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“消弧柜”与消弧线圈的比较

关于“消弧柜”与消弧线圈的比较

6～66kV电网中性点采用消弧线圈或接地电阻接地运行方式由来以久。其在电网运行中发挥的作用众所周知。

目前根据安徽大学开发的“消弧柜”技术，已有一些企业开发出自己的消弧柜并开始推广销售。

为了保证安全供电而进行一些新技术的探索是有益的。不过，“限制间歇电弧接地过电压”的“消弧柜”，即历史上的“接地故障转移装置”。其工作原理是在变电所的母线上，装一组分相控制的接地断路器，在电网正常运行情况下，该断路器组处于开断状态，当发生单相接地故障后，该相的断路器自动投入一定时间后再自动断开，利用在故障点产生的无电流间隙，接地电弧可能熄灭而转移成功。不过，“消弧柜”技术从原理上就存在缺陷：

1．在中压电网实际运行中，若电容电流数值很小，则接地电弧可以自行熄灭，所以中性点采用不接地方式足矣；相反，当电容电流超过某一定值后，在断路器投入之前往往形成相间短路，或者导致残留性故障，则转移必然失败。由于该装置在发生单相接地故障时，人为的制作了一个接地故障点，等于是在加重线路的故障严重程度；且由于配备的接地电抗值是固定值并不能有效限制间歇电弧接地过电压，且其性能远不及当前电网的谐振接地或电阻接地方式，类似的产品在国外很早便已经被淘汰了，所以在当代国外电网的中性点产品中基本上是消弧线圈和接地电阻两分天下的格局。

2．大家知道，“间歇”电弧接地过电压的产生是有特定的“临界”条件的。在电容电流较小或较大的情况下，此种过电压均不可能产生。中性点经消弧线圈或电阻接地正是彼得生（W. Petersen）研究防止间歇电弧接地过电压的技术成果，是经过全球电力系统几十年运行实践检验了的。消弧线圈可使接地故障电流显著减小，可破坏产生此种过电压的“临界”条件。所以，消弧线圈接地方式可以完全防止其产生。而“接地故障转移装置”显然不具有此种功能；同样，“消弧柜”也无能为力。

3．由于断路器的投入需要相当时间，若符合间歇电弧接地过电压产生的条件，则在该相断路器接地之前此种过电压就已经产生了。所以它们不能防止间歇电弧接地过电压，只不过是在单相接地故障发生之后，经过一定时间将电弧

接地转变为金属性接地而已。此时非故障相上出现的过电压，并非一般认为的线电压。根据暂态振荡原理进行计算，其值可能是前者的两倍，所以也不能限制暂态过电压的幅值。而且，当其动作后增加了多余的接地点，反而给故障选线、故障处理造成了不必要的困难和麻烦。 理论分析和实践结果证明，若消弧线圈靠近谐振点运行，则可使接地电弧瞬间熄灭，避免振荡电荷的积累，同时降低故障相的恢复电压。因此，消弧线圈可以限制中性点位移电压的升高，所以能够抑制电弧接地过电压的幅值，避免间歇电弧接地过电压的产生。

4．如果消弧柜控制器单元出现判定失误（如：将A相故障判为B相故障就必然导致相间短路），则会造成电网事故扩大。

5．传统的消弧线圈由于可使电网带故障运行两小时，可配备小电流选线功能予以辅助，继电保护作为后备为电网稳定运行提供进一步的保障，两者互不影响；接地电阻则与线路零序保护配合，可准确判断出故障线路并迅速切除，这一特点避免了为寻找接地故障进行的大量拉合闸操作而产生过电压。消弧柜在与继电保护的配合上处在一个比较尴尬的位置，当电网发生单相接地故障后，该相的断路器自动投入一定时间，电弧接地转变为金属性接地，此时已明显符合继电保护的动作条件，若保护跳闸切断线路则不符合“消弧”以便系统带故障运行的初衷；若保护不跳闸势必造成保护定值整定偏高、大大增加保护拒动的可能性，造成保护运行的隐患。且目前尚未见到与消弧柜配套使用的保护定值整定计算方面的统一依据，这就使相关保护定值的整定计算很成问题。

6．一般来说，中性点经消弧线圈接地系统可降低系统强电对弱电的干扰，能够向通信系统提供良好的电磁兼容环境。而“消弧柜”却不具备上述主流设备特点中的任何一个。

此外，“消弧柜”在推出后由于商业宣传的需要，说成是消弧线圈的替代产品，这种产品在国家电网公司系统没有被采用，就是在厂矿企业的系统中部分采用过，此产品在实际运行中发现了如下所述的一些的严重问题：

A、当系统发生金属性接地时不起作用，因为它的主要原理是弧光虚接时将

该相人工接地达到灭弧的目的。

B、系统瞬时性接地也不起作用，尤其是夏天打雷时这种故障特别多，约占

接地故障的70％，这种装置相应速度跟不上。

C、分相选择一旦有误，将造成人为的严重的短路故障事故。

D、对于比较大的故障电流，一旦系统发生接地，就会对位于故障点的设备

造成损坏，因为这种装置并不减小电网的接地电流。

2005年5月杭州“接地技术研究会”和10月北京会议，一致认为这种产品不能在电网上使用，尤其是在安徽、江苏等省电网已明确声明不准在电网中使用“消弧柜”，不少使用过的企业也准备拆除并更换成消弧线圈。 电网中性点接地方式是个系统工程问题，具有理论研究与实践密切结合的特点，同时它既是技术问题，也是经济问题。因此在进行决策时，必须结合电网现状和发展规划，全面考虑，进行技术经济比较，避免因决策失误造成不良后果。 当今世界正在进入信息社会和电气化时代，负荷特性发生了很大变化，对电能质量、人身和设备安全、环境保护等提出了更加严格的要求。根据电压电流互换特性这一基本理念，从系统工程观点出发，必须采取有力措施，限制单相接地故障电流及其诸多后续恶果。 国内外电力系统多年的实践经验表明，中性点接地方式与上述问题直接相关。不论现在或将来、也不论供电紧张与否，而优化中性点接地技术是提高供电可靠性、保护人身安全、设备安全和电磁环境等的一项合理的重要技术手段。而“消弧柜”显然难以达到上述要求。