《变配电工二》PPT课件.ppt

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1、变配电工变配电工于庆明于庆明山东煤炭技术学院山东煤炭技术学院二二O一一年元月一一年元月煤矿电网中性点运行方式煤矿电网中性点运行方式及高压选择性漏电保护及高压选择性漏电保护山东煤炭技术学院山东煤炭技术学院二二O一一年元月一一年元月中性点运行方式中性点运行方式单单相接地的危害相接地的危害电电容容电电流的治理流的治理选择选择性漏性漏电电保保护护主要内容主要内容一一 电网中性点运行方式电网中性点运行方式v中性点的运行方式指的是中性点与大中性点的运行方式指的是中性点与大地之间的连接关系。地之间的连接关系。v中性点运行方式的选择主要取决于单中性点运行方式的选择主要取决于单相接地时电气设备的绝缘要求及供电相

2、接地时电气设备的绝缘要求及供电可靠性。可靠性。v中性点运行方式的不同，直接影响到中性点运行方式的不同，直接影响到安全和经济问题，需要进行综合比较安全和经济问题，需要进行综合比较分析。分析。1 中性点运行方式的种类 大接地电流系统大接地电流系统 1）直接接地，又称为有效接地）直接接地，又称为有效接地 2）经低阻接地）经低阻接地 小接地电流系统小接地电流系统 1）不接地，又称为中性点绝缘）不接地，又称为中性点绝缘 2）经消弧线圈接地）经消弧线圈接地 3）经高阻接地）经高阻接地中性点运行方式的种中性点运行方式的种类类关于煤关于煤矿电矿电网中性点运行方式的网中性点运行方式的规规定定煤煤矿矿安全安全规规

3、程第程第443条条规规定：定：严严禁禁井下配井下配电变压电变压器中性点直接接地。器中性点直接接地。严严禁禁由地面中性点直接接地的由地面中性点直接接地的变压变压器或器或发电发电机直机直接向井下供接向井下供电电。我国、我国、苏联苏联、西德等国井下采用中性点不、西德等国井下采用中性点不接地系接地系统统；其它国家，如英国采用中性点；其它国家，如英国采用中性点经经高高电电阻接地的系阻接地的系统统或其它或其它类类型的接地系型的接地系统统。我国煤我国煤矿矿地面地面变电变电所一般采用所一般采用中性点不接中性点不接地系地系统统或或中性点中性点经经消弧消弧线线圈接地的系圈接地的系统统。2 中性点不接地方式中性点不

4、接地方式v主要特点主要特点：单相接地电流小：单相接地电流小v适用范围适用范围：3-10kV电网。因为在这类电网中，电网。因为在这类电网中，发生单相接地故障的比例很大。采用中性点发生单相接地故障的比例很大。采用中性点不接地方式可以减少单相接地电流，从而减不接地方式可以减少单相接地电流，从而减轻其危害。轻其危害。v分分 析析：单相接地电流，单相接地时的各相：单相接地电流，单相接地时的各相对地电压对地电压中性点不接地方式-正常运行1.三相对称，没有电流三相对称，没有电流在地中流过。在地中流过。2.中性点对地电位为中性点对地电位为03.各相对地电压等于相各相对地电压等于相电压。电压。4.其中其中C为电

5、网对地电为电网对地电容（高压电网忽略电容（高压电网忽略电网对地绝缘电阻网对地绝缘电阻R）中性点不接地方式单相接地当发生金属性接地时，接地当发生金属性接地时，接地故障相对地电压为零。故障相对地电压为零。中性点对地的电压上升到相中性点对地的电压上升到相电压，且与接地相的电源电电压，且与接地相的电源电压相位相反。压相位相反。非故障相对地电压由相电压非故障相对地电压由相电压升高为线电压。升高为线电压。三相的线电压仍保持对称且三相的线电压仍保持对称且大小不变，对电力用户接于大小不变，对电力用户接于线电压的设备的工作并无影线电压的设备的工作并无影响，无须立即中断对用户供响，无须立即中断对用户供电。电。单相

6、接地电流，等于正常运单相接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流的三行时一相对地电容电流的三倍，为容性电流。倍，为容性电流。中性点不接地方式-单相接地电流电网模型：假设电网三相对称，忽略电网对地绝缘电网模型：假设电网三相对称，忽略电网对地绝缘电阻，只考虑电网对地电容。电阻，只考虑电网对地电容。电网正常时：三相电压对称，三相经对地电容流入电网正常时：三相电压对称，三相经对地电容流入大地的电流相量和为零大地的电流相量和为零，即没有电流在地中流动。即没有电流在地中流动。各相对地电压等于相电压。各相对地电压等于相电压。发生单相接地时，接地相对地电压为零，而非故障发生单相接地时，接地相对地电压为零，而非

7、故障相对地电压变为线电压。因而容易造成两相短路。相对地电压变为线电压。因而容易造成两相短路。单相接地电流单相接地电流单相接地故障对电网的影响n单相接地时，由于线电压保持不变，使负荷电流不单相接地时，由于线电压保持不变，使负荷电流不变，电力用户能继续工作，提高了供电可靠性。变，电力用户能继续工作，提高了供电可靠性。n由于接地点的电弧或者由此产生的过电压可能引起由于接地点的电弧或者由此产生的过电压可能引起故障扩大，发展成为多相接地故障。故障扩大，发展成为多相接地故障。n非故障相电压升高到线电压，所以在这种系统中，非故障相电压升高到线电压，所以在这种系统中，电气设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考

8、虑电气设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考虑设计，从而相应地增加了投资。设计，从而相应地增加了投资。n在中性点不接地系统中，应装设交流绝缘监察装置，在中性点不接地系统中，应装设交流绝缘监察装置，当发生单相接地故障时，立即发出信号。规程规定：当发生单相接地故障时，立即发出信号。规程规定：系统发生单相接地时，继续运行的时间不得超过系统发生单相接地时，继续运行的时间不得超过2h，并要加强监视。并要加强监视。v由于煤矿井下巷道狭窄，空气潮湿，电气设备和电由于煤矿井下巷道狭窄，空气潮湿，电气设备和电缆的绝缘容易受潮，电缆也可能遭受脱落的岩石和缆的绝缘容易受潮，电缆也可能遭受脱落的岩石和煤块砸坏，甚至被

9、移动的机器设备等挤压。从而造煤块砸坏，甚至被移动的机器设备等挤压。从而造成漏电和接地事故。据有关的统计资料记载，在此成漏电和接地事故。据有关的统计资料记载，在此情况下，情况下，80%以上的电气短路故障都属于单相漏电以上的电气短路故障都属于单相漏电和接地事故。和接地事故。v单相漏电和接地故障，有可能带来巨大的危害，如单相漏电和接地故障，有可能带来巨大的危害，如引起人身触电，瓦斯煤尘爆炸和电气雷管先期爆发引起人身触电，瓦斯煤尘爆炸和电气雷管先期爆发事故，对通讯、控制线路产生电磁干扰。此外，单事故，对通讯、控制线路产生电磁干扰。此外，单相间歇性电弧接地还有可能产生过电压。线路对地相间歇性电弧接地还有

10、可能产生过电压。线路对地电容与电感元件之间也有可能引起铁磁谐振过电压，电容与电感元件之间也有可能引起铁磁谐振过电压，使那些绝缘薄弱环节相继击穿。同时，单相接地电使那些绝缘薄弱环节相继击穿。同时，单相接地电弧又可能进一步烧坏相间绝缘。所有这些都有可能弧又可能进一步烧坏相间绝缘。所有这些都有可能造成相间短路，引起电缆放炮或电气设备烧毁等严造成相间短路，引起电缆放炮或电气设备烧毁等严重事故。重事故。单单相接地相接地对对煤煤矿矿的危害的危害 适用范围v单相接地电流与电网电压和电网对地电容有关。单相接地电流与电网电压和电网对地电容有关。v对于短距离、电压较低的输电线路，因对地电容小，对于短距离、电压较低

11、的输电线路，因对地电容小，接地电流小，瞬时性故障往往能自动消除，故对电网接地电流小，瞬时性故障往往能自动消除，故对电网的危害小，对通讯线路的干扰小。对于高压、长距离的危害小，对通讯线路的干扰小。对于高压、长距离输电线路，单相接地电流一般较大，在接地处容易发输电线路，单相接地电流一般较大，在接地处容易发生电弧周期性的熄灭与重燃，出现间歇电弧，引起电生电弧周期性的熄灭与重燃，出现间歇电弧，引起电网产生高频振荡，形成过电压，可能击穿设备绝缘，网产生高频振荡，形成过电压，可能击穿设备绝缘，造成短路故障。为了避免发生间歇电弧，要求造成短路故障。为了避免发生间歇电弧，要求6-10kV电网单相接地电流小于电

12、网单相接地电流小于20A。v因此，中性点不接地方式电缆供电距离比较长的煤矿因此，中性点不接地方式电缆供电距离比较长的煤矿不适宜。不适宜。v煤矿安全规程第煤矿安全规程第457条规定：条规定：矿井高压电网，必须采取措施限制单相接矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过地电容电流不超过20A。地面变电所和井下中央变电所的高压馈电地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装

13、置。置。v中性点不接地的高压电网，接地电流主要成中性点不接地的高压电网，接地电流主要成分为电容电流，而矿井电网供电主要采用电分为电容电流，而矿井电网供电主要采用电缆线路，其对地电容大，造成单相接地电流缆线路，其对地电容大，造成单相接地电流大。大。v单相接地电流过大可能引起电气火灾和电雷单相接地电流过大可能引起电气火灾和电雷管超前引爆等事故；管超前引爆等事故；v规程规定接地网上任一保护接地点的接地电规程规定接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过阻值不得超过2欧姆，为保证在发生单相接欧姆，为保证在发生单相接地故障时产生的接地电压不超过安全电压系地故障时产生的接地电压不超过安全电压系列的最高值列

14、的最高值42V，则单相接地电流应限制在，则单相接地电流应限制在21A以下，故规程规定高压电网的单相接地以下，故规程规定高压电网的单相接地电容电流不超过电容电流不超过20A；457条规定的含义条规定的含义电网对地电容电流的测量电网对地电容电流的测量v直接接地测量很危险，对电网有冲击和损坏。直接接地测量很危险，对电网有冲击和损坏。v经电容接地测量也较危险，电容需要最后放经电容接地测量也较危险，电容需要最后放电。测量方法：停电后在某一相并入电容并电。测量方法：停电后在某一相并入电容并接地，送电后测量电容电压接地，送电后测量电容电压U2，已知电网相，已知电网相电压电压U1和并联电容和并联电容C1，电网

15、电容，电网电容C=C1*(U1-U2)/U2。v经电阻接地比较安全，测量也很准确。方法经电阻接地比较安全，测量也很准确。方法是首先使一出线停电，然后将某一相经电阻是首先使一出线停电，然后将某一相经电阻接地，最后送电。测量电网中性点对地电压接地，最后送电。测量电网中性点对地电压和流过电阻的电流，根据公式算出电网对地和流过电阻的电流，根据公式算出电网对地电容电流。电容电流。3 单相接地电容电流的治理单相接地电容电流的治理限制限制单单相接地相接地电电容容电电流的方法主要有：流的方法主要有：改改变变系系统统运行方式运行方式缩缩小系小系统规统规模模改改变变中性点接地方式中性点接地方式采用接地分流装置采用

16、接地分流装置 改改变变系系统统运行方式：运行方式：该该方法一般将系方法一般将系统统运行方式运行方式由并列运行改由并列运行改为为分列运行，相当于将分列运行，相当于将6kV大系大系统统分分为为2个或多个小系个或多个小系统统，一般适用于，一般适用于电电网网规规模不大，且从模不大，且从经济经济上考上考虑虑具具备备分列运行条件的系分列运行条件的系统统。缩缩小系小系统规统规模：模：该该方法采用方法采用6kV隔离隔离变压变压器，将器，将6kV大系大系统统从根本上分隔从根本上分隔为为多个接地小系多个接地小系统统，该该方方法因法因为为采用采用6kV隔离隔离变压变压器，造价器，造价较较高，高，损损耗加大，耗加大，

17、且系且系统统的运行方式不灵活，同的运行方式不灵活，同时时会造成系会造成系统统构造复构造复杂杂化。化。治理方法综述 采用接地分流装置：采用接地分流装置：接地分流装置从接地分流装置从严严格格意意义义上上讲讲并非一种完善的治理方案，它的主要并非一种完善的治理方案，它的主要作用作用仅仅是在是在发发生生单单相相电电弧接地弧接地时时，利用并，利用并联联分分流原理，将不可控的接地点流原理，将不可控的接地点变为实变为实接地点，使接地点，使故障接地点的故障接地点的电电弧熄弧熄灭灭，但系，但系统单统单相接地相接地电电容容电电流流值值并未减小；分流装置并未减小；分流装置对对系系统发统发生金属性生金属性接地不起作用，

18、接地不起作用，对电对电容容电电流危害的治理流危害的治理仅仅起到起到部分作用；因此部分作用；因此该该方法不符合煤方法不符合煤矿矿安全安全规规程程要求，同要求，同时该时该方法安全性方法安全性较较差，不建差，不建议议采用。采用。治理方法综述治理方法综述不符合煤炭安全不符合煤炭安全规规程的要求；程的要求；接地点的接地点的电电流很流很难难控制在治理要控制在治理要求达到的残流求达到的残流5A以下以下；选线选线困困难难；对对抑制抑制间间歇性歇性电电弧接地弧接地过电压过电压效果差效果差 会使非故障相会使非故障相电压电压无无论论在在发发生何种生何种接地故障接地故障时时都上升都上升为线电压为线电压，对电对电缆绝缘

19、缆绝缘构成威构成威胁胁；接地分流装置接地分流装置鉴鉴相相错误时错误时，容易造，容易造成事故成事故扩扩大大。治理方法综述 改改变变中性点接地方式：中性点接地方式：即将中性点不接即将中性点不接地系地系统统改造改造为为中性点中性点经经消弧消弧线线圈接地系圈接地系统统，利用消弧利用消弧线线圈圈产产生的生的电电感感电电流抵消系流抵消系统统的的单单相接地相接地电电容容电电流，从根本上使接地故障点的流，从根本上使接地故障点的接地接地电电流减小。随着技流减小。随着技术术的的发发展，目前自展，目前自动动跟踪跟踪补偿补偿消弧消弧线线圈技圈技术术已已经经成熟，将中性点成熟，将中性点接地方式由中性点不接地改造接地方式

20、由中性点不接地改造为为中性点中性点经经消消弧弧线线圈接地是治理圈接地是治理电电容容电电流超流超标标的最有效解的最有效解决方法。决方法。4 中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地v原理：单相接地电流主要是电容电流。如果能够在原理：单相接地电流主要是电容电流。如果能够在发生单相接地时部分或全部抵消掉电容电流，则单发生单相接地时部分或全部抵消掉电容电流，则单相接地电流将大减小。方法就是在中性点处加入消相接地电流将大减小。方法就是在中性点处加入消弧线圈。弧线圈。v消弧线圈的工作原理：消弧线圈是一个具有铁芯的消弧线圈的工作原理：消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，线圈的电阻很小（消耗功率小），可调电

21、感线圈，线圈的电阻很小（消耗功率小），电抗很大（保证对地绝缘水平），电抗值可用改变电抗很大（保证对地绝缘水平），电抗值可用改变线圈的匝数来调节。线圈的匝数来调节。v发生单相接地故障时，通过消弧线圈使接地处流过发生单相接地故障时，通过消弧线圈使接地处流过一个与容性接地电流相反的感性电流，从而减小、一个与容性接地电流相反的感性电流，从而减小、甚至抵消接地电流，消除接地电弧引发的问题，提甚至抵消接地电流，消除接地电弧引发的问题，提高供电可靠性。高供电可靠性。中性点经消弧线圈接地情况中性点经消弧线圈接地情况中性点经消弧线圈接地时电流向量图中性点经消弧线圈接地时电流向量图v电容接地电流电容接地电流v消弧

22、线圈流过的电流消弧线圈流过的电流v完全补偿的条件完全补偿的条件v即有：即有：消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式v完全补偿完全补偿v消弧线圈提供的电感电流等于接地电容电流，接地处电流为消弧线圈提供的电感电流等于接地电容电流，接地处电流为0。v易满足谐振条件，形成串联谐振，产生过电压。易满足谐振条件，形成串联谐振，产生过电压。v欠补偿欠补偿v电感电流小于接地电容电流，单相接地时接地电流为容性。电感电流小于接地电容电流，单相接地时接地电流为容性。v因线路停电或系统频率降低等原因使接地电流减少，可能出因线路停电或系统频率降低等原因使接地电流减少，可能出现完全补偿。故一般也不采用。现完全补偿。故一般也

23、不采用。v过补偿过补偿v电感电流大于接地电流，单相接地电流为感性。电感电流大于接地电流，单相接地电流为感性。v过补偿方式在电网中得到广泛使用。但过补偿程度要合适过补偿方式在电网中得到广泛使用。但过补偿程度要合适.v自动跟踪补偿自动跟踪补偿v 单片机或微机控制单片机或微机控制中性点经消弧线圈接地系统的适用范围中性点经消弧线圈接地系统的适用范围中性点经消弧线圈接地系统与不接地系统同中性点经消弧线圈接地系统与不接地系统同样有着在发生单相接地故障时，可继续供电样有着在发生单相接地故障时，可继续供电2小时，提高供电可靠性小时，提高供电可靠性.电气设备和线路的对地绝缘应按线电压考虑电气设备和线路的对地绝缘

24、应按线电压考虑.中性点经消弧线圈接地后，能有效地减少单中性点经消弧线圈接地后，能有效地减少单相接地故障时接地处的电流，迅速熄灭接地相接地故障时接地处的电流，迅速熄灭接地处电弧，防止间歇性电弧接地时所产生的过处电弧，防止间歇性电弧接地时所产生的过电压，故广泛应用在不适合采用中性点不接电压，故广泛应用在不适合采用中性点不接地的地的3-35kV系统。系统。自动跟踪补偿的消弧线圈可以实时自动跟踪补偿的消弧线圈可以实时跟踪电网系统单相接地电容电流变化情跟踪电网系统单相接地电容电流变化情况，调节出不同的感性电流进行补偿，况，调节出不同的感性电流进行补偿，高压电网单相接地电流主要是电容电流，高压电网单相接地

25、电流主要是电容电流，因此可使故障点的单相接地电流减小到因此可使故障点的单相接地电流减小到最小。最小。自自动动跟踪跟踪补偿补偿消弧消弧线线圈原理圈原理单相接地电流的计算：单相接地电流的计算：中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时如上页图中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时如上页图所示所示(A相接地相接地)，图中，图中L为消弧线圈电感，为消弧线圈电感，r1、r2、r3分别表示分别表示各相对地的分布绝缘电阻，各相对地的分布绝缘电阻，C1、C2、C3分别表示各相对地的分分别表示各相对地的分布电容；仍设布电容；仍设r1r2r3r，C1C2C3C，由前面的分析，由前面的分析可知电网的单相接地电流

26、为：可知电网的单相接地电流为：从上式中可以看出：当电网中性点经消弧线圈接地后，单相从上式中可以看出：当电网中性点经消弧线圈接地后，单相接地电流将大大降低，特别是当接地电流将大大降低，特别是当IL=IC时，单相接地电流时，单相接地电流IC仅为很小仅为很小的有功电流的有功电流Ir。可以看出，消弧线圈仅在电网发生接地故障时起作。可以看出，消弧线圈仅在电网发生接地故障时起作用。因当电网中无接地故障正常运行时，电网中性点对地电位接用。因当电网中无接地故障正常运行时，电网中性点对地电位接近于零，消弧线圈中自然就不会有电感电流近于零，消弧线圈中自然就不会有电感电流IL流过。故此时与中性流过。故此时与中性点不

27、接地系统的正常运行情况相似。点不接地系统的正常运行情况相似。为了讨论问题的方便，引入使用消弧线圈时的两为了讨论问题的方便，引入使用消弧线圈时的两个参数：个参数：（a）消弧线圈补偿状态的脱谐度）消弧线圈补偿状态的脱谐度，定义为，定义为 （b）电电网的阻尼率网的阻尼率d，定，定义为电义为电网的网的单单相接地相接地电电流有功分量与流有功分量与单单相接地相接地电电容容电电流之比，即：流之比，即：可可见见，在忽略消弧，在忽略消弧线线圈圈电电阻影响的情况下，阻影响的情况下，补补偿电偿电网的阻尼率与中性点不接地系网的阻尼率与中性点不接地系统统一一样样。v根据前面分析，可知：根据前面分析，可知：v(1)当当0

28、，称消弧线圈处于全补偿状态，此时，称消弧线圈处于全补偿状态，此时Ic=IL；IE最最小，全部为电阻性电流。小，全部为电阻性电流。v(2)当当 0，称消弧线圈处于欠补偿状态，此时，称消弧线圈处于欠补偿状态，此时IcIL；IE以以电容性为主。电容性为主。v(3)当当 0，称消弧线圈处于过补偿状态，此时，称消弧线圈处于过补偿状态，此时IcIL；IE为为感性电流。感性电流。中性点经消弧线圈接地系统的接地电流、电压相量图中性点经消弧线圈接地系统的接地电流、电压相量图(a)全补偿；全补偿；(b)欠补偿；欠补偿；(c)过补偿；过补偿；自动跟踪补偿消弧线圈分类自动跟踪补偿消弧线圈分类按调节原理：按调节原理：预

29、调式：预调式：是指电网无接地故障情况下，消弧线圈预先是指电网无接地故障情况下，消弧线圈预先自动调谐到合理补偿位置。一般需加装阻尼电阻，以自动调谐到合理补偿位置。一般需加装阻尼电阻，以保证中性点位移电压不大于额定相电压的保证中性点位移电压不大于额定相电压的15。随调式：随调式：是指电网无接地故障情况下，消弧线圈处于是指电网无接地故障情况下，消弧线圈处于欠补偿状态，在电网发生单相接地故障时，消弧线圈欠补偿状态，在电网发生单相接地故障时，消弧线圈自动调谐到合理补偿位置。不需阻尼电阻，但接地瞬自动调谐到合理补偿位置。不需阻尼电阻，但接地瞬间无法达到全补偿。间无法达到全补偿。按调节方法：按调节方法：有档

30、调节：有档调节：调节精度低，残流大，一般有调匝式、调调节精度低，残流大，一般有调匝式、调容式。容式。无级调节：无级调节：调节精度高，残流小，一般有调感式、偏调节精度高，残流小，一般有调感式、偏磁式。磁式。常用的自动跟踪补偿消弧线圈形式：常用的自动跟踪补偿消弧线圈形式：v调匝式调匝式v调气隙式（动铁式）调气隙式（动铁式）v偏磁式（直流助磁式）偏磁式（直流助磁式）v磁阀式磁阀式v调容式调容式v调感式调感式调匝式调匝式 利用有载开关调节消弧线圈上设置的若干利用有载开关调节消弧线圈上设置的若干分接头，实现电感量的有级调整。分接头，实现电感量的有级调整。v 所需设备：接地变压器、抽头式消弧线圈、所需设备

31、：接地变压器、抽头式消弧线圈、高压有载开关、阻尼电阻箱、壳体、控制柜。高压有载开关、阻尼电阻箱、壳体、控制柜。v 调节方式：有档调节、预调式。调节方式：有档调节、预调式。v 优点：容量大。优点：容量大。v 缺点：有档调节、调节精度低、调节速度缺点：有档调节、调节精度低、调节速度慢。慢。调气隙式调气隙式 改变磁路中的气隙长度实现电感量的连改变磁路中的气隙长度实现电感量的连续可调。续可调。v 所需设备：接地变压器、可调气隙消弧线所需设备：接地变压器、可调气隙消弧线圈、电动机及其机械传动部件、阻尼电阻箱、圈、电动机及其机械传动部件、阻尼电阻箱、开关柜壳体。开关柜壳体。v 调节方式：无级调节、预调式。

32、调节方式：无级调节、预调式。v 优点：连续无级可调。优点：连续无级可调。v 缺点：要求采用精密的机械传动部件，响缺点：要求采用精密的机械传动部件，响应速度慢、噪声大、机构易失灵。应速度慢、噪声大、机构易失灵。该类型基本已经淘汰！该类型基本已经淘汰！偏磁式偏磁式 通过改变铁芯磁化段磁路上的直流助磁通过改变铁芯磁化段磁路上的直流助磁磁通大小来调节交流等值磁导以实现电感的磁通大小来调节交流等值磁导以实现电感的连续可调。连续可调。v 所需设备：接地变压器、可助磁消弧线圈、所需设备：接地变压器、可助磁消弧线圈、控制柜（含直流助磁回路）壳体。控制柜（含直流助磁回路）壳体。v 调节方式：无级调节、随调式。调

33、节方式：无级调节、随调式。v 优点：连续无级可调。优点：连续无级可调。v 缺点：随调式、需外部直流电源、响应时缺点：随调式、需外部直流电源、响应时间一般大于间一般大于20ms、维护量大。、维护量大。磁阀式磁阀式 利用自耦励磁技术控制铁心的饱和程度，利用自耦励磁技术控制铁心的饱和程度，实现对补偿电流的连续调节。实现对补偿电流的连续调节。v 所需设备：接地变压器、磁阀式消弧线圈、所需设备：接地变压器、磁阀式消弧线圈、控制柜壳体。控制柜壳体。v 调节方式：无级调节、随调式。调节方式：无级调节、随调式。v 优点：连续无级可调。优点：连续无级可调。v 缺点：随调式、响应时间一般大于缺点：随调式、响应时间

34、一般大于20ms、调节原理复杂、易发生故障。调节原理复杂、易发生故障。调容式调容式 采用改变消弧线圈二次侧低压电容电流采用改变消弧线圈二次侧低压电容电流的方法来调节消弧线圈的电感电流。的方法来调节消弧线圈的电感电流。v 所需设备：三相五柱消弧线圈、多组电容所需设备：三相五柱消弧线圈、多组电容器、阻尼电阻箱、控制柜、壳体。器、阻尼电阻箱、控制柜、壳体。v 调节方式：有档调节、预调式。调节方式：有档调节、预调式。v 优点：调节范围大。优点：调节范围大。v 缺点：有档调节、调节精度低、占用设备缺点：有档调节、调节精度低、占用设备多、维护量大、故障扩大可能性大。多、维护量大、故障扩大可能性大。调感式调

35、感式 采用改变消弧线圈二次侧低压电感电流采用改变消弧线圈二次侧低压电感电流的方法来调节消弧线圈的电感电流。以实现的方法来调节消弧线圈的电感电流。以实现电感的连续可调。电感的连续可调。v 所需设备：三相五柱消弧线圈、电抗器、所需设备：三相五柱消弧线圈、电抗器、阻尼电阻箱、壳体。阻尼电阻箱、壳体。v 调节方式：无级调节、预调节。调节方式：无级调节、预调节。v 优点：连续无级可调、调节精度高。优点：连续无级可调、调节精度高。v 缺点：单体容量超过缺点：单体容量超过80A，体积过大。，体积过大。返回返回返回返回XBSG系列自动跟踪补偿消弧线圈介绍系列自动跟踪补偿消弧线圈介绍 XBSG系列自动跟踪补偿消

36、弧线圈是中国矿业大学电气安系列自动跟踪补偿消弧线圈是中国矿业大学电气安全与智能电气研究所在国家全与智能电气研究所在国家“七五七五”攻关项目研究基础上自主攻关项目研究基础上自主开发的产品，申请了三相五柱式消弧线圈专利，并获得煤炭部开发的产品，申请了三相五柱式消弧线圈专利，并获得煤炭部二等奖、教育部三等奖等荣誉，由徐州和纬信电科技有限公司二等奖、教育部三等奖等荣誉，由徐州和纬信电科技有限公司独家生产，现已得到广泛应用。独家生产，现已得到广泛应用。该系列消弧线圈采用该系列消弧线圈采用预调式预调式调节原理，调节原理，调感式无级调感式无级调节方调节方法，干式法，干式H级绝缘结构，单柜室内安装。级绝缘结构

37、，单柜室内安装。构成：三相五柱干式消构成：三相五柱干式消弧线圈弧线圈1台、低压电抗台、低压电抗器器2台、阻尼电阻箱台、阻尼电阻箱1台、台、控制器控制器1台、控制器附台、控制器附件件1套、高压开关柜壳套、高压开关柜壳体及附件体及附件1套。套。型号含义型号含义 工作原理工作原理工作原理工作原理XBSG系列消弧线圈工作原理图系列消弧线圈工作原理图L：三相五柱消弧线圈；：三相五柱消弧线圈；L1、L2：低压电抗器；：低压电抗器；RL:阻尼电阻阻尼电阻 SCR1SCR4:可控硅；可控硅；KM：低压交流接触器主触点：低压交流接触器主触点 工作原理：工作原理：三相五柱消弧线圈将消弧线圈固定补偿部分与接地三相五

38、柱消弧线圈将消弧线圈固定补偿部分与接地变压器合二为一，电网无接地故障时相当于接地变变压器合二为一，电网无接地故障时相当于接地变压器，有接地故障发生时，相当于接地变压器与固压器，有接地故障发生时，相当于接地变压器与固定补偿电感。定补偿电感。通过调整三相五柱消弧线圈边柱磁路气隙的大小，通过调整三相五柱消弧线圈边柱磁路气隙的大小，即可调节固定补偿电感电流大小（即可调节固定补偿电感电流大小（520A）。）。通过可控硅接通低压电抗器通过可控硅接通低压电抗器L1、L2，调整可控硅，调整可控硅的导通角，即可调节副边电感电流的大小，从而改的导通角，即可调节副边电感电流的大小，从而改变原边的电感电流，实现消弧线

39、圈电感电流对电网变原边的电感电流，实现消弧线圈电感电流对电网对地电容电流的自动跟踪补偿。对地电容电流的自动跟踪补偿。二次线圈上还经过交流接触器的接点二次线圈上还经过交流接触器的接点KM接通一阻尼接通一阻尼电阻电阻RL，限制谐振过电压，抑制铁磁谐振过电压。，限制谐振过电压，抑制铁磁谐振过电压。XBSGXBSG系列消弧线圈成套装置技术特点系列消弧线圈成套装置技术特点系列消弧线圈成套装置技术特点系列消弧线圈成套装置技术特点 预调式、无级调感式调节；预调式、无级调感式调节；消消弧弧线线圈圈采采用用三三相相五五柱柱结结构构，将将消消弧弧线线圈圈和和接接地地变变压压器器合合二二为为一，一，H级绝缘、单柜室

40、内安装；级绝缘、单柜室内安装；二二次次调调感感式式自自动动跟跟踪踪补补偿偿，无无机机械械传传动动部部分分，响响应应速速度度快快，调调节精度高，残流小；节精度高，残流小；采采用用预预调调节节技技术术可可时时刻刻跟跟踪踪显显示示电电网网电电容容电电流流值值，且且对对电电网网无无注入谐波污染；注入谐波污染；采采用用高高性性能能控控制制器器，具具有有电电网网电电容容电电流流值值、电电网网电电压压、零零序序电电压压值值测测量量功功能能，具具有有自自动动或或手手动动运运行行方方式式、补补偿偿脱脱谐谐度度或或档档位位、通通道道精精度度等等整整定定功功能能，具具有有补补偿偿、故故障障等等参参数数追追忆忆功功能

41、能，具具有有零零序过压、过流、五防闭锁、短路等序过压、过流、五防闭锁、短路等保护功能保护功能。具具有有RS232、RS485通通信信接接口口，便便于于接接入入变变电电站站综综合合自自动动化系统，可实现遥控、遥测、遥信、遥调。化系统，可实现遥控、遥测、遥信、遥调。XBSG系列消弧线圈成套装置技术参数系列消弧线圈成套装置技术参数v额定电压为额定电压为610kV。v额定电流为额定电流为40A；50A；60A；70A。v电感电流调节范围：电感电流调节范围：1040A；2050A；2060A；3070A或用户要求。或用户要求。v控制部分工作电源：控制部分工作电源：DC220V10。v开关柜柜型：开关柜柜

42、型：GG1A、KGNv安装柜柜型：安装柜柜型：KYN28A、KYN18、KYN10JYN2、定制柜等。、定制柜等。KYN28KYN28柜型柜型柜型柜型定制柜型定制柜型定制柜型定制柜型GG1AGG1A柜型柜型柜型柜型KGN KGN 柜型柜型柜型柜型JYN2 JYN2 柜型柜型柜型柜型1、问题的提出、问题的提出v煤矿安全规程第煤矿安全规程第457条规定：条规定：地面变电所和井下中央变电所的高压地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保有选择性的单相接地保护装置护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设须装设有选择性的动

43、作于跳闸的单相接地保有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置护装置。井下低压馈电线必须装设检漏保护装置井下低压馈电线必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。漏电的馈电线路。二二 高压选择性漏电保护高压选择性漏电保护2、单相接地分析、单相接地分析 首首先先分分析析一一下下电电网网发发生生单单相相接接地地（包包括括直直接接接接地地和和经经一一过过渡渡电电阻阻接接地地）故故障障时时，电电网网零零序序电电压压及及零零序序电电流流的的分分布布情情况。况。v中中性性点点不不接接地地电电网网发发生生单单相相经经电电阻阻接接地地等等效效电电

44、路路如如上上页页图图所所示示，由由于于A相相对对地地经经电电阻阻RE接接地地（RE=0为为直直接接接接地地），破破坏坏了了原原电电网网对对地地阻阻抗抗的的对对称称性性，使使电电源源的的中中性性点点对对地地电电压压不不再再为为零零，假假设设中中性性点点对对地地电电压压为为UN，并并忽忽略略线线路路的的阻阻抗抗，则则电电网每相对地电压为：网每相对地电压为：v通过每相对地电容通过每相对地电容C和接地电阻和接地电阻RE的电流之和为零，即：的电流之和为零，即：v根据对称分量法的原理，实际上根据对称分量法的原理，实际上UN就是零序电压就是零序电压U0，则：，则：由由于于只只有有零零序序电电流流可可以以流流

45、入入大大地地，和和接接地地故故障障点点构构成成回回路路，总总的的零零序序电电流流之之和和就就等等于于流流过过接接地地电电阻阻的的电电流流IE，方方向向相相反反。上上页页图图是是将将电电网网所所有有支支路路的的对对地地电电容容用用集集中中的的电电容容表表示示，而而我我们们更更关关心心的的是是每每条条支支路路零零序序电电流流及及其其方方向向，下下图图为为电电网网发发生生单单相相接地故障时的零序等效电路。接地故障时的零序等效电路。单相接地故障时的零序等效网络及其相量图单相接地故障时的零序等效网络及其相量图a)零序等效网络零序等效网络 b)相量图相量图 从从图图中可以看出，流中可以看出，流过过故障支路

46、零序故障支路零序电电流互感器（流互感器（LH1）的零序）的零序电电流是所有非流是所有非故障支路零序故障支路零序电电流之和，方向是由支路指流之和，方向是由支路指向母向母线线，流，流过过非故障支路零序非故障支路零序电电流互感器流互感器（LH2、LH3）的零序）的零序电电流就是本支路的流就是本支路的零序零序电电流，方向是由母流，方向是由母线线指向支路。指向支路。目前目前610kV电网的接地保护多采用零电网的接地保护多采用零序电流、零序无功功率方向等的保护原理。序电流、零序无功功率方向等的保护原理。其中零序电流原理是基于故障线路零序其中零序电流原理是基于故障线路零序电流大于非故障线路零序电流的特点，区

47、分电流大于非故障线路零序电流的特点，区分出故障和非故障元件，从而构成接地保护。出故障和非故障元件，从而构成接地保护。零序无功功率方向原理是利用故障线路零序无功功率方向原理是利用故障线路零序电流（线路流向母线）滞后零序电压零序电流（线路流向母线）滞后零序电压90 、非故障线路零序电流（母线流向线路）超、非故障线路零序电流（母线流向线路）超前零序电压前零序电压90 的特点来实现。由于这一原理的特点来实现。由于这一原理对零序电流的大小要求降低，使之在实际电对零序电流的大小要求降低，使之在实际电网中得到广泛应用，但其对零序电流互感器网中得到广泛应用，但其对零序电流互感器的角特性要求较高。的角特性要求较

48、高。00v对中性点不接地电网的，显然，通过零序电流的大小和方向对中性点不接地电网的，显然，通过零序电流的大小和方向是很容易区分故障支路和非故障支路的，即流过故障支路零是很容易区分故障支路和非故障支路的，即流过故障支路零序电流互感器的零序电流大于流过非故障支路零序电流互感序电流互感器的零序电流大于流过非故障支路零序电流互感器的零序电流，方向正好相反。器的零序电流，方向正好相反。v中性点经消弧线圈接地的电网发生单相接地故障，就相当于中性点经消弧线圈接地的电网发生单相接地故障，就相当于流过流过故障支路故障支路零序电流互感器的零序电流中增加了一电感性零序电流互感器的零序电流中增加了一电感性电流，方向由

49、支路指向母线，其矢量关系（过补偿）如下图电流，方向由支路指向母线，其矢量关系（过补偿）如下图所示。所示。从矢量从矢量图图可看出，由于消弧可看出，由于消弧线线圈圈电电感感电电流的流的加入，使流加入，使流过过故障支路零序故障支路零序电电流互感器的流互感器的电电流性流性质变质变得不确定。即此得不确定。即此时时流流过过故障支路零序故障支路零序电电流互流互感器的感器的电电流由原来的流由原来的电电容性容性电电流流变变成：成：电电感性感性电电流（流（过补偿过补偿）或者）或者电电容性容性电电流但幅流但幅值值减小（欠减小（欠补补偿偿）或者）或者电电阻性阻性电电流（即非故障支路流（即非故障支路对对地地绝缘电绝缘电

50、阻阻电电流之和，全流之和，全补偿补偿）。）。显显然，用前面的零序然，用前面的零序电电流原理、零序流原理、零序电电流功流功率方向原理来区率方向原理来区别别故障支路与非故障支路是不行故障支路与非故障支路是不行的，的，给给接地保接地保护带护带来困来困难难。3、其他类型的接地保护原理、其他类型的接地保护原理（1）首半波保护原理）首半波保护原理 解决中性点经消弧线圈接地电网的接地保护问题，可利解决中性点经消弧线圈接地电网的接地保护问题，可利用接地故障发生瞬间的用接地故障发生瞬间的暂态电流暂态电流来实现接地保护，即首半波来实现接地保护，即首半波原理。该原理是基于接地故障发生在相电压接近最大值瞬间原理。该原