消弧线圈补偿电网单相接地故障选线方法研究
毕业设计（论文）
消弧线圈补偿电网单相接地故障选线方法研究
系别：机电信息学院专业名称：电气工程及其自动化
学生姓名：xx
学号：0801120xxx 指导教师姓名、职称：xx 讲师
论文题目：消弧线圈补偿电网单相接地故障选线方法研究
专业：电气工程及其自动化
本科生：x X 签名
指导老师：x x签名
摘要
当中性点不接地系统中发生单相接地时，在接地点要流过全系统的对地电容电流，如果此电流比较大，就会在接地点燃起电弧，引起弧光过电压，从而使非故障相的对地电压进一步升高，使绝缘损坏，形成两点或多点接地短路，造成停电事故。文在分析中性点不直接接地系统单相接地故障的特点，以及其他方法的特点和局限性的基础上，针对一种选线方法。用Matlab分别构建系统的仿真模型，并对所提出的选线方法进行仿真，对其可行性做必要的探讨，力求能给故障检测与保护提供可靠的依据，提供基于Matlab仿真平台的一个可靠的针对消弧线圈补偿电网单相接地故障选线方法。在实际中多采用过补偿。过补偿就是使Ι
L ＞Ι
CΣ
，补偿后的残余电流是电感性的。采用这种方法不可能发生串联谐振的过
电压问题。
关键词：Matlab仿真；中性点经消弧线圈接地系统；故障选线研究类型：应用研究
Subject : The Research of One-phase Ground Fault Location Method in Arc Extinction Coil Compensation System Specialty : Power System and Automation
Name : Ren Zhi (Signature)_________ Instructor : Wan Geng (Signature)_________
ABSTRACT
When single-phase ground happens in a ungrounded system, the system- to-ground capacitive current will flow through the grounded point. If this current is relatively large, arc will be ignited in the grounded point and then causes over-voltage, leading to further increase of the non- fault phase to ground voltage which damages insulation, causes a short circuit to ground form two or more points and finally results in power outages. This paper firstly analyzes the characteristics of single-phase ground fault that happens in a system with a indirectly grounded neutral point and characteristics and limitations of other methods, then constructs simulation model using Matlab for an opt- line method and gives the simulation for the proposed alignment method and lastly makes the necessary feasibility study of it, striving to give reliable bases of fault detection and protection and Matlab -based simulation platform for line selection method of a reliable arc suppression coil compensation for single-phase grid fault. Over compensation is usually used in practice which makes ΙL ＞ΙCΣ. Compe nsated residual current is inductive . Over-voltage series resonance problems can not happen if takes this approach.
Keywords: MATLAB The coil of arc extinction neutral grounding system
Fault location
Thesis：Application Research
目录
1 绪论............................................ 错误！未定义书签。
1.1选题的背景和意义 (1)
1.2 小电流接地系统故障选线综述 (2)
1.2.1 小电流接地系统故障选线研究的意义 (2)
1.2.2 中性点不直接接地系统单相接地时的特点 (3)
（1）中性点不接地系统单相接地时的特点 (3)
（2）中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障时的特点 (5)
1.3 小电流接地系统接地选线方法的分类及简介 (6)
1.3.1利用稳态量选线 (6)
1.3.2利用暂态分量选线 (8)
1.3.3注入信号法 (9)
1.3.4 模式识别和多层前馈神经网络选线 (9)
1.3.5 零序电流补偿法 (10)
1.3.6 本章小结 (10)
1.4本论文的主要工作 (10)
2 小电流接地系统单相接地时故障机理分析 (12)
2.1小电流接地系统单相接地时稳态故障分析 (12)
2.1.1中性点不接地系统 (12)
2.1.2中性点经消弧线圈接地系统 (12)
2.2小电流接地系统单相接地时暂态故障分析 (12)
2.2.1单相接地过渡过程的特点 (13)
2.2.2暂态电容电流的计算 (13)
2.3本章小结 (15)
3 小电流接地系统故障选线方法的仿真研究 (16)
3.1 系统构建 (16)
3.2小电流接地系统模型建立与参数设置 (16)
3.2.1中性点经消弧线圈接地系统的仿真 (20)
3.3本章小结 (25)
4 结论 (26)
4.1总结 (26)
4.2展望 (27)
致谢 (28)
参考文献 (29)
1 绪论
1.1选题的背景和意义
电能由于其来源广泛，运输快捷简便，使用方便，有利于保护环境等原因，成为现代社会应用最广泛的二次能源。随着社会的进步，电力系统的规模越来越大，复杂性越来越高，自动化程度越来越高，与社会生产和人民生活关系越来越密不可分。随着对电能的依赖性越来越高，为确保社会生产生活的正常运行，对电力系统可靠性和电能质量的要求也越来越高。
小电流接地系统又称为中性点非直接接地系统包括三种接地类型：中性点不接地系统，中性点经消弧线圈接地系统和中性点经高阻接地系统。电力系统的运行经验表明，在小电流接地系统中，单相接地故障绝大多数是瞬时性的，特别是对于架空线路，约有90%以上的故障都是瞬时性故障。瞬时性单相接地故障能迅速自动消除，在系统和用户几乎无法感觉的情况下，接地电弧自动熄灭。即使是永久性单相接地故障，电网仍允许带故障运行1-2小时，不必立即切断故障线路，运行人员有较充裕的时间来处理故障，保证供电的不间断。因此，小电流接地系统可以极大的提高供电可靠性，同时也具有提高设备和人身安全性、降低对通讯系统电磁干扰等优点。
小电流接地系统发生单相接地时，其他两相对地电压升高为线电压，对电网的绝缘薄弱点形成威胁，系统绝缘受到威胁，如果长时间带故障运行，就有可能使故障进一步扩大成两点或多点接地甚至是相间短路。特别是发生间歇性弧光接地时，由于中性点没有电荷释放通路，会引起弧光接地过电压，进一步危及系统的绝缘。随着线路总长度的增加，电力系统规模的增大，对地电容电流变得越来越大，间歇性弧光接地引起的过电压也变得越来越高。特别是最近几年，由于单相接地故障造成了电缆爆炸，互感器烧毁，甚至母线烧毁，发电机组停运等一系列恶性事故，对电网安全稳定运行造成极大的影响。因此，小电流接地系统发生单相接地故障时，尽快找出并排除故障线路的呼声越来越高。
小电流接地系统单相接地故障时，故障电流微弱，故障电弧不稳定，故障特征不明显，加上故障情况复杂，系统运行方式多样等原因，给故障选线带来很大困难。从目前小电流接地选线装置的运行来看，选线正确率低，装置推出率高，除了故障特征不明显外，选线方法单一，多重判据的简单组合也是导致装置选线准确不高的重要原因。因此如何利用多重判据进行合理的组合，以利用它们各自的优势来弥补其他选线方法的局限性事解决小电流接地系统故障选线的一个发展趋势。
现代电力系统的超高压、大容量、跨区域的联合系统。配电网是一个综合了很多不同电压等级的变压器、输电线路、保护装置、电力负荷等重要设备的复杂网络。在这种对操作要求严格，安全要求等级高，实验环境恶劣的条件下进行电力科研实验是很难满足的。随着计算机技术的发展和对小电流单相故障时的暂态信号日益重视，采用计算机进行故障分析越来越受到重视。通过计算机仿真建立合理模型，采用合理的数学或功能模块，即能方便进行信息处理。通过仿真软件可以搭建各种故障情况下的模型，来模拟各种故障情况，不但可以方便提取其中的稳态信号和暂态信号，而且通过仿真结果可以对电网故障诊断和故障预测提供
重要的参考数据。因此，利用计算机仿真技术仿真模拟电力系统运行是研究电力系统的重要手段之一。
1.2 小电流接地系统故障选线综述
1.2.1 小电流接地系统故障选线研究的意义
电力系统按其中性点运行方式可分为中性点直接接地系统和中性点不直接接地系统，即大电流接地系统和小电流接地系统。目前世界各国的高压输电网均采用中性点直接接地方式，即大电流接地系统；而中低压配电网则各不相同，基本上都采用中性点不直接接地方式，即小电流接地系统，可分为中性点不接地系统、中性点经电阻接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。美、日等国采用低电阻接地方式，这是因为美国历史上曾过高地估计了弧光接地过电压的危害性，中性点经低值电阻接地以泄放线路上过剩的电荷，借以限制弧光接地过电压。这种接地方式可以很快地切除故障，但这并不是最安全的，尤其是当今社会配电网容量不断扩大而使线路电容电流大为增加，致使接地故障电流也大大增加，对人身安全的威胁也进一步加大。最近，法国决定将以前采用的经低值电阻接地的方式，全部改用小电流接地方式，瑞典、德国、前苏联和我国多采用小电流接地方式。可见小电流接地方式在低压配电网中占有重要地位。为保证供电可靠性，我国多采用经消弧线圈接地方式，而中性点不接地方式往往只在电压等级较低、线路不太长的系统或煤矿井下供电系统中使用。
我国的配电网由于历史原因发展比较缓慢，规划和布局并不规范，因此比较薄弱，此系统中接地故障率最高，在接地故障中，其中90%以上为单相接地故障。在单相接地故障时由于三个线电压仍然对称，特别是在中性点经消弧线圈接地系统中，故障时流过接地点的电流很小，不影响对负荷连续供电，故不必立即跳闸，《电力系统安全规程》规定单相接地后仍可继续带故障运行一至两个小时。
由于小电流接地系统直接应用于生产、生活，它的故障会直接给人们的日常生活带来不便，给工厂企业的生产造成损失。及时地排除这些故障就显得十分必要。尽管小电流接地系统允许带故障运行一至两个小时，但此时，非故障相电压
会升至正常时的3倍，不利于系统的绝缘，长时间带故障运行极易产生弧光接
地形成两点接地故障，引起系统过电压，从而影响系统的安全。所以准确地确定故障线路并尽快将其切除是保证系统安全和对用户供电可靠性的关键。对于单相接地故障的检出，过去主要是用“拉路法”，它不仅烦琐费时，也为某些接地故障的发展和扩大提供了条件，而且在检除故障过程中，造成对部分电力用户供电中断，造成不应有的损失。所以，进一步提高小电流系统接地故障的选线精度，发展智能型的算法与选线装置，具有较大的理论和实际价值。
应用微机型小电流接地保护装置，具有计算速度快﹑灵敏度高和综合分析判断能力强等特点，在不增大接地故障电流的条件下，实现对故障线路的判断和切除。它对电力系统的主要贡献主要有以下几方面：
（1）及时准确地判断和有选择地切除接地故障，实现接地故障的选择性动作，限制小电流接地系统带单相接地故障运行，减少单相接地故障的持续时
间，保障系统的安全运行。
（2）降低系统的操作过电压水平，使弧光接地等过电压的存在时间减少，这对电力系统及其过电压保护装置都是有益的。
（3）降低设备绝缘污闪事故率，降低形成两相异地短路和相间直接短路的机会。
（4）能尽量减少对用户的停电时间，从而减少用户因停电造成的损失，提高服务水平。
1.2.2 中性点不直接接地系统单相接地时的特点
（1）中性点不接地系统单相接地时的特点
小电流系统的系统模型如图1-1所示，图中画出了A 相单相接地时的电容电流分布。图1-2为系统的零序网络图，当图1-1和图1-2中K 断开时，为中性点不接地的情况。图1-2中C 0I 、C 0II 、C 0III 分别为线路I 、II 、III 的分布电容，用
集中的电容表示，U 0为发生单相接地故障时系统的零序电压，I 0I 、I 0II 分别为线
路I 和线路II 的对地零序电容电流，此时图中I I I I
0111011010++=∑，为全系统一相对地电容电流之和，用虚线标出的变量不起作用。其各电压相量图如图1-3所示。
正常时各相均有幅值相等的对地电容电流，其因其大小相等相位相差120?，故相量和为零。系统中没有零序电压或只有很小的偏移电压。
当A 相接地时各线路电压电流具有以下特点：
（1） A 相的对地电压为零，中性点对地电位升至相电压，B 、C 两相对地电压升高为原来的3倍 （图1-3中U BD 、U CD ），它们的对地电容电流各升高至原来的3倍；
（2）在发生单相接地故障后，整个系统都会出现零序电压，幅值等于相电压，方
向与故障相原相电压的方向相反，在忽略线路电阻的情况下，线路各处的零序电压大小相等；
（3）系统中非故障线路的零序电流为本身的对地电容电流，方向为由母线流向线路；系统中故障线路的零序电流等于所有非故障线路的零序电流之和，其方向为由线路流向母线。即
AD U ?
=0
（1-1） BD U ?=e E E E j A D B 1503 -?
??
=-
（1-2） D
U C U B
U BD
U CD U A
图1-3 A 相接地的电压向量图
图1-2 单相接地时小电流系统的零序网络图 I 01
I 01 L U 0
I 0∑ C 03
I 02 I 02 C 02
I L K C 01
I’0III I L D
图1-1 小电流系统单相接地时电容电流分布 1CC I I ∑0 L 2 2
CC I 1BC I 3BC I 3
CC I
C 03
C 02
L 3 302I
1C I
301I 2BC I A B C C 01 L 1 2
C I
3
C I K L I
L
CD U ?=e E E E j A D c 150
3 ???=- （1-3） ()
A CD BD AD E U U U U ?????-=++=3
10 （1-4） 003C U I ω=Φ （1-5） （2）中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障时的特点
中性点不接地系统发生单相接地故障时，会在接地点引起多次熄拉弧从而产生间歇电弧过电压，使非故障相电压进一步升高、故障进一步扩大以至发展成相间或多点接地故障。为解决这一问题，通常在变压器中性点接入一个电感线圈通过电感电流对电容电流的抵消作用来减小接地点的电流，使故障点在第一次熄弧后绝缘迅速恢复，从而消灭故障点电弧，防止过电压。消弧线圈的作用表现在以下三点：
①能在不开断线路的情况下自动消除各种瞬时性故障；
② 能够降低接地电弧熄灭后的故障相电压恢复速度，以减少电弧重燃的可能性，保证电弧的彻底熄灭并降低电弧过电压的数值；
③ 能保证发生金属性接地故障时继续供电，减少由单相接地故障引起的多相接地或相间短路故障。
当图1-1和图1-2中K 闭合，且消弧线圈不并联电阻时，为常规的中性点经
消弧线圈接地系统，图中L 为消弧线圈电感，I
L 为消弧线圈的电感性电流。此时，故障线路中的零序电流为所有非故障线路零序电流与消弧线圈的电感电流之
和，即为图中的I
III ' 0。 根据对电容电流的补偿程度不同，消弧线圈有以下几种补偿方式：
① 全补偿：即采用I L =I C ∑ 的补偿方式，可使零序电流接近为零以避免产生
弧光过电压，但在架空线路三相对地电容不完全相等的情况下，中性点的对地电压会产生偏移，有可能出现因串联谐振引起的中性点对地电压严重升高，从而危及系统的安全，因此在实际应用中很少采用这种方式。
② 欠补偿：即采用I L
的产生由于串联谐振引起的过电压。所以这种方式在实际应用中也几乎不用。
③ 过补偿：即采用I L >I C ∑的补偿方式。此时流经接地点的电流为感性电流，即使切除部分线路，不会发生谐振过电压，现在主要采用这种补偿方式，其补偿度（P=I I I ec
ec L - 其中I L 为消弧线圈电感，I ec 为接地点电容电流）在实际中一般为3%~10%。
在经消弧线圈接地的系统中，发生单相接地故障后，整个系统都会出现零序电压，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高为原来的3倍。当采用全补偿方式时，非故障线路的零序电流为该线路的对地电容电流；对故障线路，经消弧线圈的补偿后，流经其的零序电流也为本身的电容电流，两者电流的方向均
由母线流向线路，这时任何一条线路发生故障，其系统的零序电流特征都一样，无法用零序电流的大小和方向区分故障线路和非故障线路；采用过补偿方式时，故障线路的零序电流为经补偿后的残流(为感性)，方向由母线流向线路，非故障线路的零序电流为该线路的对地电容电流，其方向为由母线指向线路，所以也无法用零序电流的大小和方向区分故障线路和非故障线路。
1.3 小电流接地系统接地选线方法的分类及简介
正因为小电流接地系统选线具有较高的理论和实践价值，国内外有很多人员都对此进行了理论研究和实际工作，提出了许多原理和方法，也研制出了不少装置。就其所是、选用的电气量的性质可分为稳态量和暂态量。随着新的数学理论和数学工具的不断完善以及现代先进技术手段的日益广泛采用，新的选线方法和理论也不断出现。
目前，小电流接地系统接地选线方法大致可分为三类：
1.3.1利用稳态量选线
稳态量选线法就是利用系统故障后的电气量中的稳态量进行选线的方法，常用的利用稳态量选线的方法主要有以下六类：
① 零序电流保护[8]：
中性点不接地系统发生单相接地故障时，故障线路的零序电流等于所有非故障线路的零序电流之和。以此为基础，实现小电流系统接地选线可以有两种方法：一种为当零序电流大于整定值时保护动作，即
I dz =K k 3U φωC g （1-6）
式中K k 为可靠性系数，U φ为相电压，C g 为被保护线路的对地电容。
另一种为在所有线路中，零序电流最大的线路即为故障线路。
这种方法的优点是原理简单，不涉及电压量，易于实现。其不足之处在于受系统结构和接地方式影响较大，当被保护线路为超长线路或中性点经消弧线圈接地时，由于各条出线零序电流相差无几，或经过渡电阻接地电容电流较小时会出现拒动，它还不能区分母线故障。
② 零序电流方向保护
中性点不接地系统发生单相接地故障时，故障线路零序电流的方向是由线路流向母线，非故障线路零序电流的方向是由母线流向线路。故障线路30?I 滞后于30U ?90?，可以根据零序电流的方向不同构成选线判据，此时可令动作方程为：
0°≤ arg 00
33??I U ≤180° （1-7）
这一方法的优点在于原理简单易行，不受线路长短和过渡电阻的影响，也能很好地区分线路和母线故障。但在中性点经消弧线圈接地的系统中，当采用过补
偿方式时，由于各条出线零序电流的方向均为由母线流向线路，无法根据零序电流方向判断故障线路，所以这种保护在中性点经消弧线圈接地的系统中将无能为力。
③ 反应零序电流谐波分量的接地保护
在发生单相接地故障时，接地电流含有大量的高次谐波，其中以5次谐波分量所占的比重较大，而消弧线圈仅对基波分量有补偿作用，对5次谐波基本无补偿作用，5次谐波电流的分布规律与中性点不接地电网中的一样，故提出利用5次谐波电流的大小或方向构成选择性接地保护。其动作方程为
0°≤ arg 0505
33??I U ≤180°
（1-8）
这种方法的好处在于解决了由于消弧线圈过补偿造成的零序基波分量法不可用的问题不受中性点运行方式的影响。但同时它也存在如下缺点：这种保护的可靠性直接由5次谐波分量的大小决定，在实际应用中，5次谐波含量相对基波分量而言要小得多，特别是经过渡电阻接地时，五次谐波零序电流仅为金属性接地时的1.39%，几乎没有，与基波的相对值相差很大[35]，且各电网的谐波含量大小不一，故以此原理构成的保护很难保证其准确性；同时要采样五次谐波，要求5倍于基波的采样率，因此对硬件也提出了较高要求。
④ 暂时破坏补偿的接地保护
这一方法是在前一种方法的基础上提出的，由于在中性点不接地系统中，利用零序电流的方向能较好地实现单相接地保护，因而在中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，切除部分或全部消弧线圈，从而可以利用零序电流方向原理来判断故障线路。这样零序电流方向原理就可以适用于所有的小电流接地系统，然而其缺点是显而易见的，切除消弧线圈不利于降低系统过电压和熄灭电弧，即消弧线圈没有起到应有的作用。因此虽然该方法适用广泛且优点明显，但由于它会给系统造成一定的危害，所以并不多用。
⑤ 利用投影值选线[16]
利用投影值选线的方法主要有两种：一种是最大投影值法，其原理为当系统发生单相接地故障后，计算出各线路零序电流在故障线路零序电流理论方向上的投影，最大正值所对应的线路即为单相接地线路，若最大值小于或等于零，即为母线单相接地故障。另一种是最大投影值突变量法，其原理为当系统发生单相接地故障后，将各线路故障后的零序电流投影代数值减去其故障前的零序电流投影代数值，其最大值所对应的线路即为单相接地故障线路，若最大值小于或等于零，则为母线单相接地故障。
上述两种方法把零序电流的大小和方向有机地结合起来，能很好地选线，但前一方法易受CT 中零序不平衡电流的影响，可靠性不高，后一种方法在原理上彻底消除了CT 中零序不平衡电流的影响，但由于有正弦量的计算，在微机保护中一般采用查表法得到结果，这就需要开销大量内存，否则精度较低。对此进行改进，全部使用瞬时采样值表达最大投影值后，该方法优点突出，而且算法快速简便，精度高，不占内存，但由于其直接采用了瞬时采样值，没有滤波处理，不可避免地会受到谐波分量的影响，尤其是在中性点经消弧线圈接地系统中，谐波和补偿后的电流都存在，而且数量级上相差不大，就难以适用了。
⑥ 多重判据[2][11]
由于很多方法都适用于特定的系统，有其局限性，因此可以综合二种或两种以上的原理为判据，例如可采用幅值法与相位法相结合，也可将多种选线方案按某种决策组合裁决，给出跳闸出口的同时还打印出可信度。这种方法可以避免单一判据带来的局限性，增加可靠性和抗干扰能力，减少受系统运行方式﹑线路长短﹑过渡电阻的影响。
1.3.2利用暂态分量选线
稳态分量法有一个共同的缺点，就是其幅值偏小。然而在小电流接地系统发生单相接地故障时，其暂态过程比较明显，且幅值的大小与中性点的接地方式无关，因而暂态法的适用范围较广。
利用暂态分量选线主要有以下六种方法：
①反应暂态分量幅值的保护
小电流接地系统发生单相接地故障时，故障相的放电电容电流和非故障相的充电电容电流之和形成暂态电容电流，故障相的放电电容电流被母线所短接，衰减很快，非故障相的充电电容电流通过电源形成回路，衰减较慢。当接地故障发生在相电压接近最大值瞬间时，故障暂态零序电流首半波的幅值比稳态大几到几十倍。所以利用故障相暂态电流比非故障相暂态电流幅值大这一特点可以选线。
该方法的优点是故障线路与非故障线路差别明显，可靠性高，对于出线较多的系统更是如此，对于中性点不接地和经消弧线圈接地系统均适用，因为在故障瞬间消弧线圈相当于开路，并不起作用。其缺点是不能区分线路和母线故障。由于暂态衰减快，持续时间短，这就要求保护动作快；而且不能根据暂态电流是否消失来判断接地是否解除。另外，由于暂态过程不能重复显现，使得可靠性有所下降，这也是一般暂态法的通病。
②利用暂态零序电流首半波方向的接地选线
它的理论基础为在辐射型网络中，发生单相接地短路瞬间，在第一个周期的首半波，非故障线路中暂态零序电流的方向与暂态零序电压的方向相同，而故障线路中的暂态零序电流与暂态零序电压的方向相反。在实际中可以有两种方法来实现：一是对零序电流和零序电压的首半波方向进行逻辑比较，方向相反的即为故障线路；二是零序电压作为启动信号，比较各出线的零序电流的方向，与其他线路零序电流方向相反者即为故障线路。
这一方法的优点是适用范围广，且能区分线路与母线故障。其不足之处在于首半波持续的时间异常短促，而且这种关系只在首半波中成立，首半波之后并无确定关系，因此对硬件有较高的要求，可靠性不高。
③能量法选线[18]
利用能量法，构造零序能量函数为
S 0j (t)=τ
τ
τd)
(i)
(
u
t
0?
（j=1,2,?n ……）
（1-9）
其特性为：故障线路能量函数小于零，其绝对值最大；网络上的能量都是通过故障线路传送给非故障线路。所以可以根据能量的大小和方向判别故障线路。
④负序电流选线原理[20][21]
它的理论基础为：在假设馈线保护安装处到线路末端的线路长度较短的条件
下，有I
0k ≈I
2k
，即故障线路k保护安装处的负序电流近似等于零序电流。利用
故障线路的负序电流远大于非故障线路的负序电流的特点，可构成基于负序电流大小的选线判据；而利用故障线路负序电流的方向与非故障线路的负序电流方向及电源的负序电流方向相反的特点可构成基于负序电流方向的选线判据。
但负序电流绝大部分由故障线路流向电源，非故障线路负序电流很小，要准确测量方向较为困难，这就使得负序方向接地保护在实际保护配置中使用的可能性较小。
⑤功率谱分析
通过对单相接地暂态过程的频谱分析发现，在接地故障的暂态过程中有丰富的暂态高频分量，它的幅值比稳态分量大很多，因而利用暂态高频分量选线可以大大提高抗干扰能力。由于故障线路的功率谱能量远大于非故障线路，故障相的功率谱能量要远大于非故障相。因此可以选线。
这一方法中，故障线与非故障线间的差别明显，可靠性高，而且适用范围广，不受线路长短、过渡电阻及电弧现象的影响。其不足之处在于不能区分母线与线路故障。此外，由于暂态分量中高频分量的中心频率在1000～1200Hz，故而对硬件水平，特别是采样率要求较高。
⑥基于小波变换的接地选线[22][23][24]
小电流接地系统单相接地故障的特点就是故障电流小，故障特征不明显。小波分析是近几年发展起来的新兴的数学工具，其显著特点就是对暂态信号和微弱信号的变化较敏感，能可靠地提取出故障特征，因而很适合作小电流系统单相接地故障选线。利用小波变换的奇异性检测及模极大值理论，已有人提出了实现故障启动和接地故障选线的方法，仿真表明该种方法是成功的。
1.3.3注入信号法
注入信号法不同于传统的利用系统本身电气量进行选线的方法，它是用附加的信号发生装置，利用单相接地后原边被短接而暂时处于不工作状态的接地相PT人为地向系统注入一个特殊信号电流，其频率不同于系统中所有信号的频率成分，由于该信号电流只有通过故障支路与接地点才可以形成回路，而在非故障支路因不能形成回路而不能流通，所以用寻迹原理在各出线对该特殊信号电流进行检测，即通过检测、跟踪该信号的通路可以实现接地故障选线，另外还可以据此确定故障点[12][13][14][15]。
这种外加信号的方法摆脱了系统本身故障信息的束缚，可以完全利用注入信号进行工作，因而具有很大的好处。然而如何选择适当的注入信号频率，使注入信号既不干扰外界通讯信号，对系统的影响也最小，又要避免与系统中原有的频率成分相同，仍然需要进一步研究。同时，由于需要一个外加的信号源，使得装置比较复杂。
1.3.4 模式识别和多层前馈神经网络选线
用统计模式识别中基于最小错误的贝叶斯（Bayes）决策方法和人工神经网络方法进行小电流接地选线[3]。它将故障后各线路零序电流看作某类故障的一个模式，通过人工神经网络的训练与学习来判断故障模式，从而实现故障选线。神经网络具有自学习、自组织、自适应及容错性等特点，其最成功的领域也是模式识别。这两种
方法的决策理论都十分科学，但由于前者存在几率问题，后者过分地依赖训练样本，而训练样本又过于理想化，有时不能代表故障的所有可能情况，所以这两种方法还未应用于实际中。
1.3.5 零序电流补偿法
利用小电流系统发生单相接地故障时，全系统都会出现的零序电压对每一条出线的零序电流进行补偿，大小为该条线路本身的零序电流，方向为由线路指向母线，则在理想情况下，非故障线路的零序电流经补偿后为零；而故障线路的零序电流经补偿后不为零。所以据此可以判断经补偿后，零序电流为零或几乎等于零的线路为非故障线路，而零序电流不为零的线路为故障线路[29]。该方法思路新颖，原理简单，易于实现，只要解决了电容电流的准确测量问题，不失为一种好的方法。
1.3.6 本章小结
根据装置的工作方式，小电流接地选线装置可分为独立式和相对比较式，独立式是指仅用本出线的电气量独立判断本线路是否发生故障。其特点是不需要使用别的出线的电气量，不足之处在于需要设定整定值，这个整定值必须使非故障线路躲开最大零序电压时的零序电流，又必须在零序电压较小时故障线路的保护能可靠动作，实现起来比较困难。相对比较式是指利用本出线的某种电气量与其它出线的同种电气量进行相对比较，利用故障线与非故障线间的差异进行选线。它不需要整定，但需要用到所有出线的某一种电气量，就这一点来说，实现起来有一定的不便。
总之，小电流接地选线的方法很多，这些方法都适用于一定结构和参数的中性点非直接接地电网中，当然具有各自的优势的同时，也有着各自的局限性和缺点。多重判据的方法将两种或几种判据有机地结合，可以扬长避短，弥补单一判据的不足，一般来说要优于单一判据的方法。
1.4本论文的主要工作
在配电网中，小电流接地系统单相接地故障选线是一个长期以来公认的技术难题，一方面是小电流接地系统单相接地故障信号微弱，另一方面是随着配电网结构的复杂化以及消弧线圈的投入使用，单一的故障选线方法已越来越不能满足准确率和应用范围的要求。为了满足配电网自动化的发展要求，快速查找故障，缩短停电时间，提高电能质量和供电可靠性，本文致力于一下几个方面的工作：（1）首先分析小电流接地系统的原理和其中性点在不同运行方式下发生单相接地故障时的故障特征，并对稳态故障特征分量和暂态故障特征分量进行了方向和大小的深入分析，为从宏观上选择最优的选线方法提供理论依据。
（2）在理论分析和阅读大量相关参考文献的基础上，在MATLAB中建立了小电流接地系统的仿真模型和单相接地故障模型，并对利用稳态故障信号，暂态故障信号，注入信号进行故障选线的选线方法作理论分析，并结合现场实际情况，
将各种方法在中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统中进行单相金属性接地、高阻接地、弧光接地情况下的仿真分析。结合选线方法的理论分析和仿真波形，分析了每种方法的优势和自身的局限性。
（3）结合现在的发展趋势，以综合利用个选线方法自身的优势来弥补其他方法的局限性。在仿真分析的基础上，整合所仿真的数据，选取了零序五次谐波电流法，能量法，零序暂态无功功率方向法，信号注入法，零序无功功率法，零序有功功率法共六种适应性较好的方法加以改进后构成综合判据。利用模糊理论，建立综合选线方法下各条线路和各种选线方法的模糊数学模型，即故障隶属度函数和权重系数隶属函数。通过融合故障隶属度函数和权重系数隶属函数得到各线路在模糊理论下一个具有韧性属性的数值输出，选取数值最大的作为故障选线，从而得到一个综合选线结果，并在MATLAB中搭建参数相同的四出线模型来共同模拟线路和母线在不同过渡电阻，不同故障初相角，不同中性点接线方式下的故障，以验证方法的正确性，隶属函数的合理性，选线结果的准确性和可靠性。
（4）对论文进行了归纳总结，并对今后应该加强和改进的地方提出自己的想法。
我国配电网中35kV及以下的配电网中，中性点广泛采用不接地与经消弧线圈接地这两种非有效接地方式，习惯上称为小电流接地方式，当小电流接地电网发生单相接地故障时，其故障电流很小，故称为小电流接地故障系统。由于小电流接地故障对电力设备、通信和人身危害小，并且三相之间的线电压基本保持不变，不影响对负载的供电，因此可允许电网在单相接地情况下继续运行一段时间，以避免供电突然中断对用户的影响。
随着人们对供电可靠性的要求越来越高，并且小电流接地系统使配电网结构复杂，故障选线成为一个公认的难题。当中性点不接地系统中发生单相接地时，在接地点要流过全系统的对地电容电流，因此提出一种用消弧线圈补偿电网，以
达到实际安全要求。在实际中多采用过补偿。过补偿就是使Ι
L ＞Ι
CΣ
，补偿后的
残余电流是电感性的。采用这种方法不可能发生串联谐振的过电压问题。
目前已有的主要方法：五次谐波法、零序无功功率方向法、首半波法、PRONY 算法、基于小波变化的零序电流比较法、能量法等选线方法。本文主要通过Matlab 仿真环境下，根据已有的零序电流比幅比相法对仿真波形进行暂态信息的提取、分析比较验证消弧线圈过补偿电网单相接地方式结论的正确性。
Matlab 环境下的Simulink 是用于对复杂动态系统进行建模和仿真的图形化交互式平台，运行于Simulink 下的SimpowerSystem 工具箱是用微分方程刻画的电力系统动态过程的电力系统仿真工具箱。对于SimpowerSystem 工具箱，国内外许多研究人员都对其进行了拓展。
2 小电流接地系统单相接地时故障机理分析
2.1小电流接地系统单相接地时稳态故障分析
2.1.1中性点不接地系统
（1）中性点不接地系统单相接地故障的特点：
①非故障线路特点：非故障线路中的零序电流为线路Ι本身的电容电流，电容性无功功率的方向为由母线流向线路。
②故障线路的特点是故障线路中的零序电流，其数值等于全系统非故障元件对地电容电流之总和（但不包括故障线路本身），其电容性无功功率的方向为由线路流向母线，恰好与非故障线路上的相反。
（2）中性点不接地系统发生单相接地后零序分量分布的特点如下:
①零序网络由同级电压网络中元件对地的等值电容构成通路，与中性点直接接地系统由接地的中性点构成通路有极大的不同，网络的零序阻抗很大。
②在发生单相接地时，相当于在故障点产生一个其值与故障相故障前相电压大小相等、方向相反的零序电压，从而全系统都将出现零序电压。
③在非故障元件中流过的零序电流，其数值等于本身的对地电流；电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路。
④在故障元件中流过的零序电流，其数值为全系统非故障元件对地电容电流之总和；电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线。
2.1.2中性点经消弧线圈接地系统
中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障的特点
当中性点不接地系统中发生单相接地时，在接地点要流过全系统的对地电容电流，如果此电流比较大，就会在接地点燃起电弧，引起弧光过电压，从而使非故障相的对地电压进一步升高，使绝缘损坏，形成两点或多点接地短路，造成停电事故。特别是，当环境中有可燃气体时，接地点的电弧有可能引起爆炸。为了解决这个问题，通常在中性点接入一个电感线圈。这样当单相接地时，在接地点就有一个电感分量的电流通过，此电流和原系统中的电容电流相抵消，可以减少流经故障点的电流，熄灭电弧。
2.2小电流接地系统单相接地时暂态故障分析
运行中的补偿电网在发生单相接地故障的瞬间，流过故障点的暂态接地电流由暂
态电容电流和暂态电感电流两部分组成。暂态过程中，中压电网的自振频率以高频为主，变化范围为300～3000Hz，高频情况下容抗比感抗小很多，从而导致暂态电流以电容电流为主。
2.2.1单相接地过渡过程的特点
在补偿电网中发生单相接地故障的瞬间，可以利用下图的等值回路进行分析。图中表示了网络的分布参数R、L和C，以及消弧线圈的集中电感
L，由于
K
L远大于L，因此它不影响电容电流分量的计算，从而可以忽略。
K
图2-1单相接地暂态电流的等值回路
在一般情况下，由于电网中绝缘被击穿而引起的接地故障，通常发生在相电压接近于最大值的瞬间，故电感中的故障电流近似0，因此可以将暂态电容电流看成如下两个电流总和：
（1）由于故障相电压突然降低而引起的放电电容电流，它通过母线流向故障点，放电电流衰减很快，振荡频率高达数千赫兹，振荡频率主要取决于电网中线路的参数、故障点的位置以及过度电阻的数值。
（2）由非故障相电压突然升高而引起的充电电容电流，它要通过电源而成回路。由于整个流通回路的电感较大，因此充电电流衰减较慢，振荡频率也较低，仅数百赫兹。
2.2.2暂态电容电流的计算
后，由R、L、C串联回路突暂态电容电流的分析实际上就是上图中忽略L
K
cos t时的过渡过程的分析。此时流过故障点电流的变然接通零序电压u(t)=U
m
L/时，电流的过渡过化形式主要取决于网络参数R、L、C的关系，当R﹤2C
L/时，电流经非周期衰减而趋于稳态值。程具有衰减的周期特性，当R﹥2C
L/，因此故障点的电流具有迅对架空线，由于L较大，C较小，其R﹤2C
速衰减的形式，根据分析和测量，自由振荡频率一般在300～1500Hz的范围内。
对于电缆线路，由于L 很小C 很大，其过渡过程与架空线相比，所经历的时间很短并具有较高的自由振荡频率，一般在1500～3000Hz 之间。
当开关闭合，图中的电压平衡方程式为：
u(t)=L u ＋R u ＋C u =L dt
di ＋iR ＋C u =LC 22dt u d C ＋RC dt du C ＋C u （2－1） 此微分方程的特征方程为：
LC 2P ＋RCP ＋1=0 （2－2） 解出根为：
2,1P =-L
R 2±LC L R 1422-=-δ±202ωδ- （2－3） 式中：δ =L
R 2（自由分量的衰减系数） 0ω=LC
1（回路的共振频率） 根据初始条件，合闸瞬间t=0时，C u =0，i =0,可以得出
i =t m tCe U δω-0t 0sin ω－t C U m ωωsin =)sin sin (00t t e C U t m ωωω
ωωδ--（2－4） 由于C U m ω是稳态状况下的电容电流c I ,当40T t =
时，t 0sin ω为1，自由分量数值最大，故可以得出过渡过程中首半波的最大电流值：
)sin (0max t e I i t C ωω
ωδ-=- （2－5） 由上式可知，最大电流和稳态电容电流之比，近似于共振频率与工频频率之比，它可能比稳态值大几倍或几十倍。因此，配电网出现单相接地故障时，其暂态过程存在着丰富的故障信息，又因为故障时的暂态过程不受接地方式的影响，即中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统故障时的暂态过程基本是相同的，因此，暂态分量在故障检测中有着非常重要的意义。
2.3本章小结
本章主要对中性点不接地和经消弧线圈接地系统的稳态过程和暂态过程建立了各自在发生单相接地情况下系统的故障特征及故障线的稳态和暂态故障信号的大小和方向，为仿真模型的建立和对故障信号进行分析提供理论基础。
3 小电流接地系统故障选线方法的仿真研究
小电流接地系统的故障类型主要有：金属性接地、高阻接地、弧光接地。不同的选线方法在中性点不同的运行方式，不同的故障类型中有各自不同的优势和局限性。在仿真软件中搭建合理的小电流模型，既能模拟不同情况下的故障，找出明显的故障特征，而且通过仿真结果确定各种选线方法的优势和局限性，为选取合理的综合判据提供理论依据和仿真平台。
3.1 系统构建
小电流接地系统仿真模型的构建步骤如下：
(1) 启动MATLAB。
(2) 启动电力系统元件库。通常有多种方法可以启动电力系统元件库,在MATLAB的命令窗口(Command Window)运行simulink命令、利用开始(Start) 导
航区启动或单击工具栏中的图标，就可以打开Simulink模块库浏览器(Simulink Library Browser) 窗口。
(3) 单击工具栏上的图标或选择菜单“File”——“New”——“Model”，新建一个名为“untitled”的空白模型窗口。
(4) 从电力系统元件库中,选择电力系统分析工具,复制后粘贴在电路图中。
(5) 选择接地元件、节点等,进行合理放置。
（6) 对该电路图进行接线, 完成电路图的绘制。注意在接线时，接线端点的提示, 如果接线错误, 提示颜色为红色。
(7) 仿真参数设置。需要设置的参数主要有：元件参数、仿真时间、仿真步长、仿真算法以及仿真误差等等。
3.2小电流接地系统模型建立与参数设置
小电流系统仿真电路图如图3-1所示，在Simulink 7.0平台下的软件PSB对谐振接地系统进行仿真。对于采样频率，架空线自由振荡频率一般在300~1500Hz 的范围内。因此本仿真试验中采样频率取20000Hz，根据采样定律，采集的数据中包含高达10000Hz的故障信息。中压配电系统是有多条出线，是一个简单的具3出线的35kV系统。
消弧线圈的工作原理及动态消弧补偿系统的提出
2. 消弧线圈的工作原理及动态消弧补偿系统的提出 2.1 消弧线圈的工作原理 2.1.1 中性点不接地系统单相接地时的电容电流 电力线路导线间及导线与大地之间均存在分布电容，电器设备与大地之间也存在电容。对于中压配电网，由于线路长度相对于工频波长来讲要短得多，这些分布电容可以用集中参数电容代替。一般来讲，各相对地电容c b a C C C ≠≠， Φ=?+?=U C I I I C B DC 0330cos 30cos ω 这个接地电容电流由故障点流回系统，它的大小等于正常时一相对地充电电流的3倍，方向落后于A 相正常时相电压?90。 由于接地电流和接地相正常时的相电压相差?90，所以当接地电流过零时，加在弧隙两端的电源电压为最大值，因此故障点的电弧不易熄灭。当接地电容电流较大时，容易形成间歇性的弧光接地或电弧稳定接地。间歇性的弧光接地能导致危险的过电压。稳定性的弧光接地能发展成多相短路。
2.1.2 中性点不接地系统的中性点位移电压 为U B . Φ--=U jd K c ' . 1 (2-1-2) 式中 ) (1 3''2.'c b a c b a c b a c C C C R d C C C aC C a C K r R ++= ++++==ω '. ,d K c 分别称为中性点不接地电网的不对称度和阻尼率。 正常运行时因导线不对称布置所引起的电网不对称度是不高的，尤其是电缆网
络其值更小，表2-1列出了作者对67个煤矿6KV 电缆电网的测定结果，从表中可见，占实测总体85%的电网其自然不对称度小于0.54%，所以中性点电压位移较小。但是当系统中发生一相导线断线、或两相导线同一处断线、或开关动作不同步都将使故障相的对地电容减小，从而使不对称度有较大的增长，中性点的位移电压可能达到很高的数值。 2.1.3 消弧线圈的作用原理 中性点加入消弧线圈后，起到三个方面的作用，即大大减小故障点接地电流；减缓电弧熄灭瞬时故障点恢复电压的上升速度；避免由于电磁式电压互感器饱和而引发铁磁谐振。 2.1. 3.1 补偿原理 如图2-3所示系统中性点接入消弧线圈。当A 相接地时，中性点电压N U 将由零升高到相电压，于是消弧线圈中将产生电流. L I ，它的大小为 L U L U I N L ωωΦ== 其方向由故障点流回系统，较中性点的电压滞后?90，亦即较A 相正常时的相电压领先?90。此时由故障点流回系统的接地电容电流. C I 滞后正常运行时的相电压?90，所以消弧线圈电感电流和接地电容电流的方向相反。如果适当选择消弧线圈L 值的大小，使 ΦΦ===U C L U I C L L 003,31 ωωωω则： 那么通过故障点的电流将等于零。即接地电容电流C I 全部被消弧线圈的电感电流L I 所补偿，从而使得电弧自动熄灭。
消弧线圈工作原理分析
、消弧线圈的工作原理 配电系统是直接为用户生产生活提供电能支持的系统，其功能是把变电站或小型发电厂的电力输送给每一个用户，并在必要的地方转换成为适当的电压等级。国内外对于提高以可靠性和经济性为主要内容的配电网运行水平非常重视。影响配电系统运行水平的因素主要有网架结构、设备、控制策略和线路等，选择适当的中性点接地方式是最重要和最灵活的提高配电网可靠性和经济性的方法之一，因此进一步研究中性点运行方式对于提高配电系统运行水平有重要意义，中性点运行方式选择是一个重要且涉及面很广的综合技术经济问题，其方式对配电系统过电压、 可靠性、继电保护整定、电磁干扰、人身和设备安全等影响很大。 电力系统中中性点是指Y型连接的三相电，中间三相相连的一端。而电力系统中中性点接地方式主要分为中性点直接接地和中性点不直接接地或中性点经消弧线圈接地。两种接地方式各自优缺点：中性点不接地系统单相接地时，由于没有形成短路回路，流入接地点的电流是非故障相的电容电流之和，该值不大，且三相线电压不变且对称，不必切除接地相，允许继续运行，因此供电可靠性高,但其它两条完好相对地电压升到线电压，是正常时的V 3倍，因此绝缘水平要求高，增加绝缘费用，对无线通讯有一定影响。 中性点经消弧线圈接地系统单相接地时，除有中性点不接地系统的优点外，还可以减少接地电流，通过消弧线圈的感性补偿，熄灭接地电弧，但接地点的接地相容性电流为 3 倍的未接地相电容电流，随着网络的延伸，接地电流增大以致使接地电弧不能自行熄灭而引起弧光接地过电压，甚至发展成系统性事故，对无线通讯影响较大。 中性点直接接地系统单相接地时，发生单相接地时，其它两完好相对地电压不升高，因此绝缘水平要求低，可降低绝缘费用，但短路电流大，要迅速切除故障部分，对继电保护的要求高，从而供电可靠性差，对无线通讯影响不大。 随着社会经济的迅猛发展，电力系统的重要性日益凸显。因而近几年电网的安全可靠运行倍受关注。在电力系统中发生几率最大的故障类型为单相接地故障。而在发生故障后及时确定及切断线路故障则显得尤为重要 配电网中主要采用第二种中性点接地方式。但是以前以架空线路为主的配电网采
自动跟踪补偿调容式消弧线圈
自动跟踪补偿调容式消弧线圈 金黎，吴欣西安森宝电气工程有限公司摘要：自动跟踪补偿调容式消弧线圈成套装置是通过投切消弧线圈二次侧的电容器来改变其感抗的大小。对二次侧电容器进行编码，可作到宽范围，跨越式快速调节。控制器采用高速 PC104 工控机为核心，能快速，准确计算出系统对地电容电流的大小，并带有选线功能，在模拟试验和现场应用中取得了理想的效果。关键词：消弧线圈调容式自动跟踪补偿工控机Abstract: The capacitance-adjusting type of arc- suppressing coil that have the function of automatic tracking and compensating adjusts reactance by switching the capacitances of capacitors that paralleled the low voltage side of the arc-suppressing coil .Encoding to second side capacitors , the regulation may be realized speedily in the broad range with the leaping -over style. The controller adopts PC 104 embed industrial computer as the core, is able to calculate out exactly and speedily the electric current size of systematic earth capacitor and has the function of choosing fault current line. The effect of simulated test and field test of the controller is rather ideal . Key words: arc- suppress ing coil; capacita nc—djust ing type; automatic track ing and compensating; embed industrial computer 0 引言 随着国内6?66kV配电网不断扩大，电缆线路也逐年增加，使得系统对地电容电流越来越大，消弧线圈在系统中的作用也越来越重要。消弧线圈可以有效地补偿系统线路对地电容电流的大小，在发生单相接地故障时，减小了故障点的残流，达到自然熄弧的目的，避免了单相接地扩大为相间短路，降低了人身伤亡和设备损坏的可能性。 3-10KV 不直接连接发电机的系统和35KV、66KV 系统，当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式。 （1）3-10KV 钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35KV 、66KV 系统、10A。 （2）3-10KV 电缆构成系统30A。目前国内运行的消弧线圈主要有：调匝式，调气隙式，直流偏磁式等。调匝 式和调气隙都存在调节范围窄，动作缓慢。直流偏磁式虽然克服了这以缺点，但是晶闸管移相控制会给系统带来了大量的谐波污染，此外，与其他几种调感方式相比较，成本高。【1】 1 调容式消弧线圈的组成及补偿原理 1．1 调容式消弧线圈的结构组成基于电力系统对消弧线圈成套装置的要求不断提高，西安森宝电气工程有限公司独立研制了一种调容式消弧线圈成套设备，如图1 所示（虚线以下为成套装 置，虚线以上为系统）。 1# B, 2# B为Z型接地变压器的特点为零序阻抗小，一次侧设有无励磁分
消弧线圈自动补偿的应用参考文本
消弧线圈自动补偿的应用 参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
消弧线圈自动补偿的应用参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当某一 相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电 流往往比负荷电流小得多，所以称这种系统为小接地电流 系统。介绍的消弧线圈自动补偿装置，主要用于中性点不 接地的10 kV系统。10 kV系统发生单相接地故障时，接 地电流通过出线的对地电容形成回路。所以，当电网发展 到一定规模，10kV出线总长度增加，对地电容较大时，单 相接地电流就不容忽视。电网运行经验表明，当单相接地 电流大于10 A时，电弧就会使故障发展成相间故障，造成 事故跳闸。目前，根据计算和实测结果，成都地区多数变 电站的10 kV系统单相接地电流都远大于10 A，所以减少 单相接地的电容性电流已成为保证供电可靠性的一个重要
关于配电网无功补偿若干问题的探讨
关于配电网无功补偿若干问题的探讨 摘要：电网无功补偿是一项建设性的技术措施,对电网安全、优质、经济运行有重要作用。因此，本文作者结合目前人们所关注的电网无功补偿问题进行了分析和建议。 关键词：配网，无功补偿，分析 1配电网无功补偿方案比较 配电网无功补偿方案有变电所集中补偿(方式1)、配电变压器低压补偿(方式2)、配电线路固定补偿(方式3)和用电设备随机分散补偿(方式4)。 1.1变电所集中补偿 变电所集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等,主要目的是平衡输电网的无功功率,改善输电网的功率因数,提高系统终端变电所的母线电压,补偿变电所主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电所10kV母线上,因此具有易管理、方便维护等优点,但这种补偿方案对10kV配电网的降损不起作用。 为实现变电所的电压/无功综合控制,通常采用并联电容器组和变压器有载调压抽头协调调节。但大量的实际应用表明,投切过于频繁会影响电容器开关和变压器分接头的使用寿命,增大运行维护工作量,通常要限制变压器抽头调节和电容器组操作次数。采用电力电子开关控制成本比较高、开关自身功率损耗也很大,因此变电所高压电压/无功综合控制技术仍有待进一步改善。
鉴于变电所集中无功补偿对提高高压电网功率因数、维持变电所母线电压和平衡系统无功有重要作用,因此应根据负荷的增长需要、设计好变电所的无功补偿容量,运行中在保证电压合格和无功补偿效果最好的情况下,尽可能使电容器组投切开关的操作次数为最少。 1.2配电变压器低压补偿 配电变压器低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大,通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿,总补偿容量在几十至几百千乏不等。目的是提高专用变压器用户功率因数,实现无功的就地平衡,降低配电网损耗和改善用户电压质量。 配电变压器低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高、降损节能效果好。但由于配电变压器的数量多、安装地点分散,因此补偿工作的投资较大,运行维护工作量大,因此要求厂家要尽可能降低装置的成本,提高装置的可靠性。 采用接触器投切电容器的冲击电流大,影响电容器和接触器的使用寿命;用晶闸管投切电容器能解决接触器投切电容器存在的问题,但明显的缺点是装置存在晶闸管功率损耗,需要安装风扇和散热器来通风与散热,而散热器会增大装置的体积,风扇则影响装置的可靠性。 为解决这些问题,开发、研制了机电一体开关无功补偿装置。该装置采用固定补偿与分组补偿结合,以降低装置的生产成本;装置能实现分相补偿,以满足三相不平衡系统的需要。 机电开关控制使装置既有晶闸管开关的优点,又具有接触器无功率损耗的优点。几千台装置的现场运行、试验表明,机电开关补偿装置体积
10kV自动跟踪消弧线圈技术规格书资料
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目录 1. 总则 (3) 2. 规程和标准 (3) 3. 工程资料 (4) 4. 成套装置技术要求 (6) 5. 成套装置内主要部件技术要求 (7) 6. 试验和检验 (11) 7. 供货范围 (11) 8. 运输、贮存、包装 (12) 9. 技术资料和交付进度 (12) 10. 质量保证 (13) 11. 设计联络会 (14) 12. 技术服务 (14) 13. 备品备件及专用工具 (14)
1.总则 1.1本技术规格书适用于重庆市MDI一体化项目乙炔装置I中110kV总变中10kV变 电所内4套10kV自动跟踪消弧线圈补偿装置。本技术规格书提出了10kV自动跟 踪消弧线圈补偿装置的功能，设计，结构，性能, 安装和试验等方面的技术要求。 1.2本技术规格书提出的是最低限度的技术要求。并未规定所有的技术细节和使用的 标准，卖方应提供一套满足技术规格书和工业标准要求的高质量产品及其相应服 务。对国家有关安全、环保等强制性标准，必须满足其要求。 1.3如果卖方没有以书面形式对本技术规格书的条文提出异议（或差异）, 则买方认 为卖方完全接受和同意本技术规格书的要求。偏差（无论多少）都必须清楚的在 投标文件中以“对技术规格书的意见和同技术规格书的差异”为标题的专门章节 中加以详细描述。 1.4卖方须执行本技术规格书要求和工业标准。有矛盾时，按较高标准执行。本技术 规格书中未提及的内容均应满足或优于本技术规格书所列的国家标准、电力行业 标准和有关国家标准。 1.5本技术规格书仅对设备的主要规格参数进行规定，随着工程的进展，要求进一步 明确，由买方、卖方、设计单位再行召开协调会，共同商讨细节要求，并形成补 充纪要。该纪要是对本规格书的补充，作为技术规格书的一部分，与技术规格书 具有同样效力。 1.6提供设备的制造厂商已取得ISO9001质量体系的有效证书，这些设备在与本技 术规格书规定条件相同或较规定条件更为严格的条件下成功地运行了三年以上。 1.7卖方应提供一份详细的投标产品中重要外购或配套部件供应商清单及检验报告。 1.8卖方应提供投标产品中进口关键元件供应商的供货承诺函。本技术规格书未尽事 宜, 由买、卖双方协商确定。 1.9本技术规格书经买、卖双方确认后作为订货合同的技术附件, 与合同正文具有同 等的法律效力。 2.规程和标准 本次采购的设备所遵循的标准均应采用最新版本，主要遵循的标准如下 ( 但不限于
消弧线圈自动补偿的应用
消弧线圈自动补偿的应 用 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
消弧线圈自动补偿的应用采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以称这种系统为小接地电流系统。介绍的消弧线圈自动补偿装置，主要用于中性点不接地的10kV系统。10kV系统发生单相接地故障时，接地电流通过出线的对地电容形成回路。所以，当电网发展到一定规模，10kV 出线总长度增加，对地电容较大时，单相接地电流就不容忽视。电网运行经验表明，当单相接地电流大于10A时，电弧就会使故障发展成相间故障，造成事故跳闸。目前，根据计算和实测结果，成都地区多数变电站的10kV系统单相接地电流都远大于10A，所以减少单相接地的电容性电流已成为保证供电可靠性的一个重要课题。运用消弧线圈补偿容性电流，是成熟的常用方法，但固定补偿或人工调节分接头的方法显然不能很好地满足系统要求。近年来，随着计算机技术的迅速发展，应用微机控制进行消弧线圈自动补偿已成为新趋势。 1 解决方案 1．1 系统接线
利用消弧线圈补偿容性电流，就是用消弧线圈流入接地弧道的电感性电流抵消经健全相流入该处的容性电流。消弧线圈的作用有两个，一是大大减小故障点接地电流；二是减缓电弧熄灭瞬时故障点恢复电压的上升速度。消弧线圈应接于系统中性点上。变电站主变压器10kV侧采用的是三角形接线，10kV系统是没有中性点的，解决的办法是将消弧线圈接在星形接线的10kV站用接地变压器中性点上。这样，系统零序网络等效于由对地电容和消弧线圈构成的LC串联电路。为避免LC串联电路发生谐振，产生过电压，消弧线圈还串联或并联有阻尼电阻，保证中性点的位移电压Un小于15％相电压。当系统发生单相接地时，中性点流过很大电流，此时必须将阻尼电阻短接或断开。另外，接地变中性点上还装有测中性点电压Un的TV及测中性点电流的TA。 1．2 装置原理 目前，此类装置产品较多，但其原理接近，结构类似，通常的构成情况如图1所示。 中央处理机通常采用处理能力强，可靠性高的工控机，配有相关外围接口设备。提供与综合自动化设备接口，支持定值及实时状态调显。装置需要采集的模拟量及开关量主要包括接地变中性点电压及电流；消弧线圈档位、并列运行接点等。装置的主要功能是根据采集到的中性点
微电网系统中谐波和无功补偿问题的研究
学校代号10731 学号092081103001 分类号TM761 密级公开 硕士学位论文 微电网系统中谐波和无功补偿问题的研 究 学位申请人姓名张磊 培养单位电气工程与信息工程学院 导师姓名及职称党存禄教授 学科专业系统工程 研究方向电力系统谐波和无功补偿 论文提交日期
学校代号：10731 学号：092081103001 密级：公开 兰州理工大学硕士学位论文 微电网系统中谐波和无功补偿问题的研 究 学位申请人姓名：张磊 导师姓名及职称：党存禄教授 培养单位：电气工程与信息工程学院 专业名称：系统工程 论文提交日期： 论文答辩日期： 答辩委员会主席：
Research on the Problem of the Harmonic and Reactive Power Compensation in the Micro-grid System by ZHANG Lei B.E.( Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management) 2008 A thesis submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degree of Master of Engineering in Power Electronics & Power Drives in the Graduate School of Lanzhou University of Technology Professor Dang Cunlu May, 2012
消弧线圈原理及 (2)
自动控制消弧线圈 继电保护所保护四班 范永德
消弧线圈的作用 消弧线圈的作用主要是将系统的电容电流加以补偿，使接地点电 流补偿到较小的数值，防止弧光短路，保证安全供电。降低弧隙电压恢复速度，提高弧隙绝缘强度，防止电弧重燃，造成间歇性接地过电压。中性点不接地系统的特点 选择电网中性点接地方式是一个要考虑许多因素的问题，它与电压等级、单相接地短路电流数值、过电压水平、保护配置等有关。并直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的安全运行以及对通信线路的干扰。10kV中性点不接地系统(小电流接地系统)具有如下特点：当一相发生金属性接地故障时，接地相对地电位为零，其它两相对地电位比接地前升高√3倍，一般情况下，当发生单相金属性接地故障时，流过故障点的短路电流仅为全部线路接地电容电流之和其值并不大，发出接地信号，值班人员一般在2小时内选择和排除接地故障，保证连续不间断供电。 3、系统对地电容电流超标的危害 实践表明中性点不接地系统(小电流接地系统)也存在许多问题，随着电缆出线增多，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，当系统电容电流大于10A后，将带来一系列危害，具体表现如下： （1）当发生间歇弧光接地时，可能引起高达3.5倍相电压(见参考文献1)的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使小电流供电系统的可靠性这一优点大受影响。
消弧线圈的作用
消弧线圈的作用 一个电网的存在必然存在着漏电.从那里漏的电呢? 电缆对地的电 容!我们知道,我们采用的是50Hz的频率.而且在传输的过程中是没有零线的,主要的目的是为了节约成本!代替零线的自然就是大地. 三相点他们对大地的距离不一样也就是对大地的电容也不一样! 既然电容不一样,那么漏电流也不一样.漏掉的电流跑到那里去了呢? 这要取决于那条线路距离大地最近.因为漏掉的电流要跑到另外的 线路中!假如A失去电流,那么B或者C就得到电流!容性电流=A- B|A-C 线路越长容性电流就越大!容性电流越大,当发生接地的时候弧光 就不容易熄灭!通过引入消弧线圈来保证整个变电站的接地时候的电流<5A就可以消灭接地弧光!当然:引入消弧线圈后,变电站的系 统有可能是过补(电感电流大于电容电流)或者是欠补(电感电流小于电容电流)但绝对不能相同(电感电流等于电容电流)!
自动跟踪补偿调容式消弧线圈
自动跟踪补偿调容式消弧线圈 金黎，吴欣 西安森宝电气工程有限公司 摘要：自动跟踪补偿调容式消弧线圈成套装置是通过投切消弧线圈二次侧的电容器来改变其感抗的大小。对二次侧电容器进行编码，可作到宽范围，跨越式快速调节。控制器采用高速PC104工控机为核心，能快速，准确计算出系统对地电容电流的大小，并带有选线功能，在模拟试验和现场应用中取得了理想的效果。关键词：消弧线圈调容式自动跟踪补偿工控机 Abstract: The capacitance-adjusting type of arc- suppressing coil that have the function of automatic tracking and compensating adjusts reactance by switching the capacitances of capacitors that paralleled the low voltage side of the arc-suppressing coil .Encoding to second side capacitors , the regulation may be realized speedily in the broad range with the leaping -over style. The controller adopts PC 104 embed industrial computer as the core, is able to calculate out exactly and speedily the electric current size of systematic earth capacitor and has the function of choosing fault current line. The effect of simulated test and field test of the controller is rather ideal . Key words: arc- suppressing coil; capacitance–adjusting type; automatic tracking and compensating; embed industrial computer 0引言 随着国内6～66kV配电网不断扩大，电缆线路也逐年增加，使得系统对地电容电流越来越大，消弧线圈在系统中的作用也越来越重要。消弧线圈可以有效地补偿系统线路对地电容电流的大小，在发生单相接地故障时，减小了故障点的残流，达到自然熄弧的目的，避免了单相接地扩大为相间短路，降低了人身伤亡和设备损坏的可能性。 3-10KV不直接连接发电机的系统和35KV、66KV系统，当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式。 （1）3-10KV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35KV、66KV 系统、10A。 （2）3-10KV电缆构成系统30A。 目前国内运行的消弧线圈主要有：调匝式，调气隙式，直流偏磁式等。调匝式和调气隙都存在调节范围窄，动作缓慢。直流偏磁式虽然克服了这以缺点，但是晶闸管移相控制会给系统带来了大量的谐波污染，此外，与其他几种调感方式相比较，成本高。【1】 1调容式消弧线圈的组成及补偿原理 1．1 调容式消弧线圈的结构组成 基于电力系统对消弧线圈成套装置的要求不断提高，西安森宝电气工程有限公司独立研制了一种调容式消弧线圈成套设备，如图1所示（虚线以下为成套装置，虚线以上为系统）。 1＃B，2＃B为Z型接地变压器的特点为零序阻抗小，一次侧设有无励磁分
探讨配电网无功补偿技术及其应用
探讨配电网无功补偿技术及其应用 随着社会经济的发展，电能的供应和配电网络的建设受到了越来越多的重视，在电力系统当中，配电网的链接输电系统是一个枢纽。在人们对电能电量的需求越来越多并要求电能供应越来越稳定的情况下，对配电网的应用要求也就逐渐的提高。对于无功补偿在配电网中的应用来说，能够有效地提高供电质量的技术。本文针对配电网无功补偿技术的应用现状和相关的应用展开研究，对配电网无功补偿技术的原理和典型的应用模式等方面的问题进 行分析，希望能够对以后的工作提供帮助。标签：配电网络;无功补偿技术;现状与应用分析 引言： 随着工业的发展和信息技术的进步，电能已经成为人们生产和生活中不可或缺的一项能源，在电能供应的规模和性能都得到了很大的发展。在我国的配电体系中，其主要的作用就是沟通发电厂和电力用户的核心环节，也在很大程度上决定了供电的效率和质量。随着电力系统的不断完善和整体化，配电网中的电力损耗和安全稳定及自动化运行变得越来越重要，在配电网的管理技术中需要迫切的解决这一难题。 一、配电网无功补偿的技术原理 无功补偿技术是针对配电网产生的管理技术，主要是对电力损耗和电力波动的现象展开管理工作的，这项技术已经在配电网中已经得到了广泛的应用。在无功补偿技术的原理上主要是将电磁感应技术应用到其中并进行多种形式的能量转化，这样就能产生交变磁场。在核定的时间内对能量的功率进出之间达到平衡，这就是所说的无功功率，在有功功率为一定值的前提条件基础上，供电系统的功率越小，对整个系统的无功功率的要求就越高，在电网系统中，如果消耗了过多的无功功率，配额很脏中的整体电容量就会有所增加，如果这个时候在用户端缺少功率的补偿就会在电路上消耗更大的电力资源，这样也会使整个电力系统运行的效率有所减小，所以这时无功功率的补偿技术就具有重要的作用，能够为电力系统的平稳运行和供电的质量提供帮助。 二、无功补偿的工业作用 在配電系统中的无功补偿技术的实现过程中，想要真正的进行有效的无功补偿就要在技术操作上遵循一定的原则，其中具体的技术操作包括以下几点： （一）提供功率因素。 功率的价值主要表现在功率处于一定值时，无功功率得到一定的补偿后，功率因素角度就会相应的减少，这样就使功率因素的余弦值会相应的增大。这样在
电容电流危害及消弧线圈的发展
论单相接地电容电流危害及消弧线圈的发展 煤炭工业部济南设计研究院周海斌、魏岱宁 摘要：本文介绍了单相接地电容电流的危害、传统消弧线圈存在的问题以及现在国内主要的几种消弧线圈的特点。 关键词：电容电流、消弧线圈 作者简介：周海斌，男，1979年生，2001年毕业于山东科技大学电气工程系，毕业后进入济南煤炭设计院从事电气专业设计至今。通讯地址：济南市堤口路141号煤炭设计院250031 魏岱宁，男，1976年生，2000年毕业于山东工业大学工业自动化系，毕业后进入济南煤炭设计院从事电气专业设计至今。通讯地址：济南市堤口路141号煤炭设计院250031 Discussing single-phase grounding capacitance current’s damage and developing of arc arrest coil Jinan Institute of Design & Research,Ministry of Coal Industry Zhou Haibin 、Wei Daining Abstract: This text introduced the single-phase grounding capacitance current’s damage、tradition arc arrest coil existing problems and characteristics of a few primary kinds arc arrest coil. Key words: capacitance current、arc arrest coil 一、我国城乡配电网中性点接地方式的发展概况 建国初期，我国各大城市电网开始改造简化电压等级，将遗留下来的3kV、6kV配电网相继升压至10kV，解放前我国城市配电网中性点不接地、直接接地和低电阻接地方式都存在过，上海10kV电缆配电网中性点不接地、经电缆接地、经电抗接地3种方式并存运行至今，北京地区10kV系统中性点低电阻与消弧线圈并联接地，上海35kV系统中性点经消弧线圈和低电阻接地2种方式并存至今。但是，从50年代至80 年代中期，我国10(6)～66kV系统中性点，逐步改造为采用不接地或经消弧线圈接地两种方式，这种情况在原水利电力部颁发的《电力设备过电压保护设计技术规程SDJ7-79》中规定得很明确。80年代中期我国城市10kV配电网中，电缆线路增多，电容电流相继增大，而且运行方式经常变化，当电缆发生单相接地故障时间一长，往往发展成为二相短路。 二、单相接地电容电流的危害 目前我国6～35kV的电网大多采用中性点不接地的运行方式。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后，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弧光接地，则会在系统中产生最高值达3.5倍相电压的过电压，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，如果在健全相的绝缘薄弱环节造成绝缘对地击穿，将会引发成相间短路的重大事故。单相接地电容电流的危害主要体现在以下四个方面：1、产生弧光接地过电压。2、造成接地点热破坏及接地网电压升高。3、产生交流杂散电流。4、接地电弧引起瓦斯煤尘爆炸。 三、消弧线圈的作用 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。 四、传统消弧线圈存在的问题 当3—66kV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，应采用消弧线圈接地方式，通过计算电网当前脱谐度（ε = (I L- IC)/IC ·100%）与设定值的比较，决定是否调节消弧圈的分接头，过去选用的传统消弧线圈必须停电调节档位，在运行中暴露出许多问题和隐患，具体表现如下： 1 由于传统消弧线圈没有自动测量系统，不能实时测量电网对地电容电流和位移电压，当电网运行方式或电网参数变化后靠人工估算电容电流，误差很大，不能及时有效地控制残流和抑制弧光过电压，不易达到最佳补偿。 2 传统消弧线圈按电压等级的不同、电网对地电容电流大小的不同，采用的调节级数也不同，一般分
消弧线圈自动补偿的应用实用版
YF-ED-J4444 可按资料类型定义编号 消弧线圈自动补偿的应用 实用版 Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
消弧线圈自动补偿的应用实用版 提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以称这种系统为小接地电流系统。介绍的消弧线圈自动补偿装置，主要用于中性点不接地的10 kV系统。10 kV系统发生单相接地故障时，接地电流通过出线的对地电容形成回路。所以，当电网发展到一定规模，10kV出线总长度增加，对地电容较大时，单相接地电流就不容忽视。电网运行经验表明，当单相接地电流大于10 A时，电弧就会使故障发展成相间
故障，造成事故跳闸。目前，根据计算和实测结果，成都地区多数变电站的10 kV系统单相接地电流都远大于10 A，所以减少单相接地的电容性电流已成为保证供电可靠性的一个重要课题。运用消弧线圈补偿容性电流，是成熟的常用方法，但固定补偿或人工调节分接头的方法显然不能很好地满足系统要求。近年来，随着计算机技术的迅速发展，应用微机控制进行消弧线圈自动补偿已成为新趋势。 1 解决方案 1．1 系统接线 利用消弧线圈补偿容性电流，就是用消弧线圈流入接地弧道的电感性电流抵消经健全相流入该处的容性电流。消弧线圈的作用有两
变电站kV消弧线圈接地调节方式及故障处理
变电站 10kV消弧线圈接地调节方式及故障处理 随着电网规模的扩大,变电站 10kV 出线增多以及电缆的广泛使用.系统发生单相接地引起的电容电流随之增大。新颁标准规定：10kV系统(含架空线路1单相接地故障电流大于l0A而又需要在接地故障条件下运行时应采用消弧线圈接地方式。因此在变电站安装消弧线圈能减小故障点的残余电流。抑制间歇性弧光过电压及谐振过电压。对保证系统安全供电起到显著的作用。 一、变电站中性点接地方式的比较 1.1中性点不接地方式 该中性点接地方式比较经济、简便在接地电容电流较小的条件下。系统发生单相接地时的接地。电弧瞬间熄灭。系统可带故障运行2h。供电可靠性相对较高。故世界各地不少中压电网仍在采用不过在许多情况。中性点不接地仅为一种过渡方式。随着电网的发展。当接地电容电流接近或达到某一临界值(一般为10A)时，往往会因间歇电弧接地过电，接地电弧无法自动熄灭。容易发展成两相短路跳闸，导致事故范围进一步扩大。 1.2中性点经小电阻接地方式 该方式的优点是：容易检出单相接地故障线路。永久接地时切除速度快。在消除间歇电弧过电压、防止谐振过电压等方面有优势。缺点在于跳闸率高。断路器作负担重。瞬时性接地也跳闸。易造成用户短时停电。供电可靠性不高。另外，短路电流冲击对电缆绝缘造成的损伤较大。对电子通信设备的电磁干扰也比较严重。若故障不能及时跳开．电弧有可能连带烧 毁同一电缆沟里的其他相邻电缆。从而扩大事故，造成火灾。 1．3 中性点经消弧线圈接地方式 当发生单相接地时。由于消弧线圈产生的感性电流补偿了故障点的电容电流。使故障点的残流变小。从而达到自然熄弧，防止事故扩大甚至消除事故的目的运行经验表明。消弧线圈对抑制间隙性弧光过电压和铁磁谐振过电压。降低线路的事故跳闸率。减少人身伤亡及设备的损坏都有明显的作用。 综上所述，变电站理想的中性点接地方式是：采用快速动作的消弧线圈作为接地设备。对瞬时性单相接故障，能快速补偿，正确识别故障消除并迅速退出补偿。对非瞬时性单相接地故障，系统在消弧线圈补偿的同时在很短的时间 (远小于10s)内能正确判断接地线路，将故障线路切除．从而提高配电网的供电可靠性。
消弧线圈跟踪补偿及接地选线装置
一．概述 对于不同电压等级的电力系统，其中性点的接地方式是不同的，根据我国国情，我国6~66KV配电系统中主要采用小电流接地运行方式。为了有效防止系统弧光接地，消除接地故障，提高供电质量，按照国家对过电压保护设计规范新规程规定，电网电容电流超过10A时，均应安装消弧线圈装置。由于中性点经消弧线圈接地的电力系统接地电流小，其对附近的通信干扰小也是这种接地方式的一个优点。 以前我国电网普遍采用手动调匝式消弧线圈，由于不能实时监测电网的电容电流，其主要缺陷表现在以下两个方面： （1）调节不方便，需要装置退出运行才能进行调节。 （2）判断困难，无法对系统运行状态做出准确判断，因此很难保证失谐度和中性点位移电压满足要求。 随着微电子技术的飞速发展及广泛应用，消弧线圈装置自应用于电力系统以来，也有了较大的发展。目前国内生产的消弧线圈装置主要有以下几种：调隙式消弧线圈装置、调匝式消弧线圈装置、调励磁式消弧线圈装置等。以上几种装置均能实现自动跟踪调谐，但还有其不足之处。如调节速度慢、故障率高、容易引入谐振源、二次系统电源结构复杂等不足之处。同时由于上述各装置均采用单片机控制系统，其运行可靠性不高，且信息记忆和管理功能差。此外，上述各成套装置调节范围小，不能达到全面调节，其调节范围在消弧线圈最大电流的30%~100%。 电力系统出现单相接地故障后，如何准确地选出接地线路一直是个难题，尤其是中性点经消弧线圈接地的系统更为困难。因此，高压电网接地故障后，如何快速准确地选出接地线路也是上述各装置无法解决的难题。 我公司最新研制生产的ACHC系列调容式消弧线圈装置采用先进的PC104工控机系统，总线式结构，彩色液晶屏汉字显示，具有运行稳定可靠、显示直观，抗干扰能力强等特点，同时系统具有完善的参数设置及信息查询功能。该系统克服了以前各消弧线圈装置调节范围小的缺陷，能够进行全面调节。 该装置采用残流增量法和有功功率法等先进算法，对高压接地线路进行选线，选线准确、迅速。
并联电容器对电力系统无功补偿和电压调节问题的探讨
并联电容器对电力系统无功补偿及电压调节问题的探讨 马文成 摘要：变电站并联电容器可以对电网的无功功率进行集中补偿。通过对无功功率的合理补偿，从而达到调节电压、使系统经济和稳定运行。但在实际运行中，往往由于设计原因，无功负荷的分布不可预见性等因素导致变电站母线并联电容器不能合理的补偿无功和调节电压。下面就某站10kV 母线并联电容器运行中存在的问题加以分析和探讨。 关键词：并联电容器、无功补偿、电压调节 某变电站电压等级为110/35/10kV ，两台主变容量分别为25000kVA 和20000kVA 的有载调压变压器，正常时20000kVA 变压器运行，另一台主变热备用，10kV Ⅰ、Ⅱ段母线经分段开关联成单母运行。10kV Ⅱ段母线装var 36003600102K TBB -成套电容器装置，电容器型号为：W BFFH 31180023114?-?--密集型电容器，每组容量为var 1800K ，两组共3600var K ，其额定电流为89A ，串联电抗器型号为11012--CKGKL 的空芯电抗器，额定电抗率为1%。 1 运行中存在的问题 该站自2000年投运以来，因10kV 母线并联电容器的补偿容量不合理致使电容器不能正常投入运行，因此，10kV 母线输送的无功负荷不能实现就地补偿，从而不利于电网运行的经济性和稳定性。 1.1 影响并联电容器投入运行的因素： 1.1.1 并联电容器投入时补偿容量过剩 图例分析如下： 25003000 3500 4000 4500 5000 5500 2月1月3月4月5月6月7月8月9月10月t 800 900 1000 1100 1200 700有功（kw ） 无功（kvar ） 图 A 10kV 母线2011 年平均有功、无功负荷曲线图 上图数据为该站10kV 母线2011年有功、无功负荷平均值，从图中可以看出，10kV 母线年输送无功负荷最大值为1500var K ，最小值为500 var K ，平均值为1000var K 。若
变电站无功补偿及消弧线圈计算
变电站无功补偿及消弧线圈计算 无功补偿容量 根据无功就地平衡的原则以及变电站容量规模情况，补偿容量应满足变压器在最大负荷时所需的无功功率。 1)变压器所需补偿容量 按50MVA 变压器参数：空载电流Io%为0.73%，高低压阻抗= 16%，变压器安全运行负载80%，功率因数0.98计算，变压器本身所需补偿容量为： Q=Se 2Ie 1002Ud(%)Im +Se 100I0% Q ：主变压器需要补偿的最大容性无功量（kVar ） Ud(%):需要进行补偿的变压器一侧的阻抗电压百分值 Ie:变压器需要补偿一侧的额定电流值（A ） Im:母线装设补偿装置后，通过变压器需要补偿一侧的最大负荷电流值（A ） I0%：变压器空载电流百分值（%） Se ：变压器需要补偿一侧的额定容量（kVA ） 将数值代入上式经计算可得 Q=5485kVar 2)负载所需补偿容量 参照电网实际运行数据，在变电站电容器退出运行时，平均负荷功率因数约为0.94，经计算按阻抗补偿后功率因数为0.964。根据电网要求，按设计补偿系统功率因数达到0.98计算，从0.964补偿到0.98，根据《设计手册》P.477表9-8查得：每kW 有功功率所需的补偿容量为0.085 kVar/kW ，故所需补偿的容性无功量为Qcf,m= Se ×0.98×80%×0.085=3332 kVar 。 合计变压器和负载所需的补偿容量为8817kVar 。 故10kV 电容器按每台变压器配2×5000kVar 考虑，终期共配6×5000kVar ，可以满足需求。
在并联电容器装置的各组电容器中按通常情况选择串接6%的串联电抗器。 结论：每台变压器配置2×5000kVar补偿电容(分2组)可以满足要求。消弧线圈 本工程采用10kV自动跟踪补偿装置。 按照公式Q＝K*IC*Ue/√3计算消弧线圈的容量。 K：系数，过补偿取1.35 Ue：电网的额定电压。 IC：电网的电容电流。 按10kV出线全都是电缆出线，终期共有3×12回出线，如以单台主变压器计算：按每回电缆型号YJV22-8.7/15-3*240，供电半径3公里考虑，同时考虑用户侧电缆长度，预计建成后单台主变的10kV出线电缆长度约为60公里，电缆线路的电容电流可按下式估算： IC＝（95+1.44*S）/（2200+0.23*S）* Ue*L S：电缆截面 L：电缆线路长度 （其它符号含义与上同） 经计算：IC＝（95+1.44*240）/（2200+0.23*240）* 10kV*60km ＝117.2A 再考虑变电站增加的接地电容电流，10kV部分查表得：附加16% 最终的接地电容电流为IC*（1+16%）＝136.0A ∴Q＝1.35*136.0A*10kV/√3 ＝1060kVA 再考虑变电站接地变容量160kVA，因此单台主变压器的自动跟踪补偿装置容量宜选择1250kVA（其中包括160kVA的所用变）。 结论：变电站10kV出线全部为电缆线路，每台变压器宜选择总容量为1250kVA 的自动跟踪补偿装置，其中包含所用变容量160kVA，消弧线圈容量1100kVA，可以满足变电站运行的需要。