消弧消谐的原理及作用

1、消弧消谐柜的原理作用说的直白一点就是：当电路出现短路发生电弧接地时，迅速转化为金属接地。金属性接地后，非故障相上的过电压立即稳定，系统中的设备可以在这个电压下安全运行； 由于电弧被熄灭，过电压被限制在安全水平，故障不会再继续发展。过电压的能量降低到过电压保护器允许的能量指标以内，避免了过电压保护器爆炸事故；母线过电压被限制在较低的水平，可避免激发铁磁谐振过电压。消弧和消谐的工作原理是不一样的。消弧是指当母线发生单相金属接地时消弧装置动作使金属接地通过消弧装置动作的真空接触器直接接地，有利于母线保护动作、这样可以避免谐波的产生。消谐主要是消除二次谐波以及高次谐波，有利于电网的安全运行。正常运行时

2、，消弧线圈中无电流通过。而当电网受到雷击或发生单相电弧性接地时，中性点电位将上升到相电压，这时流经消弧线圈的电感性电流与单相接地的电容性故障电流相互抵消，使故障电流得到补偿，补偿后的残余电流变得很小，不足以维持电弧，从而自行熄灭。这样，就可使接地迅速消除而不致引起过电压。JZXH消弧消谐选线及过电压保护装置使用说明书概述 我国335KV(含66KV)的电网大多采用中性点不接地的运行方式。此类电网在发生单相金属性直接接地时，非故障相的对地电压将升高到线电压，三相线电压量值不变，且仍具有120。的相位差，三相用电设备的工作并未受到影响，因而不影响电能的正常传输。所以国家标准规定这类电网在发生单相接

3、地故障后允许短时间带故障运行，提高了该类电网的供电的可靠性。 现有的运行规程规定，中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，允许运行两小时，但规程未对“单相接地故障”的概念加以明确界定。如果单相接地故障为金属性接地，则故障相的电压降为零，其余两健全相对地电压升高至线电压，这类电网的电气设备在正常情况下都应能承受这种过电压而不损坏。但是，如果单相接地故障为间歇性弧光接地，则会在系统中产生达3.5倍相电压峰值的过电压，这样高的过电压如果数小时作用于电网，势必会造成电气设备内绝缘的积累性损伤，在健全相的绝缘薄弱环节造成绝缘对地击穿，进而发展成为相间短路事故。在间歇性电弧接地暂态过程中，实际系统会形成多

4、频振荡回路，不仅会产生高幅值的相对地过电压，而且还可能出现高幅值的相间过电压，使相间绝缘弱点闪络，发展成为相间短路事故。 目前，限制弧光接地过电压的主要措施仍是电网中性点经消弧线圈接地。但消弧线圈并不能限制间隙性电弧接地过电压，甚至因消弧线圈的存在，电弧重燃可能在恢复电压最大时刻才发生，使弧光接地过电压更高。消弧线圈不能补偿接地电流中的高频分量和有功分量，高频性的间隙电弧接地不能消除；在有功分量大于一定值时，故障点接地电弧同样不能自熄。实际运行经验也证明，在中性点经消弧线圈接地的335KV配电网中，由电弧和谐振引发的事故时有发生。 随着城乡电网的发展以及生产、生活对供电可靠性的要求越来越高，每

5、次绝缘事故造成的危害及波及面势必增加，为此我公司自主研发出了JZXH消弧消谐选线及过电压保护装置，集消弧、消谐、小电流接地选线及过电压保护等功能为一体，将中性点非有效接地电网的相对地及相间过电压限制在电网安全运行的范围之内，彻底解决各种过电压对设备及电网安全运行的威胁，提高这类电网的供电可靠性。二、产品的主要功能 JZXH消弧消谐选线及过电压保护装置用于335KV中性点非有效接地电力系统中，对这类系统运行中的各类过电压加以限制，特别是对谐振过电压和单相弧光接地过电压加以限制和消除，并提供灵敏、可靠的单相接地保护，以有效地提高该类电网的运行安全性及供电可靠性。其主要功能： 1.电压互感器柜，提供

6、电压监测功能。 2.消弧线圈，消除间隙性弧光接地故障，并具有消弧线圈所不具有的限制弧光接地过电压的功能。 3.各类消谐器，限制并消除谐振过电压。 4.各类小电流选线装置，灵敏、准确地选出单相接地线路。 5.限制雷电过电压、操作过电压和相间过电压功能。型号及参数（一）型号说明（二）技术参数1.额定电压：6kV、10kV、35kV2.额定电流：10A、16A、20A 、31.5 A、50A、100A、160A、200A3.额定频率：50Hz4.额定短路开断电流：50 kA5.控制器参数(1)电源电压：220VDC/AC(2)电压测量精度：0.5%(3)通讯接口：RS485(4)选线路数：32路(5

7、)选线相应时间1s(6)功率损耗：30W6.使用条件(1)正常工作温度：15+55(2)相对湿度：90% (3)海拔高度：2000米使用地点不得有爆炸危险或腐蚀破坏绝缘的介质。产品的组成本装置主要由以下部分组成（见原理图）：1.大容量氧化锌非线性元件组成的组合式过电压保护器JPT； JPT三相组合式过电压保护器与现有的各种过电压保护器相比，其保护值较低，有较高的承受暂时过电压的能力，能在后续保护装置动作前，对系统出现的高幅值弧光接地起始的暂态过电压进行有效的限制，是本装置中限制各类过电压的第一器件。2.可分相控制的消弧高压真空接触器KAKD； 装置中的执行部件，正常运行时均处于断开状态，各相高

8、压真空接触器操作回路相互闭锁，根据微机综合控制器的指令分、合，完成消弧功能。3.高能氧化锌非线性电阻和电容组成的消弧限压器XYQ； 限制故障相的恢复电压，吸收接地引起的电磁能量，减缓系统振荡，使接地点因弧道上的恢复电压的限制，不能再次击穿重燃而自熄，达到消弧目的。4.高压限流熔断器FU1；高压限流熔断器是整个装置的后备保护器件，用来防止短路事故，具有开断迅速、开断容量大的特点。5.消谐组件； 由消谐接触器和大功率电阻组成，受微机综合控制器的控制，完成消谐功能。6.微机综合控制器JWK； 多功能微机控制器是本装置的技术核心部件，采用美国MICROCHIP公司新一代芯片，工作稳定可靠；采用先进的开

9、关电源供电，抗干扰能力强；具有测量、显示、运算、通讯和控制功能；采用大屏幕汉字液晶显示，具有良好的人机交互。它根据电压互感器TV提供的三相电压Ua、Ub、Uc和开口三角电压U0的瞬时值的变化，判定接地的性质和接地相，发出相应的指令控制高压真空接触器的接通、断开。控制器设有RS-485串行接口,可作为综合自动化系统的一个子站。7.电压互感器TV。 将系统一次电压转换为微机综合控制器能够接受的信号电压,对系统运行进行状态检测。五、工作原理 图： 一次原理图本装置是利用微机控制技术、氧化锌非线性元件组成的过电压保护技术及单相高压真空接触器等组成一套自动控制系统，完成对系统电压的实时监控。当系统出现高

10、幅值的过电压时，组合式过电压保护器JPT首先投入工作，将系统过电压限制在电气设备绝缘允许的安全范围内；当被保护的系统发生接地或谐振故障时，微机综合控制器根据电压互感器TV提供的三相电压Ua、Ub、Uc和开口三角电压U0的瞬时值的变化，判定故障的性质，发出相应的指令和信号：1.如果发生的故障是不稳定电弧接地，微机综合控制器在判定接地的相别后，发出指令，令故障相的高压真空接触器K(A 或B或C)10ms内闭合；将高能氧化锌非线性电阻和电容组成的消弧限压器XYQ接入接地相，限制故障相的恢复电压，吸收接地引起的电磁能量，减缓系统振荡，使恢复电压不能再次击穿故障点而熄弧。当检测系统三相电压为正常值时，再

11、延时一秒钟后，令高压真空接触器断开，系统恢复正常运行。2.如果发生的故障是稳定电弧接地，微机综合控制器在判定接地的相别后，令故障相和接地的高压真空接触器KD同时闭合，使系统由稳定性的弧光接地在30ms内快速转变成稳定的金属性直接接地，故障相电压降为零，电弧消失。数秒钟后，先令接地的高压真空接触器KD断开，这时在故障相接入高能氧化锌非线性电阻和电容组成的消弧限压器XYQ，限制故障相电压的恢复速度和幅值，减缓系统振荡，延时一秒钟断开，若故障消失，说明这一电弧接地故障是因过电压冲击引起的瞬时性接地故障，系统恢复正常运行。如果接触器KD断开后，系统再次在原故障相出现稳定电弧接地，装置认定此故障为永久性

12、的电弧接地故障，于是再次闭合故障相和接地的高压真空接触器KD，等待值班人员或微机选线处理。3.如果发生的故障是金属性的直接接地故障，装置可根据用户要求将故障相母线直接接地，减少流过故障点的电流，发出指示信号，等待值班人员或微机选线处理。4.如果发生的故障是TV断线故障，装置只发出指示信号，等待值班人员处理。5.如果发生的故障是分频谐振，装置通过瞬时将母线上的电压互感器的开口三角绕组短接，进行消除。6.如果发生的故障是高频或工频谐振，装置通过瞬时在母线上的电压互感器的开口三角绕组接入大功率电阻，消除谐振。7.如果发生的故障是接地故障，装置根据接地故障电流的幅值、相位或暂态分量，以及故障相母线直接

13、接地前后故障电流幅值、相位的变化，利用相对原理和多重判据选接地线路，选线准确、可靠。装置中还加装了高压限流熔断器作为后备保护，在极端情况下，本装置可在1-2ms内退出，从而保证系统的安全稳定。装置中的过电压保护器JPT将系统出现的过电压限制到较低的水平。七模拟动作试验当装置正确、完整的接线后， 使用继电保护测试仪等设备，按表1表8分别给装置输入各种模拟故障参数，装置应准确动作。1模拟动作试验表表1间歇性弧光接地保护动作试验输入幅值（V）相位角（）装置动作状况Ua1000KA无Ub100240KB无Uc22120KC动作3Uo 98300KX无Io55mA210BJ动作Io输入第1路零序端显示L

14、01-C 结论：合格注：Io应超前3Uo 90；3Uo应在接地相的180方向（下同）。表2高阻接地保护动作试验输入幅值（V）相位角（）装置动作状况Ua1000KA无Ub100240KB无Uc22120KC无3Uo 48300KX无Io55mA210BJ动作Io输入第1路零序端显示L01-Cd结论：合格表3金属性接地保护动作试验输入幅值（V）相位角（）装置动作状况Ua1000KA无Ub100240KB无Uc 15120KC无3Uo95300KX无Io55mA210BJ动作Io输入第1路零序端显示L01-CJ9结论：合格表4谐振保护动作试验（1）输入幅值（V）相位角（）装置动作状况Ua800KA无

15、Ub80240KB无Uc80120KC无3Uo80频率：25/125/150 HzKX动作模拟：分频或倍频谐振，三相电压同时升高BJ动作显示结论：合格注：3Uo的频率可选25/125/150Hz中的任一个（下同）。表5谐振保护动作试验（2）输入幅值（V）相位角（）装置动作状况Ua800KA无Ub80240KB无Uc60120KC无3Uo80频率：25/125/150 HzKX动作模拟：分频或倍频谐振，二相电压同时升高BJ动作显示结论：合格表6谐振保护动作试验（3）输入幅值（V）相位角（）装置动作状况Ua600KA无Ub60120KB无Uc60240KC无3Uo80频率：25/125/150 H

16、zKX动作模拟：分频或倍频谐振，三相电压换序BJ动作显示结论：合格表7电压互感器一次断线（一次高熔熔断）保护动作试验输入幅值（V）相位角（）装置动作状况Ua580KA无Ub58240KB无Uc 35300KX无BJ动作显示FU-C-E结论：合格表8电压互感器二次断线(二次熔芯熔断)保护动作试验输入幅值（V）相位角（）装置动作状况Ua580KA无Ub58240KB无Uc 15120KC无3Uo 25300KX无BJ动作显示UC-E结论：合格八、零序电流互感器的安装1大多数电缆出线的用户采用零序电流互感器CT获得零序电流，安装互感器应确保零序电流信号不被短路，参阅图12。图中绝缘板上的固定螺栓应保

17、证卡子（即电缆外皮）与地绝缘。母线侧电缆外壳的接地线应穿过零序CT再接线(如图12所示)。图.零序CT安装连接示意图2三相CT接成零序过滤器 对已安装三相CT的用户，获取零序电流，可以将他们接成零序电流过滤器方式，由于本机电流输入回路具有极低的输入阻抗（0.1），因而，不影响用户在零序电流过滤器回路串联其它的电流测量元件。3对只有A、C两相CT的用户必须安装B相CT，并要求其精度变比等特性均于A、C 相相同，才能接成零序过滤器，使用本控制器。4同名端（极性）要求（1）对零序电压信号接入，无同名端一致的要求。（2）对零序电流互感器的同名端（亦称极性）要求完全一致，接入机器，参阅图13。（3）对既

18、有零序CT，也有三相过滤器的系统，也要求同名端完全一致接入控制器,图略图.零序电流互感器连接示意图九、运行维护注意事项1装置的运行应由专人负责，操作人员应熟悉控制器的操作方法，每次操作应有记录。2使用单位应制定本站消弧消谐选线综合装置的运行规程。3装置投运前应进行时间设置，设定好后若非需要请勿频繁变动。4人工退出消弧前，应先断开控制回路开关2ZK，然后再拉隔离开关。5控制器的220V直流电源必须保持接通。6应定期检查交、直流电源是否正常，显示内容是否正确。7装置正常运行不需要维护，系统故障装置动作后应对单相真空接触器进行检查，查看故障记录。8运行人员每半年进行一次装置运行工况分析，分析内容：系统的接地次数、起止时间、故障原因、微机控制器各参数的记录、整套装置运行是否正常等。分析结果应向主管部门汇报。9装置的维护检查每年应进行一次，主要检查