消弧柜在供电系统中应用的分析01

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1、XHG消弧装置机理及保护分析陈式献杨华　涂斌(新余钢铁股份公司第一动力厂江西新余338001)摘要：在中性点不接地系统中，XHG消弧装置能迅速判断故障类型以及故障相别并将单相弧光接地转变为可靠的金属性接地。关键词：XHG消弧装置；弧光接地；过电压1　概述XHG消弧装置在供电系统中具有消弧、消谐、小电流选线等功能。在消弧功能方面主要是针对中性点不直接接地的电力系统，当发生单相对地短路时，如果对地短路点不是金属性接地而是弧光接地时，则非故障相会产生3－4倍Ue（Ue系统额定电压）的过电压。XHG消弧装置在消弧方面的功能是对电压信号进行检测，判

2、定是否为单相对地短路，如检测为单相对地短路则立即判定接地相别，并根据残压迅速判断是金属性接地还是弧光接地，同时向发生弧光接地相的真空接触器发出合闸命令，将故障相由弧光接地变成金属性接地，通过这种方式将非故障相电压限制在线电压范围内，以避免故障扩大。2　弧光接地过电压的产生以及危害2.1中性点不接地的供电系统对地电容电流对于中性点不接地的电力系统，在理想情况下各相对地只存在电容电流，其大小与线路长短、绝缘情况、对地电容等有关，各相对地具有相同的电容C0，在相电压的作用下，每相都有一超前相电压900的电容电流流入大地，而三相对地电容电流矢量合

3、为零。但在实际情况下，中性点不接地的电力系统不可能三相对地电容电流完全矢量合为零，因此中性点不接地的方式一般适用于6－10kV的供电系统单相接地电流较小的情况。2.2　中性点不接地的电力系统，发生单相金属性接地的分析中性点不接地的电力系统发生单相金属性接地时，假设A相接地时，A相对地电压为零，对地电容被短接，其它二相非故障相对地电压升高√3倍，即由原来的相电压升高为线电压。因此B、C二相对地电容电流也升高√3倍。图一如图一所示，当A相接地，各相对地电压为：UAD＝0，UBD＝EB-EA=√3EAe-j150°，UCD=Ec-EA=√3EA

4、ej150°,则A相接地点即故障点D点的零序电压为：UD0＝1/3（UAD＋UBD＋UCD）＝一EA，非故障相中流向故障点的电容电流为：IB＝UBDjωC0，IC=UCDjωC0，而这时ID＝IB＋IC，Id＝3UωC0（说明：式中各相均为矢量，运算式为矢量运算，U为相电压，Id为有效值）。根据上面分析，由于中性点不接地，当发生单相金属性接地时，不会形成短路回路，通过接地点的电流仅为接地电容电流即Id，因而单相接地故障电流很小，在6－10KV的供电系统中为10A左右。2.3　中性点不接地的电力系统，发生单相弧光接地的分析中性点不接地系统发

5、生单相对地短路时，由于情况复杂不一定都能形成牢固金属性的对地短路，经常出现的是单相弧光接地。形成弧光接地的基础是间歇性电弧，由于电弧不断的熄灭重燃，造成系统对地电容上的电荷不断的积累和重新分配，在非故障相电感、电容回路上产生高频振荡过电压，非故障相产生的过电压可达4－7倍的相电压。弧光接地或电弧重燃，已充电的相对地电容向故障点放电，相当于RLC放电过程，放电电流为：Ig＝(Um/(√L/C))*et/T*sinωtω=1/(√L/C)，过渡过程结束后，流过故障点的电弧电流只剩下稳态的工频电容电流，其有效值为：I＝3Uω0C　，瞬时值为：I

6、w=3Uω0Csinω0t，因此当发生弧光接地时，流过故障点的综合电弧电流为：Ih=Ig＋Iw,产生的过渡高频电流可达数百安倍甚至数千安培。因而当发生单相弧光接地时，在故障点流过的电弧电流会产生极高的温度，对架空线易引起线路烧断，并由于电动力以及自然环境影响很容易引起相间短路；对于电缆线路当发生弧光接地时，由于电缆相间距离很小一但发生弧光接地时，极易将其他二相烧坏，发生相间短路。3　XHG消弧装置在中性点不接地系统中保护分析3.1　XHG消弧装置的原理3.1.1　XHG消弧装置的原理图3.1.2　XHG消弧装置的机理XHG消弧装置的机理是

7、由消弧柜的ZK微机控制器不断检测PT提供的电压信号，一旦系统发生PT断线、单相金属接地或单相弧光接地时，PT辅助二次的开口三角电压立即由低电平转为高电平，微机控制器启动中断，并根据PT二次电压的变化，判断故障类型和相别。PT断线的判据如下表：故障相别VaVbVc面板显示a相断线5.55050A-db相断线505.550B-dc相断线50505.5C-d弧光接地、金属性接地判据如下表：故障相别金属接地弧光接地UAUbUc面板显示UAUbUc面板显示A相接地＜5.58585A相金属接地＞5.58585A相弧光接地B相接地85＜5.585B相金

8、属接地85＞5.585B相弧光接地c相接地8585＜5.5C相金属接地8585＞5.5C相弧光接地如果是PT单相断线故障，则ZK微机控制器输出开关量接点信号并报警，同时可通过RS485（或RS