中国电力科学研究院许颖教授的文章 2001年12月第2卷第4期《电力技术》 http://www.kailikeji.com/prod/jsjl.htm
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消弧线圈的工作原理是:在工频条件下,利用流经故障点的电感电流和电容电流相位差为180°,补偿电容电流减小流经故障点电流,来达到消弧的目的。目的使流经故障点的电流为0。消弧线圈全补偿的电感L整定临界值满足:
ωL=1/3ωC
其中,L为消弧线圈的电感,C为线路对地电容,ω为工频角频率
过补偿 ωL<1/3ωC
欠补偿 ωL>1/3ωC
无论消弧线圈怎么调节,都无法使流经故障点的电流完全为0。同时,消弧线圈也不能补偿高频振荡电流。
消弧线圈在架空线路能够消弧,这是由故障点的环境因素决定的。消弧线圈补偿故障点电流使参流小于5A,弧光在绝缘子上不能继续维持燃烧,弧光熄灭后,绝缘介质――空气迅速补充新鲜空气,绝缘得以恢复不再燃弧,系统恢复正常,过电压消除。正是由于这个原因,长期使人们误以为消弧线圈能防止过电压,另外,消弧线圈在消弧的过程中依然会产生过电压。因此,我国规程不建议采用消弧线圈作为降低电弧接地过电压的措施。
在电缆线路是不能消弧的。电缆绝缘是固体绝缘,击穿后绝缘强度是不能恢复的,几乎为0;即使消弧线圈把流经故障点的电流补偿为0弧光熄灭,故障相对地电压恢复,故障点绝缘强度几乎为0,很快又击穿再次燃弧,系统无法恢复正常。
另外,电缆线路高频振荡电流衰减系数远小于架空线路,在电缆线路中,高频振荡电流衰减远比架空线路慢,使弧光更难熄弧小电流系统接地措施
中压电网以35KV、10KV、6KV三个电压电压应用较为普遍,其均为中性点非接地系统,但是随着供电网络的发展,特别是采用电缆线路的用户日益增加,使得系统单相接地电容电流不断增加,导致电网内单相接地故障扩展为事故。
我国电气设备设计规范中规定35KV电网如果单相接地电容电流大于10A,3KV—10KV电网如果接地电容电流大于30A(煤矿20A),都需要采取措施,而《城市电网规划设计导则》(施行)第59条中规定“35KV、10KV城网,当电缆线路较长、系统电容电流较大时,也可以采用电阻方式”。因对中压电网中性点接地方式,世界各国也有不同的观点及运行经验,就我国而言,对此在理论界、工程界也是讨论的热点问题,在中压电网改造中,其中性点的接地方式问题,现已引起多方面的关注,面临着发展方向的决策问题。而过电压是电网绝缘配合的基础,电网选用的绝缘水平高低,反映的是风险率不同,绝缘配合归根到底是个经济问题。
目前,接地方式有三种:中性点电阻接地、消弧线圈接地、故障相金属接地法。
一、中性点电阻接地
事故扩大法,由于加大短路点电流,煤炭系统严禁使用。
中性点经电阻接地当发生单相短路时,加大短路电流使继电保护动作切除故障线路,消除过电压产生的条件来达到消除过电压。以牺牲供电可靠性来保证线路和设备不受弧光过电压的危害。
中性点直接接地方式,即是将中性点直接接入大地。该系统运行中若发生一相接地时,就形成单相短路,其接地电流很大,使断路器跳闸切除故障。这种大电流接地系统,不装设绝缘监察装置。
优点:
1、中性点经电阻接地方式,接地电阻与系统对地电容构成并联回路,由于电阻是耗能元件,也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件,对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压,有一定优越性。
2、中性点经电阻接地可降低单相接地工频过电压,而且能迅速切除故障线路,工频电压升高持续时间很短,这对干有累积效应的电缆绝缘有利,也为氧化锌避雷器的安全运行创造了良好条件。
3、系统单相接地时,健全相电压不升高或升幅较小,对设备绝缘等级要求较低,其耐压水平可以按相电压来选择。
因消弧线圈不能解决电缆线路的过电压,上海、广州、北京、深圳、珠海等地采用中性点经电阻接地,应加装零序电流互感器并增加零序保护。
缺点:
1、当发生单相接地故障时,无论是永久性的还是非永久性的,均作用与跳闸,使线路的跳闸次数大大增加,严重影响了用户的正常供电,使其供电的可靠性下降。
2、由于接地点的电流较大,当零序保护动作不及时或拒动时,将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害,导致相间故障发生。
3、中性点直接接地系统产生的接地电流大,故对通讯系统的干扰影响也大。当电力线路与通讯线路平行走向时,由于耦合产生感应电压,对通讯造成干扰。
4、中性点直接接地系统在运行中若发生单相接地故障时,其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时,若工作人员误登杆或误碰带电导体,容易发生触电伤害事故。对此只有加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施,事故也是可以避免的。其办法是:A、尽量使电杆接地电阻降至最小;B、对电杆的拉线或附装在电杆上的接地引下线的裸露部分加护套;C、倒闸操作人员应严格执行电业安全工作规程。
5、某些行业禁止使用中性点电阻接地方式。
中性点经电阻接地的方式有高电阻接地、中电阻接地、低电阻接地等三种方式。这三种电阻接地方式各有优缺点,要根据具体情况选定。
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