消弧线圈工作原理研究论文

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，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，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，希望消弧线圈运行在远离谐振点。运行在完全状态下的消弧线圈一般都会投入阻尼电阻来抑制谐振过电压，实际运行经验表明，有良好的收效。

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。补偿方式：过补偿，欠补偿，全补偿电力系统一般采用过补偿：一、欠补偿电网发生故障时，容易出现数值很大的过电压。例如，当电网中因故障或其它原因而切除部分线路后，在欠补偿电网中就可能形成全补偿的运行方式而造成串联谐振，从而引起很高的中性点位移电压与过电压，在欠补偿电网中也会出现很大的中性点位移而危及绝缘。只要采用欠补偿的运行方式，这一缺点是无法避免的。二、欠补偿电网在正常运行时，如果三相不对称度较大，还有可能出现数值很大的铁磁谐振过电压。这种过电压是因欠补偿的消弧线圈和线路电容发生铁磁谐振而引起。如采用过补偿的运行方式，就不会出现这种铁磁谐募现象。三、电力系统往往是不断发展和扩大的，电网的对地电容亦将随之增大。如果采用过补偿，元装的消弧华圈仍可以继续使用一段时期，至多是由过补偿转变为欠补偿运行;但如果原来就采用欠补偿的运行，则系统一有发展就必须立即增加补偿容量。四、由于过补偿时流过接地点的是电感电流，熄弧后故障相电压恢复速度较慢，因而接地电弧不易重燃。五、采用过补偿时，系统频率的降低只是使过补偿度暂时增大，这在正常运行时是毫无问题的，反之，如果采用欠补偿，系统频率的降低将使之接近于全补偿，从而引起中心点位移电压的增大。

消弧线圈能自动跟踪补偿电网电容电流，消除电网接地过电压及谐振过电压。

【摘要】：电力系统中性点是否接地以及接地的方式是一个关系到电网供电安全、经济效益、技术水平等多方面的综合问题。目前在中压配电网中中性点接地主要的方式分为:中性点直接接地、中性点经电抗接地、中性点经低阻接地、中性点经高阻接地、中性点经消弧线圈接地(即中性点谐振接地)。大类可归纳为:大电流接地系统和小电流接地系统。中性点接地方式直接关系到电力系统的供电可靠性、用电人员的人身安全、用电设备的安全与电力绝缘性、过压保护、电磁污染、继电保护等多方面的问题。 本文首先阐述谐振接地对电网安全供电的影响要素,进一步讨论自动消弧补偿系统在中压电网中应用的必要性和工程技术的实际困难。近年来有很多的自动消弧补偿系统问世,但是绝大部分的系统均采用中性点电压位移作为自动消弧补偿系统的启动信号,以及作为衡量谐振接地系统重要指标的失谐度也是通过间接方法取得的,大大降低了测量的精确度以及系统的抗干扰能力,同时增加了系统的繁琐性和计算复杂度。 本课题通过微机控制与失谐度测试系统相结合,将测量失谐度的扫描信号注入PT低压侧,通过频率扫描的方法获得电网自振频率,通过相应的理论就可以不需要测试其他参数也不需要特殊的通讯配合的情况下就可以直接计算出补偿电网的失谐度;同时注入的信号既不影响电网的正常运行又可以不受工频信号的干扰。被测信号在被送入单片机前经过多级整形与有源带阻滤波有效的降低了性号的噪声,大大提高了被测信号的准确性,系统误差被有效控制在允许的范围内。 在准确的获得失谐度的基础上,设计一种有别于传统意义上预调式或随调式消弧线圈的消弧线圈模式,集成预调和随调式两种方式消弧线圈的优点,摒弃两种消弧线圈劣势的新型消弧线圈。本文把这种消弧线圈命名为粗微调式消弧线圈。以失谐度为依据对谐振接地自动补偿系统进行精确地控制,使系统工作在国家规定标准之内,并进一步使其降到允许值,通过对单片机的编程实现失谐度测量、消弧线圈调节、故障动作以及现场故障保护等任务。【关键词】：谐振接地 粗微调消弧线圈 失谐度 单片机 自动跟踪调谐 【学位授予单位】：河北工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TM862【目录】：摘要4-5ABSTRACT5-8第一章 绪论8-16§1-1 电力系统中性点接地方式概论8-10§1-2 电力系统中性点接地方式适用范围及发展概述10-131-2-1 中性点有效接地方式类型10-111-2-2 中性点非有效接地方式类型11-13§1-3 谐振接地方式的应用价值和存在的技术难题13-15§1-4 本课题的研究任务15-16第二章 谐振接地原理及技术标准16-30§2-1 谐振接地概述16-17§2-2 补偿电网的工作原理17-232-2-1 消弧线圈的结构和工作原理172-2-2 补偿电网等值接线图17-192-2-3 电流谐振等值回路19-202-2-4 失谐度、合谐度与阻尼率20-212-2-5 弧隙恢复电压上升速度的减缓21-23§2-3 补偿电网中性点位移电压23-272-3-1 补偿电网正常运行情况下的位移电压23-252-3-2 补偿电网的异常位移电压25-27§2-4 补偿电网的谐振危害及抑制措施27-28§2-5 小结28-30第三章 失谐度的外加扫频信号自动测量方法30-46§3-1 传统测量电网调谐方法及其不足30-343-1-1 补偿电流的测量30-313-1-2 电网对地电容电流的粗估算313-1-3 电网对地电网电容电流实测31-34§3-2 外加扫频信号法测量失谐度的基本原理34-403-2-1 测量方法的理论依据34-363-2-2 对外加扫频信号的要求36-373-2-3 失谐度测试系统的工作原理37-40§3-3 自动扫频信号源的电路实现及工作过程40-433-3-1 电路实现40-433-3-2 工作过程43§3-4 小结43-46第四章 消弧线圈自动跟踪补偿系统46-52§4-1 消弧线圈的补偿方式46-484-1-1 预调式与随调式消弧线圈46-474-1-2 粗微调式消弧线圈47-48§4-2 粗微调消弧线圈的设计48-504-2-1 粗调线圈工作状态的选择48-504-2-2 微调线圈的选择504-2-3 微机控制粗调消弧线圈的功能概述50§4-3 小节50-52第五章 微机消弧线圈控制策略与实现52-57§5-1 微控制器工作流程52-53§5-2 故障模块控制流程53-55§5-3 谐振故障控制模块流程55§5-4 小节55-57第六章 结论57-58参考文献58-60致谢60-61

由于电缆和架空线接地时有电容电流，消弧线圈利用感性电流和容性电流的相位相差 180°，两者进行电流补偿，抵消电网接地时的电容电流，达到消弧的目的。用于变压器二次侧中性点，没有中性点的使用接地变压器（Z形联结）引出中性点。消弧线圈的调谐方式可分为预调式和随调式两种。依据消弧线圈电抗的调节方法，可分为电动有载调匝式、直流偏磁式、调气隙式、调容式、短路高阻抗变压器式等等。TST-XHTZ 调匝式消弧线圈自动跟踪接地补偿成套装置，结构组成：消弧线圈本体，有载开关（调节二次分接头），阻尼电阻（防止谐振）；无中性点引出的系统需要接地变压器。TST-XHPC偏磁式消弧线圈，二次通直流改变磁导连续调节，无需阻尼电阻，没有谐振风险，随调预调均可；固定式（手动调分接头式）断电情况下可手动调节分接头必须过补偿防止谐振。TST-XHTR调容式，原理类似调匝式，利用阻抗这算原理，用二次侧（接触器或晶闸管）投入不同量电容的方式调节感性电流补偿量，也需阻尼电阻防止谐振。