一、概 述

傳統(tǒng)消弧技術(shù)概述

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)3～66KV的電網(wǎng)大多采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這類電網(wǎng)在發(fā)生單相接地故障后允許短時(shí)間帶故障運(yùn)行。此類電網(wǎng)中的內(nèi)部過(guò)電壓絕對(duì)值不高，所以危及電網(wǎng)絕緣安全水平的主要因素不是內(nèi)部過(guò)電壓，而是大氣過(guò)電壓（即雷電過(guò)電壓），因而長(zhǎng)期以來(lái)采取的過(guò)電壓保護(hù)措施僅是以防止大氣過(guò)電壓對(duì)設(shè)備的侵害。主要技術(shù)措施僅限于裝設(shè)各類避雷器，按躲過(guò)內(nèi)部過(guò)電壓設(shè)計(jì)，因而僅對(duì)保護(hù)雷電侵害有效，對(duì)于內(nèi)部過(guò)電壓不起任何保護(hù)作用。

然而，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)這類電網(wǎng)發(fā)展到一定規(guī)模時(shí)，內(nèi)部過(guò)電壓，特別是電網(wǎng)發(fā)生單相間歇性孤光接地時(shí)產(chǎn)生的孤光接地過(guò)電壓，及特殊條件下產(chǎn)生的鐵磁諧振過(guò)電壓已成為這類電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行的一大威脅；其中單相弧光接地過(guò)電壓及特殊條件下產(chǎn)生的鐵磁諧振過(guò)電壓已成為這類電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行的一大威脅，其中以單相弧光接地過(guò)電壓最為嚴(yán)重。

隨著我國(guó)對(duì)城市及農(nóng)村電網(wǎng)的大規(guī)模技術(shù)改造，城市、農(nóng)村的配電網(wǎng)必定向電纜化發(fā)展，系統(tǒng)對(duì)電容電流在逐漸增大，弧光接地過(guò)電壓?jiǎn)栴}也日益嚴(yán)重起來(lái)。為了解決上述問(wèn)題，不少電網(wǎng)在電網(wǎng)中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地時(shí)，利用消弧線圈產(chǎn)生的感性電流對(duì)故障點(diǎn)電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，使流經(jīng)故障點(diǎn)殘留減小，從而達(dá)到自然熄弧的目的。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，雖然消弧線圈對(duì)抑制間歇性弧光接地過(guò)電壓有一定作用，但在使用中也發(fā)現(xiàn)消弧線圈存在的一些問(wèn)題。

1、由于電網(wǎng)運(yùn)行方式的多樣化及弧光接地點(diǎn)的隨機(jī)性，消弧線圈要對(duì)電容電流進(jìn)行有效補(bǔ)償卻有難度，且消弧線圈僅僅補(bǔ)償了工頻電容電流，而實(shí)際通過(guò)接地點(diǎn)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(yán)重時(shí)僅高頻電流及阻性電流就可以維持電弧的持續(xù)燃燒。

2、當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生斷線、非全向、同桿線路的電容耦合等非接地故障，使電網(wǎng)的不對(duì)稱電壓升高，可能導(dǎo)致消弧線圈的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制器誤判電網(wǎng)發(fā)生接地而動(dòng)作，這時(shí)將會(huì)在電網(wǎng)中產(chǎn)生很高的中性點(diǎn)位移電壓，造成系統(tǒng)中一相或兩相電壓升高很多，以致?lián)p壞電網(wǎng)中的其它設(shè)備。

3、消弧線圈體積大，組件多，成本高，安裝所占場(chǎng)地較大，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，而且隨著電網(wǎng)的擴(kuò)大，消弧線圈也要隨之更換，不利于電網(wǎng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃。

目前國(guó)內(nèi)電網(wǎng)采取經(jīng)小電阻接地的方式，雖然抑制了弧光接地過(guò)電壓，克服了消弧線圈存在的問(wèn)題，但卻犧牲了對(duì)用戶供電的可靠性，一律切除故障線路而且也不能分辨出金屬性或弧光接地；使并不存在弧光接地過(guò)電壓危害的金屬性接地故障線路也被切除，擴(kuò)大了停電范圍和時(shí)間。由于加大了故障電流，對(duì)于弧光接地則加劇了故障點(diǎn)的燒損。

1、大容量ZnO非線性元件組成的組合式過(guò)電壓保護(hù)器（TBP）

本裝置第一保護(hù)元件，本元件與現(xiàn)有的各種過(guò)電壓保護(hù)器相比，其保護(hù)值較低，有較高的承受暫態(tài)過(guò)電壓的能力，能在后續(xù)保護(hù)裝置動(dòng)作前，對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的高幅值弧光過(guò)電壓進(jìn)行有效的限制，主要用來(lái)限制大氣過(guò)電壓和操作過(guò)電壓。

2、多功能微機(jī)控制器（ZK）

本裝置的技術(shù)核心元件采用美國(guó)Microchip公司新一代的PIC系列單片機(jī)，工作穩(wěn)定可靠；采用先進(jìn)的開關(guān)電源供電，抗干擾能力強(qiáng)；具有測(cè)量、顯示、運(yùn)算、通訊和控制功能。它根據(jù)電壓互感器PT提供的三相電壓信號(hào)Ua、Ub、Uc和開口三角電壓Uo瞬時(shí)的變化，判定接地的性能和接地相別，發(fā)出相應(yīng)的指令控制高壓真空接觸器的接通和開斷。

 3、高壓限流熔斷器

整個(gè)裝置的后備保護(hù)器件，用來(lái)防止短路事故，具有開斷迅速、開斷容量大的特點(diǎn)。

4、阻容式過(guò)電壓保護(hù)器（ZR）

阻容式過(guò)電壓保護(hù)器是由三相電阻電容串聯(lián)組成的R—C吸收裝置，限制、吸收系統(tǒng)出現(xiàn)的高頻過(guò)電壓。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生間歇性弧光接地時(shí)，在消弧接觸器動(dòng)作前將過(guò)電壓限制在安全范圍內(nèi)；在消弧接觸器分閘退出時(shí)，限制故障相恢復(fù)電壓幅值及上升速度，使故障點(diǎn)不會(huì)因操作真空接觸器引起過(guò)電壓重燃，從而保障裝置消除弧光故障的成功率。

5、分相控制的高壓真空接觸器

分相控制的高壓真空接觸器是由三只操作回路相互閉鎖的單相真空交流接觸器組成，分別接于系統(tǒng)三相母線和地之間。在系統(tǒng)正常時(shí)，高壓真空接觸器處于開斷狀態(tài)，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生影響；系統(tǒng)發(fā)生單相弧光時(shí)，真空接觸器根據(jù)微機(jī)控制器的指令分合，將故障母線直接接地，完成對(duì)弧光接地過(guò)電壓的限制。

6、電壓互感器（PT）

用于將系統(tǒng)的一次電壓轉(zhuǎn)換為微機(jī)控制可處理的二次電壓，供檢測(cè)及采樣。

7、高壓隔離開關(guān)（QS）

用于安裝和維護(hù)時(shí)的投切。

三、裝置的功能及特點(diǎn)

1、裝置動(dòng)作速度快，能快速消除間歇性弧光及穩(wěn)定性弧光接地故障，抑制孤光接地過(guò)電壓，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大，降低線路的事故跳閘率。

2、能將系統(tǒng)的大氣過(guò)電壓和操作過(guò)電壓限制到較低的電壓水平，保證了電網(wǎng)及設(shè)備的絕緣安全。

3、能夠快速、有效地消除系統(tǒng)的諧振過(guò)電壓，防止長(zhǎng)時(shí)間諧振過(guò)電壓對(duì)系統(tǒng)絕緣破壞，防止諧振過(guò)電壓對(duì)電網(wǎng)中裝設(shè)的避雷器及小感性負(fù)載的損傷。

4、裝置動(dòng)作后，允許200A的電容電流連續(xù)通過(guò)至少2小時(shí)以上，用戶可以完成轉(zhuǎn)移負(fù)荷的倒閘操作之后再處理故障線路。

5、能夠準(zhǔn)確查找單相接地故障線路，對(duì)防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，減輕運(yùn)行和維護(hù)人員的工作有重要的意義。

6、由于其限制過(guò)電壓的機(jī)理與電網(wǎng)電流的大小無(wú)關(guān)，因其保護(hù)性能不受電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變和電網(wǎng)擴(kuò)大的影響。

7、本裝置中的電壓互感器可以向計(jì)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置提供系統(tǒng)的電壓信號(hào)，能夠替代常規(guī)的PT柜。

8、能夠測(cè)量系統(tǒng)的單相接地電容電流。

9、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，安裝、調(diào)試方便，適用范圍廣。

10、性價(jià)低，性對(duì)于消弧線圈系統(tǒng)而言，性能價(jià)格比較高。

四、裝置的基本工作原理

1、系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時(shí)，微機(jī)控制器根據(jù)傳來(lái)的電壓信號(hào)判斷接地的相別及弧光接地類型，同時(shí)發(fā)出指令使故障相的真空接觸器閉合，把系統(tǒng)由不穩(wěn)定的弧光接地故障變?yōu)榉�(wěn)定的金屬性接地故障，故障相的對(duì)地電壓降為零，原接地故障點(diǎn)的弧光消失，其他兩相的對(duì)地電壓升高至線電壓。

真空開關(guān)動(dòng)作后數(shù)秒（根據(jù)接地性能不同，動(dòng)作時(shí)間不同），微機(jī)ZK令故障相的真空開關(guān)斷開，若真空開關(guān)斷開后，再無(wú)弧光接地故障現(xiàn)象，說(shuō)明這一接地故障是暫時(shí)性的，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行；若真空開關(guān)斷開后，再次出現(xiàn)弧光接地故障，則微機(jī)控制器ZK認(rèn)定這一故障為永久性弧光接地，此時(shí)再次發(fā)出指令使故障相的真空開關(guān)閉合，ZK將按照預(yù)先設(shè)定的程序發(fā)出報(bào)警信號(hào)，告知值班人員故障發(fā)生的相別。在真空開關(guān)接地點(diǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的短暫過(guò)電壓，由TBP進(jìn)行限制。

故障相真空開關(guān)第二次閉合接地后不再分開，只有當(dāng)故障線路自動(dòng)或人工切除后，由中央控制室或當(dāng)?shù)亟oZK發(fā)出復(fù)位指令，ZK收到復(fù)位指令后，令故障相真空開關(guān)斷開，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

2、當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生諧振時(shí)，微機(jī)控制器ZK在PT的開口三角繞組瞬間接入大功率的消諧電阻，利用消諧電阻破壞系統(tǒng)的諧振參數(shù)，消耗諧振功率，從而消除系統(tǒng)的諧振故障。

3、本裝置配備了專用的小電流接地選項(xiàng)模塊，該選線模塊與消弧裝置配合使用，無(wú)論系統(tǒng)發(fā)生的是何種類型的接地故障，均能夠?qū)�接地線路進(jìn)行準(zhǔn)確地選擇。

五、使用條件

1、環(huán)境溫度：-30℃～+40℃

2、活潑高度不超過(guò)2000m

3、周圍不得有粉塵、煤氣、煙氣等爆炸性混合物。