软启动和消弧.doc

第一部分：电机软启动一、什么是电机软启动1、电动机控制问题的提出 电动机的软启动？他的由来一定是从电动机的”硬启动”而来。硬启动就是直接启动了，硬启动（直接启动）的启动电流是电机额定电流的多少倍呢？好像是3-5倍吧，甚至6倍呢。直接启动（硬启动）时，这种超过了电机额定电流的情况，给电机本身的制作工艺、结构都带来了许多受到制约的问题。所以你们是否注意了？电机的轴很粗，似乎不可理喻，根本用不着这么大的剪切力呀？其实就是因为过去没有软启动，而硬启动突如其来的过载5-6倍的启动电流所带给电机的启动冲击转矩，会把电机轴扭断的。这就是电机轴为何设计得很粗的原因之一呀。对于小功率的电机，直接启动尽管电流很大，启动时的冲击转矩对电机而言很大，但对机械的强度抗冲击性还是可以承受的。对于大功率的电机就有问题了，启动时所造成的过载冲击，机、电的强度与容量设计都是很棘手的。而且造成很大的附加成本。 正因为如此，人们开始动脑筋解决此问题，并发明了软启动。软启动顾名思义，就是不直接启动，而是慢慢的、一点一点的启动。比如在电机的输入端一点一点地把电压从0升高到额定电压，频率由0渐渐的变化到额定频率，这样电机在启动过程中的启动电流，就由过去不可控的过载冲击电流变成为可控的、可根据需要调解大小的启动电流。电机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。这就是所谓的电动机的软启动。 三相交流异步电动机是应用最为广泛的电气设备。但它直接起动时产生的电流冲击和转矩冲击会对电网、电动机本身及其负载机械设备带来不利影响，对于容量较大的电动机，这些危害也就尤为严重。 2、传统起动器 目前，我国大部分电动机通常采用直接起动、Y/控制起动和自耦变压器起动。这些传统起动器价格低廉，通过降低电动机的起动电压来降低起动电流，起动方式采用分步跳跃上升的恒压起动，因此，起动过程中存在二次冲击电流和冲击转矩，而且接触器故障多、电动机冲击电流大、冲击转矩大、冲击力矩大、效率低。但现在的Y/起动器已经具有电动机保护和监控功能，技术水平和外观与以前相比已有很大的改观，可以满足中小容量无特殊要求的空载或轻载起动的控制要求。 3、现代软起动器 现代软起动器主要有变频调速及晶闸管调压软起动器2种软起动器方案。其中，变频器调速软起动器价格昂贵，常用于控制要求起动转矩较大的中压电动机。晶闸管调压软起动器的价格略高于自耦变压器起动器和Y/起动器，系统工作时对电网无过大冲击，可大大降低系统的配电容量，机械传动系统振动小，起动、停车平滑稳定，可提高电动机的使用寿命和经济效益。 1）晶闸管调压软起动器 晶闸管调压软起动器采用大功率可控硅作主回路开关元件，通过改变可控硅的导通角来实现电动机电压的平稳升降和无触点通断。起动电流可根据负载和工况任意设定。起动器还能自动监视电动机的功率因数和负载情况，经过计算来决定电动机的运行电压，以便提高电动机功率因数，使其以最小电流运行，降低损耗，提高效率。它是实现电动机精确控制、替代传统起动器的理想选择。 2）变频器调速软起动器 采用变频器控制的电动机具有良好的动态、静态性能，在低速时也可以任意调节电动机转矩，起动转矩高达150%的额定转矩。它可以恒转矩起动电动机，起动电流可限制在150%的额定电流以内，可以实现自由停车、软停车、泵停机、直流制动，满足有特殊要求的电动机控制。 4、软起动器控制电动机的几个重要概念 （1）脉冲突跳起动方式 对于静阻力矩较大的负载，必须施加一个短时的大起动力矩，以克服静摩擦力，这就要 求起动器可以短时输出90%的额定电压。 （2）接触器旁路工作模式 当电动机全速运行后，用旁路接触器来取代已完成任务的软起动器，以降低晶闸管的热耗，提高系统效率。在这种模式下用一台软起动器起动多台电动机。 （3）节能运行模式 电动机负荷较轻时，软起动器可自动降压，以此提高电动机功率因数。 （4）软停车 在不希望电动机突然停车的场合，可以通过软停车方式来逐步降低电动机端电压。 （5）泵停车 对惯性力矩较小的泵，软起动器在起动和停机过程中，实时检测电动机的负载电流，根据泵的负载和速度特性调节输出电压，消除“水锤效应”。 （6）动力制动 在惯性力矩大的负载或需要快速停机的场合，可以向电动机输入直流电，以实现快速制动。 5、软启动器的作用软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。6、软起动运行特点（1）能使电机起动电压以恒定的斜率平稳上升，起动电流小，对电网无冲击电流，减小负载的机械冲击。（2）起动电压上升斜率可调，保证了起动电压的平滑性，起动电压可依据不同的负载在30%70%Ue(Ue为额定电压)范围内连续可调。（3）可以根据不同的负载设定起动时间。（4）起动器还具有可控硅短路保护、缺相保护、过热保护、欠压保护。7、软启动器的选型对于软启动器原理及其优缺点分析，应该是内置旁路型的适用性最强，优点最多，缺点最少。在实际工作当中还要考虑具体产品品牌的功能和技术参数以及产品的可靠性，根据实际使用情况进行选择。在此有必要区分的是频繁启动和不频繁启动，对于软启动器来讲，一般情况下如果启动间隔时间不超过2min，不超过30次/h，即可定为不频繁启动。小于此数应按频繁启动考虑。风机泵类负荷一般都属于不频繁启动。机械传动有频繁启动的也有不频繁启动的，象皮带机、球磨机等可按不频繁启动考虑，如果是起动机或大型机械设备所配的电动机需要可逆功能的多属于频繁启动。在频繁工作的场所选取软启动器要按电动机的起动电流选取，因为软启动器生产厂家一般选取的可控硅电流是电动机额电流的2.5倍。限制最大电动机启动电流是额定电流的4.5倍，在不频繁操作下充分利用可控硅短时过载能力，所以在频繁启动的条件下，应加大选取软启动器的容量，根据频繁度的不同取在1.21.5倍即可。同时由于可控硅频繁工作，为了排除可控硅散发的大量的热量，软启动器必需带有机械风冷。对于机械风冷的软启动装置，一台开关柜最好放一台软启动装置，而且开关柜也要设置机械通风。8、软启动的工作原理三相交流异步电动机的起动转矩Ma直接与所加电压的二次方有关，也就是说，只要降低电机接线端子上的电压就会影响这些值(见图1)；软启动器主要是利用电动机的这一特性，通过控制可控硅的电子开关，改变可控硅的触发角，使电机电压平稳增加，频率不变，使电机端电压从预先设定的值上升到额定电压。9、软启动的主要起动方式软起动器的起动方式是指用什么方法使电动机由静止态到稳定的运转态。例如限电流起动，电压斜坡起动，电流带冲击的(“踢一脚”)起动(这个冲击有助于克服静阻矩)，以及这些方式的交替或组合起动方式等。(1)电压双斜坡起动：在起动过程中，电机的输出力矩随电压增加，在起动时提供一个初始的起动电压 ， 根据负载可调，将 调到大于负载静摩擦力矩，使负载能立即开始转动。这时输出电压从 开始按一定的斜率上升(斜率可调)，电机不断加速。当输出电压达到达速电压时，电机也基本达到额定转速。软起动器在起动过程中自动检测电压，当电机达到额定转速时，使输出电压达到额定电压。(2)限流起动：就是电机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值(J )的软起动方式。其输出电压从零开始迅速增长，直到输出电流达到预先设定的电流限值J ，然后保持输出电流J(J的条件下逐渐升高电压，直到额定电压，使电机转速逐渐升高，直到额定转速。这种起动方式的优点是起动电流小，且可按需要调整。对电网影响小，其缺点是在起动时难以知道起动压降，不能充分利用压降空间。(3)突跳起动：这一起动开始阶段，让晶闸管在极短的时间内全导通后回落，再按原设定的值线性上升，进入恒流起动，该起动方法适用于重载并需克服摩擦的起动场合。如采用此方式，还可以减少启动时的振动。 (4)组合起动方式：在我厂应用的施耐德及西门子软启动器就采用的是组合起动方式，此种启动方式是在满足给定的电压与电流条件下，主板根据负荷变化，通过计算，输出一种最佳启动方式。组合起动方式对主板要求较高，但是启动效果较好，适用于大负荷及对启动要求较高的场所。10、软启动器可以有4种运行状态：（1）跨越运行模式 晶闸管处于全导通状态，电动机工作于全压方式，电压谐波分量可以完全忽略，这种方式常用于短时重复工作的电动机，如图2所示。（2）接触器旁路工作模式 在电动机达到满速运行时，用旁路接触器来取代已完成启动任务的软启动器，这样可以降低晶闸管的热损耗，提高系统的效率。在这种工作模式下，便有可能用一台软启动器去启动多台电动机。 （3）节能运行模式 当电动机负荷较轻时软启动器自动降低施加于电动机定子上的电压，减少了电机电流的励磁分量，从而提高了电动机的功率因数。（4）调压调速模式 软启动器既然是用晶闸管调压原理来实现的，他就可作调压调速运行，由于电动机转子内阻很小，其调速范围很小，只能在转差率为oSm间调整要得到大范围的调速，就需在电动机转子中串入适当的电阻。 三相晶闸管调压软启动器是新型电子软启动器，具有电压连续可调，冲击电流小的特点。比起串电阻电抗器、自偶变压器、星型三角形降压启动，三相晶闸管调压软启动器启动电流小（且可根据需要设定启动电流倍数）电压可联系平滑调节，可用于对转矩要求较精密的场合。但是，通过上面分析可知，三相晶闸管调压电子软启动器依然存在较大的谐波电压，启动过程存在抖动现象。因启动转0 矩正比于启动电压的平方，所以对三相晶闸管调压电子软启动器，启动转矩小，不适于重载启动。二、TGQ1-3200/10Z-P交流电机软起动装置1 交流电机软起动装置概况TGQ1-3200/10Z-P型高压软起动装置外型为2300(高)1550(厚)1420(宽)。所有设备按高压和低压部分分别布置，低压控制部分全部布置在前门面板里控制箱内，它与所有高压电器完全绝缘隔离。主电路的电压电流信号通过屏蔽线引入箱内。开关操作信号由微机I/0输出，通过执行继电器对开关进行操作，同时通过I/0口返回开关状态信号。通过光纤向高压晶闸管组件传送触发脉冲信号并返回组件状态信号。高压电器按功能和进出线次序由右到左布置，到电机的电缆由柜体下部引出。柜体前门分别分成3个单独的门，上部门设置一块电压表，一块电流表。前门为大小双重门，小门安装在前门上，前门里面安装铁箱提，在铁箱上固定低压控制电器和微机硬件，小门上设置信号灯，显示器和操作键，打开小门可检查测试低压器件及电子回路。电源电压为10kV时，每相由6组晶闸管组件串联，TGQ1型软起动装置采用空气对流冷却。柜内真空接触器用于起动结束时旁路晶闸管组件，在正常运行条件下开断负载电流，或开断大于额定电流的故障电流。接触器选用ABB-VC12高压交流真空接触器。2 软起动装置工作原理在软起动过程中，各相晶闸管顺序导通，并按一定的规律移相改变电机输入电压，当电机达到额定电压后，软起动过程结束，此时闭合旁路接触器，切除晶闸管机组。2.1 触发系统可控硅触发电路是系统稳定可靠的关键部分，必须具有抗噪声干扰的能力，可以工作在恶劣的工作环境中，不受现场安装时线路阻抗、短路容量或开关的快速通断而产生的影响，TGQ1型软起动装置触发电路的特性包括：自动同步的出发脉冲以保证每相的导通角的出发点相同从而不产生误触发，这特性适合那些小型工厂自备发电机设备，TGQ1型软起动装置可以放心的使用与波动较大且不稳定的电源。稳定可靠的触发脉冲信号可以在150度的范围内可靠地触发可控硅，并且不受噪声信号的影响，以保证不产生误触发。闭环触发控制方式根据输入电流和电压曲线和输出电流和电压反馈进行平滑的软起动，可以满足起动时不同的工艺需要。光导纤维间隔用于高压电源和全部低压系统之间以达到最大限度的隔离和确保安全。2.2 电子控制系统 电子控制电路分为低压、高压两部分，并隔离成两个独立的部分。低压电子部分包括操作键盘和接口、DSP主控制板和控制开关及继电器等，安装在低压控制室中。高压电子部分为触发驱动板，位于SCR模块组件上面。 控制键盘操作接口：一个415个汉字字符的LCD显示器和3个指示灯及蜂鸣器，LCD显示器可以显示电源电压、电机电压、三相电流，各种故障及起动和停车的参数，4个指示灯用与指示起动、电源、运行及报警的状态。控制键盘用于人机对话和参数调整。 DSP主控板：DSP板上装有数字信号处理器和通讯处理器，决定各种操作功能，根据用户的设定程序和检测反馈信号来进行控制，主板上装有EPROM、EEPROM和DRAM寄存器，以及模拟和自述接口。控制主接触器、旁路接触器的动作顺序和SCR的触发，这个板子上产生全部的触发信号和接收来自光纤隔离的反馈信号，把模拟信号转换为DSP所需的数字信号。 触发驱动板：位于SCR模块组件上面，这些板子和主电源通过光纤进行通讯联系，通过触发板把触发脉冲信号进行放大来触发SCR。3 设备的使用警告：TGQ1型软起动装置具有高压，有潜在的能伤害人身的电压，必须由经过授权和经过培训的人员来操作。3.1 起动的初始步骤在通电前应做如下检查：1 检查是否任何机械部件和接线有松动，以及在机柜内是否有加工金属末和碎片。2 检查电机的接线和绝缘是否良好。3 检查系统接地是否良好。4 去掉柜体为运输牢固而捆扎的各种胶带。5 检查所有的导线是否连接良好。6 检查电机的额定电流，确认编程电流是否正确。7 确保前后主柜门可靠关闭。8 控制电源为AC220V，接上此电源，此时低压控制箱220V电压表应指示正确，依次合上指令开关QA1、QA2、QA3、QA4，LCD显示屏会点亮进入主界面，其中UN对应为电网电压，Ia、Ib、Ic分别对应A、B、C三相电流。9 检查对外端子板的103、122与高压开关柜的常开补助触点是否可靠连接。3.2 起动 合上开关柜真空断路器QF的合闸按钮，真空断路器QF闭合后，开关柜的常开辅助触点闭合，软起动柜控制系统检测到10kV上电且无异常状态后给出准备完毕开关量信号。软起动装置经过3秒钟的自检，调节中继K1闭合，其1对常开触点接通软起动电源变压器TB，输出一对常开触点给上级控制系统；同时使用调节信号灯HL1点亮，自检完毕后信号灯HL1灭。软起动装置自检完毕且状态正常的情况下，按下软起动装置软起按钮，控制系统按设定的电流给定值控制晶闸管的触发角，直至电机加上满电压，使运行中继K2闭合，其1对常开触点闭合，使旁路真空接触器QM合闸线圈得电，QM合闸并由机械保持；QM闭合后返回给控制系统一个闭合信号，控制系统使调节中继K1和运行中继K2线圈都失电，调节信号灯HL1灭，同时QM另一对常开触点闭合使运行信号灯HL2点亮，并给上级控制系统输出一对常开触点。3.3 停车 按下软停按钮，控制系统使继电器K3线圈得电，K3的常开触点接通，使旁路真空接触器QA分闸线圈得电，同时QM常闭触点断开，使运行信号灯HL2灭，电机将停止运行。3.4 故障起动 将旋钮开关SR拧向“直起”位，其一对常开触点使旁路真空接触器QM合闸线圈得电，QM合闸并由机械保持(旋钮开关SR选用自复位型)；另一对常开触点给软起动柜控制系统输入故障运行的指令，控制系统将不起作用。3.5 故障跳闸 软起动柜控制系统发现任何故障都将在显示屏上显示相应信息，并使故障中继K5得电，其一对常开触点闭合使报警灯和蜂鸣器得电，另一对常开触点向上级控制系统输出跳闸信号，使开关柜真空断路器QF跳闸。 任何情况按下紧急按钮SB1，其一对常开触点给软起动柜控制系统输入紧急故障指令，使故障中继K5得电，结果同上，但软起动柜控制系统复位。在软起动柜控制系统故障时，紧急按钮SB1同时给上级控制系统直接输入跳闸信号(常开和常闭触点)，使开关柜真空断路器QF跳闸。 S1和S2为前、后门连锁的行程开关，门打开将使故障继电器线圈K5得电，使开关柜真空断路器QF跳闸和软起动柜控制系统复位。4 控制器的操作4.1 操作界面F1F4F3F2交流电机软起动控制器操作面板（见上图）为薄膜开关，紧贴在控制柜上，面板上共有8个键：F1、F2、F3、F4、，各键功能如下：按键功能用途F1确认选择菜单项或确认编辑的值F2、F3保留F4返回从页面退出或取消编辑、激活激活上（或下）一个对象、编辑增大（或减小）可编辑的值4.2 主界面软起动装置上主电路电源后，等待1S即进入主界面，如下图所示：一组晶闸管故障就绪Un = 10000V1a=0A 1b= 0A 1c = 0A设置设置一组晶闸管故障当一组晶闸管故障时，出现该预警标志；就绪软起动装置准备起动状态标志；Un电网侧线电压，实时显示；Ia电机A相电流，实时显示；Ib电机b相电流，实时显示；Ic电机c相电流，实时显示；设置起动电机前，激活“设置”按扭，再按“F1”键可进入参数设置等相关界面。为确保安全，防止非法操作，从主画面按F1键“设置”按钮进入参数设置界面时，将弹出密码输入界面，输入正确的6位密码后，按“F1”键即可进入参数调节界面。参数设置界面包括软起设置、停车设置、参数设置、调试设置四个菜单按钮，激活其中某一按钮，按下“F1“键将进入相应的子界面。设置完后按“F1”键将保存本次设置并返回软起设置界面。当电机软起动或运行过程中发生故障时，及时弹出报警界面，按“F1”或“F4”键将消除该报警，系统复位。5 维护及故障排除TGQ1型软起动装置设计为免维护产品，然而和其他电子设备一样，应定期检查是否有尘土污染、受潮以及工业生产环境污染。它会引起高压放电以及影响SCR的散热器散热。每年要检查螺栓是否有松动，并使用合适的力矩扭紧螺丝。根据生产厂家的技术手册检查真空接触器的气隙间隔是否合乎要求。当有故障发生时，LCD将显示故障，故障指示灯会点亮。要在清楚故障后再重新起动电机。如果在使用正确的操作方法和参数调整后仍如发排除故障，请和生产厂家联系。常见故障及处理如下表：表：常见故障及处理方法问 题显 示可能引起问题的原因解决方法相序按错逆序故障输入电缆相序接错调整相应电缆相序电机接反输出电缆相序接错缺相缺相缺一相或缺多相检查电源过载过载跳闸变成不合适检查电机标牌和编程参数过载损坏或堵转检查电机电流失压跳闸失压电源未送到SCR组建上检查接触器SCR损坏SCR损坏故障SCR故障或触发板故障更换SCR和触发板，与生产厂家联系电机在运行过程中停机检查故障显示警告：这是严重的故障，要在排除负载故障后才允许重新起动主控制板故障换主控制板控制电压不对在控制电路上加正确的控制电压电机无法起动没有故障显示控制电路板上没电源在控制电路板上加电源无起动指令或无指令电源加起动指令或指令电源电机没有接通输出三相电源给电机加输出三相电源起动时SCR短路断开电源，检查SCR控制逻辑故障断开电源检查控制逻辑SCR损坏断开电源检查SCRSCR门极或阴极故障断开电源检查SCR控制板或触发板故障更换主电路板电机或接线故障检修电机检查接线主控制电路板故障更换新控制电路板电路板注意：在软起动装置停机15分钟后，R、C网络中的直流电压放完后才能进行主电路维护操作，以免触电。6 软起装置注意事项6.1 危险事项(如不按规定操作可能导致危害人身安全的事故)1. 高压交流电机软起动装置接入电源后，柜内会带高电压。运行中如打开软起动装置的大门，软起动装置将跳闸、报警、停止工作。但即使在电机停止运行状态，其输入端仍带有高电压，必须断开软起动装置的前级输入电源，确认软起动装置从高压隔离后，方可打开软起动装置的前、后门。在对软起动装置的高压部分进行任何维护、维修之前，必须将软起动装置的高压部分可靠接地。2. 软启动装置的控制电路板及控制线路带有220V交流电压，接触控制电路板及控制线路的端头有触电的危险。3. 软启动装置的柜体必须可靠接地6.2 警告事项(如不按规定操作可能导致危害设备安全的事故) 无功补偿装置用于提高电机功率因数的无功补偿装置的接入，可能损坏软起动装置的可控硅元件。 输入输出软起动装置的输入、输出接线不能接反，否则将损坏软起动装置。 连续起动超过规定的连续起动，将使软起动装置的可控硅元件超温，最终将其损坏。 环境软起动装置的设计工作环境为室内、常温、无污染及腐蚀。第二部分 消弧1、Z型接地变压器对于三角形接线的配电系统，要造成系统的中性点，必须接入接地变压器。接地变压器有二种：Z型接地变压器（ZN、ZN，yn）和星形/三角形接线变压器（YN，d）。现在，多用Z型接地变压器，其中性点可接入消弧线圈。Z型接地变压器，在结构上与普通三相芯式电力变压器相同，只是每相铁芯上的绕组分为上、下相等匝数的两部分，接成曲折形连接。接线方式不同，又分为ZN，yn1和ZN，yn11两种形式。Z型接地变压器同一柱上两半部分绕组中的零序电流方向是相反的，因此零序电抗很小，对零序电流不产生扼流效应。当Z型接地变压器中性点接入消弧线圈时，可使消 弧线圈补偿电流自由地流过，因此Z型变压器广为采用作接地变压器。Z型接地变压器，还可装有低压绕组，接成星形中性点接地（yn）等方式，作为所用变压器使用。Z型接地变压器有油浸式和干式绝缘两种，其中树脂浇注式是干式绝缘的一种适用范围：适用于容量为220千伏安及以下，电压为35千伏及以下的油浸式Z型接地变压器。接地变压器原理图：对于35KV、66KV配电网，变压器绕组通常采用Y接法，有中性点引出，就不需要使用接地变压器。对于6KV、10KV配电网，变压器绕组通常采用接法，无中性点引出，这就需要用接地变压器引出中性点。接地变压器的作用就是在系统为型接线或Y型接线中性点未引出时，用于引出中性点以连接消弧线圈。接地变压器采用Z型接线（或者称曲折型接线），即每一相线圈分别绕在两个磁柱上，两相绕组产生的零序磁通相互抵消，因而Z型接地变压器的零序阻抗很小（一般小于10），空载损耗低，变压器容量可以利用90%以上。而普通变压器零序阻抗要大很多，消弧线圈容量一般不应超过变压器容量的20%，由此可见，Z型接线的变压器作为接地变压器是一种比较好的选择。一般系统不平衡电压较大时，Z型变压器的三相绕组做成平衡式，就可以满足测量需要。当系统不平衡电压较小时（例如全电缆网络），Z型变压器的中性点要做出30V70V的不平衡电压以满足测量需要。接地变压器除可带消弧线圈外，也可带二次负载，代替站用变。在带二次负载时，接地变压器的一次容量应为消弧线圈容量与二次负载容量之和。2、消弧线圈消弧线圈顾名思意就是灭弧的 ，早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，称为固定补偿系统。消弧线圈属于动芯式结构消弧线圈广泛用于lOkV-6kV级的谐振接地系统。由于变电所的无油化倾向，因此35kV以下的消弧线圈现很多是干式浇注型。消弧线圈-发展过程早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，称为固定补偿系统。固定补偿系统的工作方式是：将消弧线圈整定在过补偿状态，其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%，之所以采用过补偿是为了避免电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电压。因为如整定在欠补偿状态，切除线路将造成 电容电流减少，可能出现全补偿或接近全补偿的情况。但是这种装置运行在过补偿状态当电网中发生了事故跳闸或重合等参数变化时脱谐度无法控制，以致往往运行在不允许的脱谐度下，造成中性点过电压，三相电压对称遭到破坏。可见固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网，这种系统已逐渐不再使用。取代它的是跟踪电网电容电流自动调谐的装置，这类装置又分为两种，一种称之为随动式补偿系统。随动式补偿系统的工作方式是：自动跟踪电网电容电流的变化，随时调整消弧线圈，使其保持在谐振点上，在消弧线圈中串一电阻，增加电网阻尼率，将谐振过电压限制在允许的范围内。当电网发生单相接地故障后，控制系统将电阻短接掉，达到最佳补偿效果，该系统的消弧线圈不能带高压调整。另一种称之为动态补偿系统。动态补偿系统的工作方式是：在电网正常运行时，调整消弧线圈远离谐振点，彻底避免串联谐振过电压和各种谐振过电压产生的可能性，当电网发生单相接地后，瞬间调整消弧线圈到最佳状态，使接地电弧自动熄灭。这种系统要求消弧线圈能带高电压快速调整，从根本上避免了串联谐振产生的可能性，通过适当的控制，该系统是唯一可能使电网中原有功率方向型单相接地选线装置继续使用的系统。中国主要产品有自动补偿的消弧线圈国内主要有三种产品，分别是调气隙式，调匝式及偏磁式。消弧线圈-作用消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流，补偿接地电容电流，使接地电流减小，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到熄灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时，不仅可以有效的减少产生弧光接地过电压的机率，还可以有效的抑制过电压的辐值，同时也最大限度的减小了故障点热破坏作用及接地网的电压等。所谓正确调谐，即电感电流接地或等于电容电流，工程上用脱谐度V来描述调谐程度。V=（IC-IL）/IC。当V=0时，称为全补偿，当V0时为欠补偿,V0时为过补偿。从发挥消弧线圈的作用上来看，脱谐度的绝对值越小越好，最好是处于全补偿状态，即调至谐振点上。但是在电网正常运行时，小脱谐度的消弧线圈将产生各种谐振过电压。如煤矿6KV电网，当消弧线圈处于全补偿状态时，电网正常稳态运行情况下其中性点位移电压是未补偿电网的1025倍，这就是通常所说的串联谐振过电压。除此之外，电网的各种操作（如大电机的投入，断路器的非同期合闸等）都可能产生危险的过电压，所以电网正常运行时，或发生单相接地故障以外的其它故障时，小脱谐度的消弧线圈给电网带来的不是安全因素而是危害。综上所述，当电网未发生单相接地故障时，希望消弧线圈的脱谐度越大越好，最好是退出运行。消弧线圈-特点电控无级连续可调消弧线圈，全静态结构，内部无任何运动部件，无触点，调节范围大，可靠性高，调节速度快。这种线圈的基本工作原理是利用施加直流励磁电流，改变铁芯的磁阻，从而改变消弧线圈电抗值的目的，它可以带高压以毫秒级的速度调节电感值。弧线圈装置运行状态分析的目的是为了及时发现缺陷，及时消除缺陷，确保检修工作做到工效高(检修工期短，耗用工时少)、用料省(器材消耗少，修旧利废好)、安全好(不发生人身、电网、设备事故)。提高消弧线圈装置健康水平，使消弧线圈装置经常处于良好运行状态。 采用动态补偿方式，从根本上解决了补偿系统串联谐振过电压与最佳补偿之间相互矛盾的问题。消弧线圈在高压电网正常运行时无任何好处，如果这时调谐到全补偿或接近全补偿状态，会出现串联谐振过电压使中性点电压升高，电网中各种正常操作及单相接地以外的各种故障的发生都可能产生危险的过电压。所以电网正常运行时，调节消弧线圈使其跟踪电网电容电流的变化有害无利，这也就是电力部门规定“固定式消弧线圈不能工作在全补偿或接近全补偿状态”的原因。同类自动补偿装置均是随动系统，都是在电网尚未发生接地故障前即将消弧线圈调节到全补偿状态等待接地故障的发生，这了避免出现过高的串联谐振过电压而在消弧线圈上串联一阻尼电阻，将稳态谐振过电压限制到容许的范围内，并不能解决暂态谐振过电压的问题，另外由于电阻的功率限制，在出现接地故障后必须迅速的切除，这无疑给电网增加了一个不安全因素。偏磁式消弧线圈不是采用限制串联谐振过电压的方法，而是采用避开谐振点的动态补偿方法，根本不让串联谐振出现，即在电网正常运行时，不施加励磁电流，将消弧线圈调谐到远离谐振点的状态，但实时检测电网电容电流的大小，当电网发生单相接地后，瞬时（约20ms）调节消弧线圈实施最佳补偿。消弧线圈-操作规程(一) 主变压器和消弧线圈装置一起停电时，应先拉开消弧线圈的隔离开关，再停主变，送电时相反。(二) 系统中发生单相接地时，禁止操作或手动调节该段母线上的消弧线圈，有人值守变电站应监视并记录下列数据。消弧线圈-使用范围纯电缆网络或以电缆为主的配电网宜采用小电阻接地，而对于以架空线为主的配电网宜采用消弧线圈接地。对于前一点，我们有不同的看法。电缆为主的网络，如果采用中性点经小电阻接地的方式，若代之以能快速响应的消弧线圈接地(响应时间应小于10ms ，低于小电阻接地系统中开关等的响应时间)，则不管是因电缆本身质量问题还是电缆连接头闪络而导致的单相接地，消弧线圈能快速补偿，就能显著地降低接地点的电流，使瞬时性故障能自行恢复，避免跳闸造成的停电；而对非瞬时性故障也因故障电流大大减少而避免了巨大的短路电流对电缆的冲击，使故障点不易扩大，因而大大提高了供电可靠性。如果消弧线圈系统自带状态识别功能，对于永久性接地故障能在接地发生后快速选线并跳闸，就与小电阻接地方式一样对电缆起到保护作用。可见，性能优良的消弧线圈系统在纯电缆或以电缆为主的配电网中使用更具优越性。而上述接地方式集中了传统消弧线圈接地和经小电阻接地的优点，是一种较为理想的接地方式。 二、BWXH-F10/52晶闸管调容式消弧线圈自动跟踪接地补偿装置 2.1 系统简介： BWXH-F10/52晶闸管调容式消弧线圈自动跟踪接地补偿成套装置，利用晶闸管控制并联于消弧线圈二次绕组侧的电容器组实现消弧线圈等值电抗的变化。在电网正常运行时，实时跟踪计算电网对地电容电流及补偿电网的脱谐度；在发生单相接地时实现快速、合理的补偿。可选配小电流接地选线装置准确报出接地出线，最大补偿电流52A。 2.2 工作原理： 所谓调容式消弧线圈就是通过接入一定数量的电容器以抵消消弧线圈电感电流，具体做法是通过晶闸管的开合来接入不同数量的电容器。由于感性电流和容性电流的相位相差180度，两者进行算术运算，因此，可以通过对电容电流的开合将消弧线圈二次侧的电容电流折算到一次侧去抵消电感电流，从而改变消弧线圈的电感补偿电流。 调容式自动跟踪消弧补偿装置由接地变压器、消弧线圈电容柜（装于消弧线圈二次侧）、微机控制器（装于控制屏中）、控制屏五部分组成。 电容柜有四只电容，容量配置原则为：1：2：4：8. 根据用户要求的级差电流的大小来决定电容器组的组数。电容器选用BSMJ1-1自愈性电容，额定工作电压6001000V，其内部或外部装有限流线圈，以限制合闸瞬间的浪涌电流。内部还装有放电电阻以消除电容器两端的残压。电容柜由微机控制器根据电网对地电容的大小自动跟踪调节二次侧的容量，得到理想的补偿效果。 2.3 接地变压器 接地变压器是三相变压器（三相电抗器），用来为无中性点的系统提供一个认为的，可带负载的中性点，与消弧线圈组合接地。接地变压器可以带一个连续使用的二次绕组（低压绕组0.4kV）作为站用电源，容量可以从50400kVA由用户决定。接地变压器绝缘形式有两种选择：干式，油浸式。参数：中性点电流52A，额定容量400kVA，连接组标号：ZNyn11，全绝缘H级。 2.4 消弧线圈 消弧线圈是一种可调节的中性点接地电抗器。其作用为三相线路单相接地时，消弧线圈产生的电感电流抵消先留单相接地产生的电容电流，从而减少故障范围的扩大，以提高供电系统的安全性和可靠性。消弧线圈等值电抗的变化通过二次侧电容器组的投切实现。消弧线圈的绝缘形式可选择干式、油浸式。 2.5 电力电容器 消弧线圈的容量确定以后，可根据配电网的最大运行方式和最小运行方式确定电力电容器的容量，并根据消弧线圈容量和电网的调谐要求，按一定的数学规律确定电容器的组数。当电容器组的容量从0到消弧线圈的额定容量变化时，消弧线圈的等效电抗由额定时的Zn变化到无穷大，其中的电流就时0到额定值之间的分级变化，变化级差由电容器的组数确定。 2.6 晶闸管开关 晶闸管作为电容器组投切的零压开关，时电容器组投切过程无电弧产生，避免投切过电压和电流冲击，同时也保证了消弧线圈的响应速度远快于其他机械开关。2.7 小电流接地选线装置 用于选出单相接地故障出线。该选线装置采用适合消弧线圈接地系统的零序电流增量、有功功率方向及其大小等多种原理和技术，选线准确度高，单台选线装置最多可选28回出线。 三、LKXH-10/50消弧及过电压保护装置 2.7.1 装置概况本所消弧及过电压保护装置为合肥上凯微机保护技术有限公司生产的LKXH-10/50型消弧消谐及过电压保护装置。 消弧消谐及过电压保护装置主要用于3-35kV三相中性点非有效接地电力系统中，能对该类系统中的各类过电压进行限制，有效的提高了该类电网运行安全性和供电可靠性。2.7.2 装置的主要组成部件及其功能消弧消谐及过电压保护装置主要由以下七个部件组成：1、 大容量ZnO非线性元件组成的组合式过电压保护器GPTGPT组合式过电压保护器是本装置中限制过电压的第一器件，主要用来限制大气过电压和操作过电压。2、 单相真空接触器(KA、KB、KC、KD)分相真空开关是本装置的主要部件之一，在系统正常时，其均处于开断状态，不会对系统的正常运行产生任何影响，系统非正常运行时，真空开关根据微机控制器的指令，瞬时合分，从而完成对系统过电压限制。3、 高能限压器FR当系统发生间歇性弧光接地时，真空接触器立即将高能限压器FR投入到故障相，由限压器将故障相的最高电压限制在额定电压的60%左右，使弧道的恢复电压上升到该值时就不再上升。另外限压器FR在限压过程中将会吸收大量的电弧激励能量，使弧道的恢复电压上升速度减慢，进一步保证电弧的可靠熄灭。4、 多功能微机控制器多功能微机控制器是本装置的技术核心部件，它以高抗干扰能力的PIC单片机为核心处理器，是整个装置测量、显示、运算、通讯和功能执行的中心处理机构。5、 高压限流熔断器FU高压限流熔断器是整个装置的后备保护器件，用来防止两相短路事故。6、 电压互感器TV用于本装置对系统电压的监测及采