架空线路)电容电流﹥30A采取消弧措施?30A以下电容电流时,单相接地工频电压的升高还在系统可承受的范围内,架空线路绝缘子高250mm且具有自熄弧能力。但当电容电流大于30A时,k值很靠近-2,单相接地即使金属性接地工频电压的升高值很高,系统无法承受,必须采取措施,消弧线圈可以使Xo/X1要么过补等于+∞,要么欠补等于-∞,使单相接地工频电压的升高值在安全范围内,这才是消弧线圈在系统中广泛使用的原因。只谈消弧线圈的消弧过程是个误区,消弧线圈不能在电缆中消弧,但会使单相接地工频过电压小于1.1倍线电压。
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yxdlkj
2008年04月23日 16:09:09
8楼
资料1:《高电压技术》中国电力出版社,作者:周泽存、沈其工、方瑜、王大忠




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dep500n
2008年04月23日 21:45:59
9楼
楼主激动了。我所举的消谐装置是为了解决或改善您后四个问题;即退出消弧时可能引发PT铁磁谐振;消弧时间过长;受系统运行方式影响,消谐是在PT开孔加装小电阻。

对楼主所讲的电容电流〉30A的系统,不能用消弧消谐装置。这一点我也没有异议。所以,为了解决不接地系统电容电流过大,电弧不能熄灭,电网已经开始在电容电流负荷较大的系统,设置接地变以增加接地保护的灵敏性。在这样的系统,不设置以往的小电流接地选线装置,而是利用保护装置的零序过流保护功能直接跳闸。

最后申明一点,我对于系统的了解可能不及楼主,但我不是卖什么消弧消谐的。

对于楼主对我“同样的电机、变压器也可以设置快速的接地保护避免楼主所提到的问题”的评价我觉得也有点前后矛盾。既然我说了设置快速的接地保护,那么我所指的电机和变压器是设置保护装置及断路器的。您所举的小电机、小变压器是不设保护的只设熔断器的,那么这样电机及变压器根本没有设置快速接地保护的条件。

既然楼主跟我讨论系统,我也想请教一下大家。如果电机、变压器发生单相接地对于电容电流较大的不接地系统,是不是仍然会有较大的电容电流,电弧不容易自行熄灭,那么依然会影响系统的稳定运行?那么我们解决这个问题的方法是什么呢?

“至于接地电容电流较大,可以利用接地变人为提供一个接地点。

  我国电力系统中6kV、10kV、35kV电网中一般都采用中性点不接地的运行方式。电网中主变压器配电电压侧一般为三角形接法,没有可供接地电阻的中性点。当中性点不接地系统发生单相接地故障时,线电压三角形仍然保持对称,对用户继续工作影响不大,并且电容电流比较小(小于10A)时,一些瞬时性接地故障能够自行消失,这对提高供电可靠性,减少停电事故是非常有效的。由于该运行方式 简单、投资少,所以在我国电网初期阶段一直采用这种运行方式,并起到了很好的作用。但是随着电力事业日益的壮大和发展,这中简单的方式已不在满足现在的需求,现在城市电网中电缆电路的增多,电容电流越来越大(超过10A),此时接地电弧不能可靠熄灭,就会产生以下后果。
1)单相接地电弧发生间歇性的熄灭与重燃,会产生弧光接地过电压,其幅值可达4U(U为正常相电压峰值)或者更高,持续时间长,会对电气设备的绝缘造成极大的危害,在绝缘薄弱处形成击 穿;造成重大损失。
  2)由于持续电弧造成空气的离解,拨坏了周围空气的绝缘,容易发生相间短路;
  3),产生铁磁谐振过电压,容易烧坏电压互感器并引 起避雷器的损坏甚至可能使避雷器爆炸;这些后果将严重威胁电网设备的绝缘,危及电网的安全运行。
  为了防止上述事故的发生,为系统提供足够的零序电流和零序电压,使接地保护可靠动作,需人为建立一个中性点,以便在中性点接入接地电阻。为了解决这样的办法。接地变压器(简称接地变)就在这样的情况下产生了。”

上述所举的方法应该是解决这一问题的方法之一。再请教一下达人是不是还有别的方法?
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dep500n
2008年04月23日 21:54:52
10楼
设置接地变的方法非本人杜撰是有实际工程支持的。
发一个《天津地区配电系统接地方式简介》PPT,应该是比较好地支持了这个做法。
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yxdlkj
2008年04月24日 16:56:04
11楼
“如果电机、变压器发生单相接地对于电容电流较大的不接地系统,是不是仍然会有较大的电容电流,电弧不容易自行熄灭,那么依然会影响系统的稳定运行?那么我们解决这个问题的方法是什么呢?”
油变压器本身具有很强自熄弧能力,无须考虑。
电机一般在电机中性点加装固定值消弧线圈。
另外的方法增加母线分段减小电容电流。
采用中性点虚拟接地装置消护
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