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消弧線圈自動跟蹤補償裝置分析儀

時間：2022-09-18

中試控股技術研究院魯工為您講解：消弧線圈自動跟蹤補償裝置分析儀

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30多年專業制造：ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀

消弧線圈成套裝置目前已經普遍應用于各大變電站、電廠等配電現場。消弧線圈的作用就是在系統發生單相接地故障時，補償系統電容電流，從而抑制過電壓的產生。系統正常運行時，消弧線圈經阻尼電阻接地，防止系統諧振的發生，系統發生單相接地故障時，阻尼電阻的分壓使壓敏電阻動作并通過自觸發方式將其旁路晶閘管觸發導通，使得消弧線圈直接接地，起到補償作用，可見旁路晶閘管是否可靠動作直接決定了消弧線圈的補償作用。
10kV或者35kV系統發生單相接地故障時，消弧線圈能否起到補償作用，直接決定于旁路晶閘管能否可靠觸發導通，同時消弧線圈控制器計算精度及發出調檔指令正確與否也直接決定了消弧線圈的補償性能。
目前消弧線圈在出廠、安裝及投運后都缺乏對整個消弧線圈成套裝置綜合性能評估的技術手段。針對上述現狀，中試控股在充分研究消弧線圈運行原理及控制器工作原理的基礎上并結合大量實驗數據據及現場經驗總結研發了集晶閘管動作特性測試及消弧線圈裝置特性測試等多種功能于一體的多功能高精度測試儀器—ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀，儀器為一體化結構，操作簡單，便于攜帶。

ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀簡介
消弧線圈成套裝置目前已經普遍應用于各大變電站、電廠等配電現場。消弧線圈的作用就是在系統發生單相接地故障時，補償系統電容電流，從而抑制過電壓的產生。系統正常運行時，消弧線圈經阻尼電阻接地，防止系統諧振的發生，系統發生單相接地故障時，阻尼電阻的分壓使壓敏電阻動作并通過自觸發方式將其旁路晶閘管觸發導通，使得消弧線圈直接接地，起到補償作用，可見旁路晶閘管是否可靠動作直接決定了消弧線圈的補償作用。
10kV或者35kV系統發生單相接地故障時，消弧線圈能否起到補償作用，直接決定于旁路晶閘管能否可靠觸發導通，同時消弧線圈控制器計算精度及發出調檔指令正確與否也直接決定了消弧線圈的補償性能。
目前消弧線圈在出廠、安裝及投運后都缺乏對整個消弧線圈成套裝置綜合性能評估的技術手段。針對上述現狀，中試控股在充分研究消弧線圈運行原理及控制器工作原理的基礎上并結合大量實驗數據據及現場經驗總結研發了集晶閘管動作特性測試及消弧線圈裝置特性測試等多種功能于一體的多功能高精度測試儀器—ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀，儀器為一體化結構，操作簡單，便于攜帶。

ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀特點
1、全觸摸超大8寸彩色液晶顯示
操作簡單，儀器配備了高端全觸控式8寸彩色液晶顯示屏，超大顯示界面所有操作步驟中文菜單顯示，每一步都非常清晰明了，操作人員不需要額外的專業培訓就能使用，是目前非常理想的智能型測量設備。
2、實時顯示電壓波形
晶閘管動作特性測試時，中試控股儀器能夠實時顯示儀器輸出和晶閘管上的電壓波形。試驗人員從波形圖上就能夠非常清楚的判斷出晶閘管的動作。
3、自動手動兩種測試模式
晶閘管動作特性測試時，儀器能夠提供自動和手動兩種測試模式。自動模式能夠快速準確找到晶閘管的動作閾值。手動模式方便試驗人員仔細觀察晶閘管動作時的電壓波形變化。
4、3C0調節范圍大
消諧裝置特性試驗時，3C0電容的調節范圍非常廣，可以從10uF到100uF，足以滿足絕大部分試驗現場的需求。
5、一體化結構，體積小、重量輕
儀器內部高度集成化，中試控股為試驗提供了一種最為簡單便捷的試驗手段。

ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀技術參數
1、使用條件 -20℃ ~ 50℃ RH＜80%
2、工作電源 AC 220V±10%
3、晶閘管測試電壓范圍 0-800V
分辨率 0.1V
精度 ±（1%讀數+0.5V）
4、晶閘管動特性測試能夠實時顯示電壓波形
5、晶閘管動特性測試能夠提供自動和手動兩種模式
6、消諧裝置測試電壓范圍 40V
分辨率 0.1V
精度 ±（1%讀數+0.5V）
7、消諧裝置測試電流范圍 0-2000mA
電容電流范圍：200A，級差20A
分辨率 0.1mA
精度 ±（1%讀數+0.2mA）
8、3C0電容調節范圍 10uF-100uF
9、主機外型尺寸 320（L）×270（W）×140（H）
10、主機重量 6kg（不含測試線/中試控股）

ZSXH-V消弧線圈成套裝置綜合測試儀（圖片）

什么是消弧線圈
消弧線圈顧名思意就是滅弧的，早期采用人工調匝式固定補償的消弧線圈，稱為固定補償系統。消弧線圈屬于動芯式結構消弧線圈廣泛用于lOkV-6kV級的諧振接地系統。由于變電所的無油化傾向，因此35kV以下的消弧線圈現很多是干式澆注型。
消弧線圈的作用是當電網發生單相接地故障后，故障點流過電容電流，消弧線圈提供電感電流進行補償，使故障點電流降至10A以下，有利于防止弧光過零后重燃，達到滅弧的目的，降低高幅值過電壓出現的幾率，防止事故進一步擴大。

當消弧線圈正確調諧時，中試控股不僅可以有效的減少產生弧光接地過電壓的機率，還可以有效的抑制過電壓的輻值，同時也最大限度的減小了故障點熱破壞作用及接地網的電壓等。所謂正確調諧，即電感電流接地或等于電容電流，工程上用脫諧度V來描述調諧程度V=（IC-IL）/IC

消弧線圈是一種帶鐵芯的電感線圈。
它接于變壓器(或發電機)的中性點與大地之間，構成消弧線圈接地系統。正常運行時，消弧線圈中無電流通過。而當電網受到雷擊或發生單相電弧性接地時，中性點電位將上升到相電壓，這時流經消弧線圈的電感性電流與單相接地的電容性故障電流相互抵消，使故障電流得到補償，補償后的殘余電流變得很小，不足以維持電弧，從而自行熄滅。這樣，就可使接地迅速消除而不致引起過電壓。

消弧線圈放電時間多少
當補償系統發生單相接地時，中試控股消弧線圈繼續運行時間一般不宜超過2h。
為擴大補償電流調節范圍，有載調節消弧線圈檔位設置為9～18檔，補償電流比例可達5：1。調節檔位增多，縮小了間隔電流差值，提高了補償精度，脫諧度小于±5%，殘流小于5A。
控制器實時對電力系統的相關檢測參數進行采樣計算，出現單相接地故障時，微機控制器能在10ms內快速反應故障，并做出相應的處理，對故障的響應由“秒”級提高到“毫秒”級。
國內一般消弧線圈有載開關調整時間為12～15秒，我們采用獨特的“切換技術”使有載調節時間改進為6～7秒，使調整速度提高一倍，此改進在國內接地補償裝置響應時間上，處于領先水平，真正實現了實時跟蹤的高速度。
控制器采用80C196或PLC或工控機控制為核心（供用戶選用），運算速度快，集成度高，抗干擾能力強，多路采集輸入信號和輸出指令全面隔離，出口雙地址控制。杜絕干擾而引起的測量誤差、誤動作。
軟件系統實現受干擾自動重入，重要數據采用冗余校驗及BCH碼校驗，干擾引起的數據混亂可自動恢復，徹底解決了“死機”問題。

消弧線圈與滅弧線圈的區別?
消弧線圈是一種帶鐵芯的電感線圈。它接于變壓器（或發電機）的中性點與大地之間，構成消弧線圈接地系統。正常運行時，消弧線圈中無電流通過。而當電網受到雷擊或發生單相電弧性接地時，中性點電位將上升到相電壓，這時流經消弧線圈的電感性電流與單相接地的電容性故障電流相互抵消，使故障電流得到補償，補償后的殘余電流變得很小，不足以維持電弧，從而自行熄滅。中試控股這樣，就可使接地迅速消除而不致引起過電壓。
滅弧室是盆狀的,底部有孔,動觸頭在孔中穿過,與靜觸頭接觸形成導電通路.滅弧室、靜觸頭和動觸桿上都有銅鎢合金,滅弧室外有滅弧線圈.當動觸桿和靜觸頭分開即分閘操作時電弧會馬上轉移到滅弧室內,電流流過線圈,在滅弧室內建立磁場.磁場垂直于電弧,使電弧在滅弧室中快速旋轉,把電弧拉長,靠六氟化硫氣體使電弧在電流過零點時熄滅.其特點為：
(1)電弧被磁場控制在滅弧室內,不會把其他部件燒壞.
(2)電弧的高速旋轉使滅弧室燒損不集中在一個部位,使用壽命增長.
(3)電流大時,滅弧能力強,電流小時,能力小.不產生截流現象.
(4)為使在電流過零點時仍具有較強的滅弧能力,中試控股在設計上使磁場和電流有一定相位差,保證電流過零點時可靠熄滅.
(5)滅弧室結構簡單,體積小,可使開關體積縮小,制造方便,成本低.
消弧線圈是用于供電系統對地電容電流超過5A時，系統單相接地擬制接地電流，使其產生的接地弧光盡快消失，特別是高壓電纜單相接地時的弧光，它會造成絕緣破壞，相間短路跳閘。
滅弧線圈顧名思義就是消除開關操作時所產生的弧光。

調匝式消弧線圈是指的什么，是不是分調匝式和不調匝式的
調匝式消弧線圈該裝置屬于隨動式補償系統，它同調氣隙式的唯一區別是動芯式消弧線圈用有載調匝式消弧線圈取代，這種消弧線圈是用原先的人工調匝消弧線圈改造而成，即采用有載調節開關改變工作繞組的匝數，達到調節電感的目的。
其工作方式同調氣隙式完全相同，也是采用串聯電阻限制諧振過電壓。該裝置同調氣隙式相比，消除了消弧線圈的高噪音，但是卻犧牲了補償效果，消弧線圈不能連續調節，只能離散的分檔調節，補償效果差，并且同樣具有過電壓水平高。
電網中原有方向型接地選線裝置不能使用及串聯的電阻存在爆炸的危險等缺點，另外該裝置比較零亂，它由四部分設備組成（接地變壓器，消弧線圈、電阻箱、控制柜），安裝施工比較復雜。
調匝式消弧線圈在電網正常運行時，通過實時測量流過消弧線圈電流的幅值，計算出電網當前方式下的對地電容電流，根據預先設定的最小殘流值，由控制器調節有載調壓分接頭到所需要的補償檔位。當發生接地故障后，補償接地時的電容電流，使故障點的殘流可以限制在設定的范圍之內。

當10kV系統發生單相接地故障后，由于系統允許兩相短時運行一段時間，10kV母線PT的開口三角電壓上升至相電壓，同時接地變中性點上的電壓互感器1YH0會測量到一個接近相電壓的電壓值，這兩個電壓值都會送入消弧線圈控制器中作為系統接地的判據。
此外，中性點末端的電流互感器1LH0測量到的中性點電流能提高控制器判斷系統接地的靈敏度。裝置判斷系統發生接地后，中試控股通過采集各條10kV饋線零序CT所測量到的零序電流，選出發生接地的線路。
系統正常運行時，圖中1ZNX中的阻尼電阻并接于消弧線圈二次側起到消耗能量降低過電壓幅值、降低中性點偏移電壓與避開諧振點的作用。但阻尼電阻的存在會減小流過故障點的電流，對裝置能否準確識別接地故障線路影響很大。
為了提高選線準確性，當系統發生單相接地故障后，此套裝置通過一個快速繼電器斷開與阻尼電阻串接的常閉節點，將阻尼電阻立即切除進入補償狀態。
當接地時間到達選線啟動預設時間時，短時間（200ms左右）投入阻尼電阻改變補償的電流，比較變化前后各線路零序電流的變化量，從而選出接地線路。

調氣隙式
調氣隙式屬于隨動式補償系統。其消弧線圈屬于動芯式結構，通過移動鐵芯改變磁路磁阻達到連續調節電感的目的。然而其調整只能在低電壓或無電壓情況下進行，其電感調整范圍上下限之比為2.5倍。控制系統的電網正常運行情況下將消弧線圈調整至全補償附近，將約100歐電阻串聯在消弧線圈上。用來限制串聯諧振過電壓，使穩態過電壓數值在允許范圍內（中性點電位升高小于15%的相電壓）。當發生單相接地后，必須在0.2S內將電阻短接實現最佳補償，否則電阻有爆炸的危險。該產品的主要缺點主要有四條：
1、工作噪音大，可靠性差
動芯式消弧線圈由于其結構有上下運動部件，當高電壓實施其上后，振動噪音很大，而且隨著使用時間的增長，內部越來越松動，噪音越來越大。串聯電阻約3KW，100Ω。當補償電流為50A時，需要250KW容量的電阻才能長期工作，所以在接地后，必須迅速切除電阻，否則有爆炸的危險。這就影響到整個裝置的可靠性。
2、調節精度差
由于氣隙微小的變化都能造成電感較大的變化，電機通過機械部件調氣隙的精度遠遠不夠。用液壓調節成本太高
3、過電壓水平高
在電網正常運行時，中試控股消弧線圈處于全補償狀態或接近全補償狀態，雖有串聯諧振電阻將穩態諧振過電壓限制在允許范圍內，但是電網中的各種擾動（大電機投切，非同期合閘，非全相合閘等），使得其瞬態過電壓危害較為嚴重。
4、功率方向型單相接地選線裝置不能繼續使用
安裝該產品后，電網中原有的功率方向型單相接地選線裝置不能繼續使用
調匝式
該裝置屬于隨動式補償系統，它同調氣隙式的唯一區別是動芯式消弧線圈用有載調匝式消弧線圈取代，這種消弧線圈是用原先的人工調匝消弧線圈改造而成，即采用有載調節開關改變工作繞組的匝數，達到調節電感的目的。其工作方式同調氣隙式完全相同，也是采用串聯電阻限制諧振過電壓。該裝置同調氣隙式相比，消除了消弧線圈的高噪音，但是卻犧牲了補償效果，消弧線圈不能連續調節，只能離散的分檔調節，補償效果差，并且同樣具有過電壓水平高，電網中原有方向型接地選線裝置不能使用及串聯的電阻存在爆炸的危險等缺點，另外該裝置比較零亂，它由四部分設備組成（接地變壓器，消弧線圈、電阻箱、控制柜），中試控股安裝施工比較復雜。
調匝式消弧線圈在電網正常運行時，通過實時測量流過消弧線圈電流的幅值，計算出電網當前方式下的對地電容電流，根據預先設定的最小殘流值，由控制器調節有載調壓分接頭到所需要的補償檔位。當發生接地故障后，補償接地時的電容電流，使故障點的殘流可以限制在設定的范圍之內。
調容式
主要是在消弧線圈的二次側并聯若干組用可控硅（或真空開關）通斷的電容器，用來調節二次側電容的容抗值。根據阻抗折算原理，調節二次側容抗值，即可以達到改變一次側電感電流的要求。
調可控硅式
調可控硅式消弧線圈是把高短路阻抗變壓器的一次繞組作為工作繞組接入配電網中性點，二次繞組作為控制繞組由2個反向連接的可控硅短接，調節可控硅的導通角由0～180°之間變化，使可控硅的等效阻抗在無窮大至零之間變化，輸出的補償電流就可在零至額定值之間得到連續無極調節。可控硅工作在與電感串聯的無電容電路中，其工況既無反峰電壓的威脅，又無電流突變的沖擊，因此可靠性得到保障。其特點如下：
（1）利用可控硅技術，補償電流在0～100%額定電流范圍內連續無級調節，實現大范圍精確補償，還適應了配電網不同發展時期對其容量的不同需要。
（2）利用短路阻抗作為工作阻抗，伏安特性在0～110%UN范圍內保持極佳的線性度，因而可以實現精確補償。
（3）該消弧線圈屬于隨調式，不需要裝設阻尼電阻，也不會出現串聯諧振，既提高了運行的可靠性，又簡化了設備。
（4）發生單相接地故障后該消弧線圈最快5ms內輸出補償電流，中試控股從而抑制弧光，防止因弧光引起空氣電離而造成相間短路；同時它能有效消除相隔時間很短的連續多次的單相接地故障。
（5）成套裝置無傳動、轉動機構，可靠性高，噪音低，運行維護簡單。
偏磁式
偏磁式消弧線圈不是采用限制串聯諧振過電壓的方法。偏磁式消弧線圈采用交流線圈內布置一個磁化鐵芯段，通過改變施加直流勵磁電流的大小，改變鐵芯的磁導，從而達到改變消弧線圈電抗值的目的。即在電網正常運行時，不施加勵磁電流，將消弧線圈調諧到遠離諧振點的狀態，但實時檢測電網電容電流的大小，當電網發生單相接地后，瞬時（約20ms）調節消弧線圈實施最佳補償。

有關消弧線圈的工作原理
作用原理
消弧線圈的作用是當電網發生單相接地故障后，提供一電感電流，補償接地電容電流，使接地電流減小，也使得故障相接地電弧兩端的恢復電壓速度降低，達到熄滅電弧的目的。
消弧線圈控制器
當消弧線圈正確調諧時，不僅可以有效的減少產生弧光接地過電壓的機率，還可以有效的抑制過電壓的輻值，同時也最大限度的減小了故障點熱破壞作用及接地網的電壓等。所謂正確調諧，即電感電流接地或等于電容電流，工程上用脫諧度V來描述調諧程度
V=（IC-IL）/IC
當V=0時，稱為全補償，當V>0時為欠補償,V<0時為過補償。從發揮消弧線圈的作用上來看，脫諧度的絕對值越小越好，最好是處于全補償狀態，即調至諧振點上。但是在電網正常運行時，小脫諧度的消弧線圈將產生各種諧振過電壓。如煤礦6KV電網，當消弧線圈處于全補償狀態時，電網正常穩態運行情況下其中性點位移電壓是未補償電網的10~25倍，這就是通常所說的串聯諧振過電壓。除此之外，中試控股電網的各種操作（如大電機的投入，斷路器的非同期合閘等）都可能產生危險的過電壓，所以電網正常運行時，或發生單相接地故障以外的其它故障時，小脫諧度的消弧線圈給電網帶來的不是安全因素而是危害。綜上所述，當電網未發生單相接地故障時，希望消弧線圈的脫諧度越大越好，最好是退出運行。