一、概 述

傳統(tǒng)消弧技術概述

長期以來，我國3～66KV的電網(wǎng)大多采用中性點不接地的運行方式。我國國家標準規(guī)定，這類電網(wǎng)在發(fā)生單相接地故障后允許短時間帶故障運行。此類電網(wǎng)中的內(nèi)部過電壓絕對值不高，所以危及電網(wǎng)絕緣安全水平的主要因素不是內(nèi)部過電壓，而是大氣過電壓（即雷電過電壓），因而長期以來采取的過電壓保護措施僅是以防止大氣過電壓對設備的侵害。主要技術措施僅限于裝設各類避雷器，按躲過內(nèi)部過電壓設計，因而僅對保護雷電侵害有效，對于內(nèi)部過電壓不起任何保護作用。

然而，運行經(jīng)驗證明，當這類電網(wǎng)發(fā)展到一定規(guī)模時，內(nèi)部過電壓，特別是電網(wǎng)發(fā)生單相間歇性孤光接地時產(chǎn)生的孤光接地過電壓，及特殊條件下產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓已成為這類電網(wǎng)設備安全運行的一大威脅；其中單相弧光接地過電壓及特殊條件下產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓已成為這類電網(wǎng)設備安全運行的一大威脅，其中以單相弧光接地過電壓最為嚴重。

隨著我國對城市及農(nóng)村電網(wǎng)的大規(guī)模技術改造，城市、農(nóng)村的配電網(wǎng)必定向電纜化發(fā)展，系統(tǒng)對電容電流在逐漸增大，弧光接地過電壓問題也日益嚴重起來。為了解決上述問題，不少電網(wǎng)在電網(wǎng)中性點裝設消弧線圈，當系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地時，利用消弧線圈產(chǎn)生的感性電流對故障點電容電流進行補償，使流經(jīng)故障點殘留減小，從而達到自然熄弧的目的。運行經(jīng)驗表明，雖然消弧線圈對抑制間歇性弧光接地過電壓有一定作用，但在使用中也發(fā)現(xiàn)消弧線圈存在的一些問題。

1、由于電網(wǎng)運行方式的多樣化及弧光接地點的隨機性，消弧線圈要對電容電流進行有效補償卻有難度，且消弧線圈僅僅補償了工頻電容電流，而實際通過接地點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，嚴重時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)的不對稱電壓升高，可能導致消弧線圈的自動調(diào)節(jié)控制器誤判電網(wǎng)發(fā)生接地而動作，這時將會在電網(wǎng)中產(chǎn)生很高的中性點位移電壓，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)中的其它設備。

3、消弧線圈體積大，組件多，成本高，安裝所占場地較大，運行維護復雜，而且隨著電網(wǎng)的擴大，消弧線圈也要隨之更換，不利于電網(wǎng)的遠景規(guī)劃。

目前國內(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電壓，克服了消弧線圈存在的問題，但卻犧牲了對用戶供電的可靠性，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電壓危害的金屬性接地故障線路也被切除，擴大了停電范圍和時間。由于加大了故障電流，對于弧光接地則加劇了故障點的燒損。

1、大容量ZnO非線性元件組成的組合式過電壓保護器（TBP）

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

2、多功能微機控制器（ZK）

本裝置的技術核心元件采用美國Microchip公司新一代的PIC系列單片機，工作穩(wěn)定可靠；采用先進的開關電源供電，抗干擾能力強；具有測量、顯示、運算、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Ua、Ub、Uc和開口三角電壓Uo瞬時的變化，判定接地的性能和接地相別，發(fā)出相應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

整個裝置的后備保護器件，用來防止短路事故，具有開斷迅速、開斷容量大的特點。

4、阻容式過電壓保護器（ZR）

阻容式過電壓保護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)的高頻過電壓。當系統(tǒng)發(fā)生間歇性弧光接地時，在消弧接觸器動作前將過電壓限制在安全范圍內(nèi)；在消弧接觸器分閘退出時，限制故障相恢復電壓幅值及上升速度，使故障點不會因操作真空接觸器引起過電壓重燃，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，高壓真空接觸器處于開斷狀態(tài)，不會對系統(tǒng)正常運行產(chǎn)生影響；系統(tǒng)發(fā)生單相弧光時，真空接觸器根據(jù)微機控制器的指令分合，將故障母線直接接地，完成對弧光接地過電壓的限制。

6、電壓互感器（PT）

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

7、高壓隔離開關（QS）

用于安裝和維護時的投切。

三、裝置的功能及特點

1、裝置動作速度快，能快速消除間歇性弧光及穩(wěn)定性弧光接地故障，抑制孤光接地過電壓，防止事故進一步擴大，降低線路的事故跳閘率。

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

3、能夠快速、有效地消除系統(tǒng)的諧振過電壓，防止長時間諧振過電壓對系統(tǒng)絕緣破壞，防止諧振過電壓對電網(wǎng)中裝設的避雷器及小感性負載的損傷。

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

5、能夠準確查找單相接地故障線路，對防止事故的進一步擴大，減輕運行和維護人員的工作有重要的意義。

6、由于其限制過電壓的機理與電網(wǎng)電流的大小無關，因其保護性能不受電網(wǎng)運行方式的改變和電網(wǎng)擴大的影響。

7、本裝置中的電壓互感器可以向計量儀表和繼電保護裝置提供系統(tǒng)的電壓信號，能夠替代常規(guī)的PT柜。

8、能夠測量系統(tǒng)的單相接地電容電流。

9、結構簡單，體積小，安裝、調(diào)試方便，適用范圍廣。

10、性價低，性對于消弧線圈系統(tǒng)而言，性能價格比較高。

四、裝置的基本工作原理

1、系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時，微機控制器根據(jù)傳來的電壓信號判斷接地的相別及弧光接地類型，同時發(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，故障相的對地電壓降為零，原接地故障點的弧光消失，其他兩相的對地電壓升高至線電壓。

真空開關動作后數(shù)秒（根據(jù)接地性能不同，動作時間不同），微機ZK令故障相的真空開關斷開，若真空開關斷開后，再無弧光接地故障現(xiàn)象，說明這一接地故障是暫時性的，系統(tǒng)恢復正常運行；若真空開關斷開后，再次出現(xiàn)弧光接地故障，則微機控制器ZK認定這一故障為永久性弧光接地，此時再次發(fā)出指令使故障相的真空開關閉合，ZK將按照預先設定的程序發(fā)出報警信號，告知值班人員故障發(fā)生的相別。在真空開關接地點過程中出現(xiàn)的短暫過電壓，由TBP進行限制。

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

2、當系統(tǒng)發(fā)生諧振時，微機控制器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模塊，該選線模塊與消弧裝置配合使用，無論系統(tǒng)發(fā)生的是何種類型的接地故障，均能夠?qū)�接地線路進行準確地選擇。

五、使用條件

1、環(huán)境溫度：-30℃～+40℃

2、活潑高度不超過2000m

3、周圍不得有粉塵、煤氣、煙氣等爆炸性混合物。