消弧线圈自动跟踪补偿装置分析仪-中试控股

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消弧线圈自动跟踪补偿装置分析仪

时间：2022-09-18

中试控股技术研究院鲁工为您讲解：消弧线圈自动跟踪补偿装置分析仪

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30多年专业制造：ZSXH-V消弧线圈成套装置综合测试仪

消弧线圈成套装置目前已经普遍应用于各大变电站、电厂等配电现场。消弧线圈的作用就是在系统发生单相接地故障时，补偿系统电容电流，从而抑制过电压的产生。系统正常运行时，消弧线圈经阻尼电阻接地，防止系统谐振的发生，系统发生单相接地故障时，阻尼电阻的分压使压敏电阻动作并通过自触发方式将其旁路晶闸管触发导通，使得消弧线圈直接接地，起到补偿作用，可见旁路晶闸管是否可靠动作直接决定了消弧线圈的补偿作用。
10kV或者35kV系统发生单相接地故障时，消弧线圈能否起到补偿作用，直接决定于旁路晶闸管能否可靠触发导通，同时消弧线圈控制器计算精度及发出调档指令正确与否也直接决定了消弧线圈的补偿性能。
目前消弧线圈在出厂、安装及投运后都缺乏对整个消弧线圈成套装置综合性能评估的技术手段。针对上述现状，中试控股在充分研究消弧线圈运行原理及控制器工作原理的基础上并结合大量实验数据据及现场经验总结研发了集晶闸管动作特性测试及消弧线圈装置特性测试等多种功能于一体的多功能高精度测试仪器—ZSXH-V消弧线圈成套装置综合测试仪，仪器为一体化结构，操作简单，便于携带。

ZSXH-V消弧线圈成套装置综合测试仪简介
消弧线圈成套装置目前已经普遍应用于各大变电站、电厂等配电现场。消弧线圈的作用就是在系统发生单相接地故障时，补偿系统电容电流，从而抑制过电压的产生。系统正常运行时，消弧线圈经阻尼电阻接地，防止系统谐振的发生，系统发生单相接地故障时，阻尼电阻的分压使压敏电阻动作并通过自触发方式将其旁路晶闸管触发导通，使得消弧线圈直接接地，起到补偿作用，可见旁路晶闸管是否可靠动作直接决定了消弧线圈的补偿作用。
10kV或者35kV系统发生单相接地故障时，消弧线圈能否起到补偿作用，直接决定于旁路晶闸管能否可靠触发导通，同时消弧线圈控制器计算精度及发出调档指令正确与否也直接决定了消弧线圈的补偿性能。
目前消弧线圈在出厂、安装及投运后都缺乏对整个消弧线圈成套装置综合性能评估的技术手段。针对上述现状，中试控股在充分研究消弧线圈运行原理及控制器工作原理的基础上并结合大量实验数据据及现场经验总结研发了集晶闸管动作特性测试及消弧线圈装置特性测试等多种功能于一体的多功能高精度测试仪器—ZSXH-V消弧线圈成套装置综合测试仪，仪器为一体化结构，操作简单，便于携带。

ZSXH-V消弧线圈成套装置综合测试仪特点
1、全触摸超大8寸彩色液晶显示
操作简单，仪器配备了高端全触控式8寸彩色液晶显示屏，超大显示界面所有操作步骤中文菜单显示，每一步都非常清晰明了，操作人员不需要额外的专业培训就能使用，是目前非常理想的智能型测量设备。
2、实时显示电压波形
晶闸管动作特性测试时，中试控股仪器能够实时显示仪器输出和晶闸管上的电压波形。试验人员从波形图上就能够非常清楚的判断出晶闸管的动作。
3、自动手动两种测试模式
晶闸管动作特性测试时，仪器能够提供自动和手动两种测试模式。自动模式能够快速准确找到晶闸管的动作阈值。手动模式方便试验人员仔细观察晶闸管动作时的电压波形变化。
4、3C0调节范围大
消谐装置特性试验时，3C0电容的调节范围非常广，可以从10uF到100uF，足以满足绝大部分试验现场的需求。
5、一体化结构，体积小、重量轻
仪器内部高度集成化，中试控股为试验提供了一种最为简单便捷的试验手段。

ZSXH-V消弧线圈成套装置综合测试仪技术参数
1、使用条件 -20℃ ~ 50℃ RH＜80%
2、工作电源 AC 220V±10%
3、晶闸管测试电压范围 0-800V
分辨率 0.1V
精度 ±（1%读数+0.5V）
4、晶闸管动特性测试能够实时显示电压波形
5、晶闸管动特性测试能够提供自动和手动两种模式
6、消谐装置测试电压范围 40V
分辨率 0.1V
精度 ±（1%读数+0.5V）
7、消谐装置测试电流范围 0-2000mA
电容电流范围：200A，级差20A
分辨率 0.1mA
精度 ±（1%读数+0.2mA）
8、3C0电容调节范围 10uF-100uF
9、主机外型尺寸 320（L）×270（W）×140（H）
10、主机重量 6kg（不含测试线/中试控股）

ZSXH-V消弧线圈成套装置综合测试仪（图片）

什么是消弧线圈
消弧线圈顾名思意就是灭弧的，早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，称为固定补偿系统。消弧线圈属于动芯式结构消弧线圈广泛用于lOkV-6kV级的谐振接地系统。由于变电所的无油化倾向，因此35kV以下的消弧线圈现很多是干式浇注型。
消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，故障点流过电容电流，消弧线圈提供电感电流进行补偿，使故障点电流降至10A以下，有利于防止弧光过零后重燃，达到灭弧的目的，降低高幅值过电压出现的几率，防止事故进一步扩大。

当消弧线圈正确调谐时，中试控股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。所谓正确调谐，即电感电流接地或等于电容电流，工程上用脱谐度V来描述调谐程度V=（IC-IL）/IC

消弧线圈是一种带铁芯的电感线圈。
它接于变压器(或发电机)的中性点与大地之间，构成消弧线圈接地系统。正常运行时，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。

消弧线圈放电时间多少
当补偿系统发生单相接地时，中试控股消弧线圈继续运行时间一般不宜超过2h。
为扩大补偿电流调节范围，有载调节消弧线圈档位设置为9～18档，补偿电流比例可达5：1。调节档位增多，缩小了间隔电流差值，提高了补偿精度，脱谐度小于±5%，残流小于5A。
控制器实时对电力系统的相关检测参数进行采样计算，出现单相接地故障时，微机控制器能在10ms内快速反应故障，并做出相应的处理，对故障的响应由“秒”级提高到“毫秒”级。
国内一般消弧线圈有载开关调整时间为12～15秒，我们采用独特的“切换技术”使有载调节时间改进为6～7秒，使调整速度提高一倍，此改进在国内接地补偿装置响应时间上，处于领先水平，真正实现了实时跟踪的高速度。
控制器采用80C196或PLC或工控机控制为核心（供用户选用），运算速度快，集成度高，抗干扰能力强，多路采集输入信号和输出指令全面隔离，出口双地址控制。杜绝干扰而引起的测量误差、误动作。
软件系统实现受干扰自动重入，重要数据采用冗余校验及BCH码校验，干扰引起的数据混乱可自动恢复，彻底解决了“死机”问题。

消弧线圈与灭弧线圈的区别?
消弧线圈是一种带铁芯的电感线圈。它接于变压器（或发电机）的中性点与大地之间，构成消弧线圈接地系统。正常运行时，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。中试控股这样，就可使接地迅速消除而不致引起过电压。
灭弧室是盆状的,底部有孔,动触头在孔中穿过,与静触头接触形成导电通路.灭弧室、静触头和动触杆上都有铜钨合金,灭弧室外有灭弧线圈.当动触杆和静触头分开即分闸操作时电弧会马上转移到灭弧室内,电流流过线圈,在灭弧室内建立磁场.磁场垂直于电弧,使电弧在灭弧室中快速旋转,把电弧拉长,靠六氟化硫气体使电弧在电流过零点时熄灭.其特点为：
(1)电弧被磁场控制在灭弧室内,不会把其他部件烧坏.
(2)电弧的高速旋转使灭弧室烧损不集中在一个部位,使用寿命增长.
(3)电流大时,灭弧能力强,电流小时,能力小.不产生截流现象.
(4)为使在电流过零点时仍具有较强的灭弧能力,中试控股在设计上使磁场和电流有一定相位差,保证电流过零点时可靠熄灭.
(5)灭弧室结构简单,体积小,可使开关体积缩小,制造方便,成本低.
消弧线圈是用于供电系统对地电容电流超过5A时，系统单相接地拟制接地电流，使其产生的接地弧光尽快消失，特别是高压电缆单相接地时的弧光，它会造成绝缘破坏，相间短路跳闸。
灭弧线圈顾名思义就是消除开关操作时所产生的弧光。

调匝式消弧线圈是指的什么，是不是分调匝式和不调匝式的
调匝式消弧线圈该装置属于随动式补偿系统，它同调气隙式的唯一区别是动芯式消弧线圈用有载调匝式消弧线圈取代，这种消弧线圈是用原先的人工调匝消弧线圈改造而成，即采用有载调节开关改变工作绕组的匝数，达到调节电感的目的。
其工作方式同调气隙式完全相同，也是采用串联电阻限制谐振过电压。该装置同调气隙式相比，消除了消弧线圈的高噪音，但是却牺牲了补偿效果，消弧线圈不能连续调节，只能离散的分档调节，补偿效果差，并且同样具有过电压水平高。
电网中原有方向型接地选线装置不能使用及串联的电阻存在爆炸的危险等缺点，另外该装置比较零乱，它由四部分设备组成（接地变压器，消弧线圈、电阻箱、控制柜），安装施工比较复杂。
调匝式消弧线圈在电网正常运行时，通过实时测量流过消弧线圈电流的幅值，计算出电网当前方式下的对地电容电流，根据预先设定的最小残流值，由控制器调节有载调压分接头到所需要的补偿档位。当发生接地故障后，补偿接地时的电容电流，使故障点的残流可以限制在设定的范围之内。

当10kV系统发生单相接地故障后，由于系统允许两相短时运行一段时间，10kV母线PT的开口三角电压上升至相电压，同时接地变中性点上的电压互感器1YH0会测量到一个接近相电压的电压值，这两个电压值都会送入消弧线圈控制器中作为系统接地的判据。
此外，中性点末端的电流互感器1LH0测量到的中性点电流能提高控制器判断系统接地的灵敏度。装置判断系统发生接地后，中试控股通过采集各条10kV馈线零序CT所测量到的零序电流，选出发生接地的线路。
系统正常运行时，图中1ZNX中的阻尼电阻并接于消弧线圈二次侧起到消耗能量降低过电压幅值、降低中性点偏移电压与避开谐振点的作用。但阻尼电阻的存在会减小流过故障点的电流，对装置能否准确识别接地故障线路影响很大。
为了提高选线准确性，当系统发生单相接地故障后，此套装置通过一个快速继电器断开与阻尼电阻串接的常闭节点，将阻尼电阻立即切除进入补偿状态。
当接地时间到达选线启动预设时间时，短时间（200ms左右）投入阻尼电阻改变补偿的电流，比较变化前后各线路零序电流的变化量，从而选出接地线路。

调气隙式
调气隙式属于随动式补偿系统。其消弧线圈属于动芯式结构，通过移动铁芯改变磁路磁阻达到连续调节电感的目的。然而其调整只能在低电压或无电压情况下进行，其电感调整范围上下限之比为2.5倍。控制系统的电网正常运行情况下将消弧线圈调整至全补偿附近，将约100欧电阻串联在消弧线圈上。用来限制串联谐振过电压，使稳态过电压数值在允许范围内（中性点电位升高小于15%的相电压）。当发生单相接地后，必须在0.2S内将电阻短接实现最佳补偿，否则电阻有爆炸的危险。该产品的主要缺点主要有四条：
1、工作噪音大，可靠性差
动芯式消弧线圈由于其结构有上下运动部件，当高电压实施其上后，振动噪音很大，而且随着使用时间的增长，内部越来越松动，噪音越来越大。串联电阻约3KW，100Ω。当补偿电流为50A时，需要250KW容量的电阻才能长期工作，所以在接地后，必须迅速切除电阻，否则有爆炸的危险。这就影响到整个装置的可靠性。
2、调节精度差
由于气隙微小的变化都能造成电感较大的变化，电机通过机械部件调气隙的精度远远不够。用液压调节成本太高
3、过电压水平高
在电网正常运行时，中试控股消弧线圈处于全补偿状态或接近全补偿状态，虽有串联谐振电阻将稳态谐振过电压限制在允许范围内，但是电网中的各种扰动（大电机投切，非同期合闸，非全相合闸等），使得其瞬态过电压危害较为严重。
4、功率方向型单相接地选线装置不能继续使用
安装该产品后，电网中原有的功率方向型单相接地选线装置不能继续使用
调匝式
该装置属于随动式补偿系统，它同调气隙式的唯一区别是动芯式消弧线圈用有载调匝式消弧线圈取代，这种消弧线圈是用原先的人工调匝消弧线圈改造而成，即采用有载调节开关改变工作绕组的匝数，达到调节电感的目的。其工作方式同调气隙式完全相同，也是采用串联电阻限制谐振过电压。该装置同调气隙式相比，消除了消弧线圈的高噪音，但是却牺牲了补偿效果，消弧线圈不能连续调节，只能离散的分档调节，补偿效果差，并且同样具有过电压水平高，电网中原有方向型接地选线装置不能使用及串联的电阻存在爆炸的危险等缺点，另外该装置比较零乱，它由四部分设备组成（接地变压器，消弧线圈、电阻箱、控制柜），中试控股安装施工比较复杂。
调匝式消弧线圈在电网正常运行时，通过实时测量流过消弧线圈电流的幅值，计算出电网当前方式下的对地电容电流，根据预先设定的最小残流值，由控制器调节有载调压分接头到所需要的补偿档位。当发生接地故障后，补偿接地时的电容电流，使故障点的残流可以限制在设定的范围之内。
调容式
主要是在消弧线圈的二次侧并联若干组用可控硅（或真空开关）通断的电容器，用来调节二次侧电容的容抗值。根据阻抗折算原理，调节二次侧容抗值，即可以达到改变一次侧电感电流的要求。
调可控硅式
调可控硅式消弧线圈是把高短路阻抗变压器的一次绕组作为工作绕组接入配电网中性点，二次绕组作为控制绕组由2个反向连接的可控硅短接，调节可控硅的导通角由0～180°之间变化，使可控硅的等效阻抗在无穷大至零之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无极调节。可控硅工作在与电感串联的无电容电路中，其工况既无反峰电压的威胁，又无电流突变的冲击，因此可靠性得到保障。其特点如下：
（1）利用可控硅技术，补偿电流在0～100%额定电流范围内连续无级调节，实现大范围精确补偿，还适应了配电网不同发展时期对其容量的不同需要。
（2）利用短路阻抗作为工作阻抗，伏安特性在0～110%UN范围内保持极佳的线性度，因而可以实现精确补偿。
（3）该消弧线圈属于随调式，不需要装设阻尼电阻，也不会出现串联谐振，既提高了运行的可靠性，又简化了设备。
（4）发生单相接地故障后该消弧线圈最快5ms内输出补偿电流，中试控股从而抑制弧光，防止因弧光引起空气电离而造成相间短路；同时它能有效消除相隔时间很短的连续多次的单相接地故障。
（5）成套装置无传动、转动机构，可靠性高，噪音低，运行维护简单。
偏磁式
偏磁式消弧线圈不是采用限制串联谐振过电压的方法。偏磁式消弧线圈采用交流线圈内布置一个磁化铁芯段，通过改变施加直流励磁电流的大小，改变铁芯的磁导，从而达到改变消弧线圈电抗值的目的。即在电网正常运行时，不施加励磁电流，将消弧线圈调谐到远离谐振点的状态，但实时检测电网电容电流的大小，当电网发生单相接地后，瞬时（约20ms）调节消弧线圈实施最佳补偿。

有关消弧线圈的工作原理
作用原理
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。
消弧线圈控制器
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。所谓正确调谐，即电感电流接地或等于电容电流，工程上用脱谐度V来描述调谐程度
V=（IC-IL）/IC
当V=0时，称为全补偿，当V>0时为欠补偿,V<0时为过补偿。从发挥消弧线圈的作用上来看，脱谐度的绝对值越小越好，最好是处于全补偿状态，即调至谐振点上。但是在电网正常运行时，小脱谐度的消弧线圈将产生各种谐振过电压。如煤矿6KV电网，当消弧线圈处于全补偿状态时，电网正常稳态运行情况下其中性点位移电压是未补偿电网的10~25倍，这就是通常所说的串联谐振过电压。除此之外，中试控股电网的各种操作（如大电机的投入，断路器的非同期合闸等）都可能产生危险的过电压，所以电网正常运行时，或发生单相接地故障以外的其它故障时，小脱谐度的消弧线圈给电网带来的不是安全因素而是危害。综上所述，当电网未发生单相接地故障时，希望消弧线圈的脱谐度越大越好，最好是退出运行。