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 消弧消諧選線及過電壓保護綜合裝置

XHG消弧消諧選線及過電壓保護綜合裝置適用於3～35中壓電力系統，該產品廣氾適用於3～35KV中性點不接地、中性點經消弧線圈接地或中性點經高阻接地的電力系統，能對上述系統中的各類過電壓加以限制，有效地提高了上述系統的運行安全性及供電可靠性。

一、      現行消弧技術概述

長期以來，我國3～35KV(含66KV)的電網大多採用中性點不接地的運行方式。此類電網在發生單相接地時，非故障相的對地電壓將升高到線電壓（UL），但系統的線電壓保持不變，所以我國國家標準規定，3~35KV(66KV)的電網在發生單相接地故障后允許短時間帶故障運行，因而這類電網的各類電氣設備，如變壓器、電壓/電流互感器、斷路器、線路等一次設備的對地絕緣水平，都應滿足長期承受線電壓而不損坏的要求。

傳統觀念認為，3~35KV(含66KV)電網屬於中低壓的變壓配電網，此類電網中的內部過電壓的絕對值不高，所以危及電網絕緣安全水平的主要因素不是內部過電壓，而是大氣過電壓（即雷電過電壓），因而長期以來採取的過電壓保護措施僅是以防止大氣過電壓對設備的侵害。主要技術措施僅限於裝設各類避雷器，避雷器的放電電壓為相電壓的4倍以上，按躲過內部過電壓設計，因而僅對保護雷電侵害有效，對於內部過電壓不起任何保護作用。

然而，運行經驗証明，當這類電網發展到一定規模時，內部過電壓，特別是電網發生單相間歇性弧光接地時產生的弧光接地過電壓及特殊條件下產生的鐵磁諧振過電壓已成為這類電網設備安全運行的一大威脅，其中以單相弧光接地過電壓最為嚴重。

隨着我國對城市及農村電網的大規模技術改造，城市、農村的配電網必定向電纜化發展，系統對地電容電流在逐漸增大，弧光接地過電壓問題也日夜嚴重起來。為了解決上述問題，不少電網採用了諧振接地方式，即在電網中性點裝設消弧線圈，當系統發生單相弧光接地時，利用消弧線圈產生的感性電流對故障點電容電流進行補償，使流經故障點殘流減小，從而達到自然熄弧。運行經驗表明，雖然消弧線圈對抑制間歇性弧光接地過電壓有一定作用，但在使用中也發現消弧線圈存在的一些問題。

(1)       由於電網運行方式的多樣化及弧光接地點的隨機性，消弧線圈要對電容電流進行有效補償確有難度，且消弧線圈僅僅補償了工頻電容電流，而實際通過接地點的電流不僅有工頻電容電流，而且包含大量的高頻電流及阻性電流，嚴重時僅高頻電流及阻性電流就可以維持電弧的持續燃燒。

(2)       當電網發生斷線、非全相、同杆線路的電容耦合等非接地故障，使電網的不對稱電壓升高，可能導致消弧線圈的自動調節控制器誤判電網發生接地而動作，這時將會在電網中產生很高的中性點位移電壓，造成系統中一相或兩相電壓升高很多，以致損坏電網中的其它設備。

(3)       消弧線圈體積大，組件多，成本高，安裝所占場地較大，運行維護複雜。

(4)       隨着電網的擴大，消弧線圈也要隨之更換，不利於電網的遠景規劃。

目前國外對3～35KV電網採取中性點直接接地的方式，國內也有少數地區採取了經小電阻接地的方式，雖然抑制了弧光接地過電壓，克服了消弧線圈存在的問題，但卻犧牲了對用戶供電的可靠性。這種系統發生單相接地時，人為增加短路電流使斷路器動作，不論負荷性質及重要性，一律切除故障線路而且也不能分辨出金屬性或弧光接地。使並不存在弧光接地過電壓危害的金屬性接地故障線路也被切除，擴大了停電範圍和時間。由於加大了故障電流，對於弧光接地則加劇了故障點的燒損。

二、裝置的基本功能及特點

1.       能將系統的大氣過電壓和操作過電壓限制到較低的電壓水平，保証了電網及電氣設備的絕緣安全。

2.       裝置動作速度快，可在30ms~40ms之內動作，能快速消除間歇性弧光及穩定性弧光接地故障，抑制弧光接地過電壓，防止事故進一步擴大，降低線路的事故跳閘率。

3.       能夠快速、有效地消除系統的諧振過電壓，防止長時間諧振過電壓對系統絕緣破坏，防止諧振過電壓對電網中裝設的避雷器及小感性負載的損傷。

4.       裝置動作后，允許200A的電容電流連續通過至少2小時以上，用戶可以在完成轉移負荷的倒閘操作之後再處理故障線路。

5.       能夠準確查找單相接地故障線路，對防止事故的進一步擴大，對減輕運行和維護人員的工作量有重要意義。

6.       由裝置的工作原理可知，其限制過電壓的機理與電網對地電容電流的大小無關，因而其保護性能不隨不隨電網運行方式的改變而改變，大小電網均可使用，電網擴容也沒有影響。

7.       本裝置中的電壓互感器可以向計量儀表和繼電保護等裝置提供系統的電壓信號，能夠替代常規的PT櫃。

8.       能夠測量系統的單相接地電容電流。

9.       裝置設備簡單，體積小，安裝、調試方便，即使用變電站，同樣適用於發電廠的高壓廠用電系統；既適用於新建站，也適用於老電站的改造。

10.   性價比高，相對於消弧線圈系統而言，性能價格比很高。

三、  裝置主要組成部件及其功能

XHG消弧消諧選線及過電壓保護綜合裝置組成原理如圖1所示，其主要有以下六個部件組成：

1.大容量ZNO非線性元件組成的組合式過電壓保護器FRD-V2

FRD-V2是一種特殊的高能容的氧化鋅過電壓保護器，與一般的氧化鋅避雷器（MOA）相比，具有以下優點：

(1)       FRD-V2組合式過電壓保護器採用的是大能容的ZNO非線性電阻和放電間隙相組合的結構，由於間隙元件與ZNO閥片的配合，解決了保護器的荷電率及工頻老化問題。

(2)       FRD-V2組合式過電壓保護器的衝擊係數為1，各種電壓波形下的放電電壓值相等，不受過電壓波形影響，過電壓保護值準確，保護性能優良。

(3)       FRD-V2組合式過電壓保護器採用四星型接法，可將相間過電壓大大降低，與常規避雷器相比，相間過電壓降低了60-70%，保護可靠性大大提高。

FRD-V2組合式過電壓保護器是本裝置中限制各類過電壓的第一器件，主要用來限制大氣過電壓和操作過電壓。

2.可分相控制的高壓真空接觸器（KA-KC）

這是一種特殊的高壓真空交流接觸器，其三相分體，各相一端分別接至母線，另一端接地。正常運行時真空開關處於斷開狀態，受微機控制器控制而動作，各相之間閉鎖，當其中任一相閉合使該相母線接地后，其他兩相中的任何一相絕對不會動作閉合。

KA-KC的作用是，當系統發生弧光接地時，使其由不穩定的弧光接地故障轉變成穩定的金屬性接地，從而保護了系統中的設備。