消弧線圈技術匯報思源電氣股份有限公司地址：上海閔行區金都路4399號銷售熱線務熱線票代碼：002028報告人：臧敏電話機：138160949322023/2/4主要內容配電網中性點接地方式1消弧線圈接地方式2消弧線圈分類及比較分析3消弧線圈現場試驗情況4消弧線圈并聯中電阻選線5最新技術進展62023/2/4

配電網中性點接地方式2023/2/4

配電網中性點接地方式1電阻接地方式中性點與地之間接入電阻，按阻值有小電阻和中電阻兩種方式；3消弧線圈接地方式中性點與地之間接入消弧線圈，使感性電流與系統容性電流互相抵消；2不接地方式供電變壓器中性點絕緣或三角形接線；2023/2/4配電網中性點接地方式系統絕緣水平較低；比較容易隔離故障線路；跳閘停電次數較多；短路電流非常大：電流沖擊對電纜絕緣造成的損傷較大;對電子通訊設備的電磁干擾比較嚴重;較大的跨步電壓威脅人身安全;對于高阻接地不能準確及時跳開，電弧有可能連帶燒毀同一電纜溝里的其它相鄰電纜,擴大事故,造成火災。電阻接地方式2023/2/4

配電網中性點接地方式瑞士采用小電流接地，因配電線路故障居民每年死亡少于1人，傷4－5人。摘自－－

《NEUTRALGROUBDINGINHIGH-VOLTAGETRANSMISSION》R.Willheim

M.Waters根據美國加州公共事業委員會的報告，因配電線路故障居民每年死亡40人，傷150人。電阻接地方式2023/2/4配電網中性點接地方式6～66kV配電網，電容電流小于10A，由于發生單相接地故障時，接地電弧能夠自動熄滅，系統可帶故障運行2小時。缺點：當系統電容電流過大時，接地電弧無法自動熄滅，將導致故障擴大；容易導致PT鐵芯飽和，引發鐵磁諧振過電壓。不接地方式2023/2/4配電網中性點接地方式允許系統帶故障運行2小時，保障了供電可靠性。自動消弧，避免弧光過電壓的產生，抑制鐵磁諧振的發生。大大降低了對通訊設備的干擾和對人身安全的威脅。傳統的選線方法不再起作用，使選線成為長期困擾電力系統的難題。消弧線圈接地方式2023/2/4

消弧線圈接地方式2023/2/4消弧線圈接地方式通過在系統中性點接入消弧線圈，當系統發生單相接地時提供感性電流，用以補償由于系統存在電容而在故障點引起的容性接地電流，使系統的故障接地電流達到最小。IgILIc消弧線圈基本工作原理2023/2/4XLUnXCRd正常運行時，串聯關系RXLXCU00單相接地故障時，并聯關系消弧線圈接地方式消弧線圈基本工作原理2023/2/4降低瞬時性單相接地故障發展成永久性單相接地故障的概率降低永久性單相接地故障演變成相間短路的概率消弧線圈基本功能消弧線圈接地方式2023/2/4通過快速補償避免弧光過電壓的產生抑制鐵磁諧振消弧線圈其他功能消弧線圈接地方式大大降低了對通訊設備的干擾和對人身安全的威脅允許系統帶故障運行2小時，保障了供電可靠性2023/2/4消弧線圈使用效果消弧線圈接地方式2023/2/4

消弧線圈接地方式供電可靠性與接地方式2023/2/4電力行業標準DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》中明確規定：3～10kV架空線路構成的系統和所有35kV、66kV電網，當單相接地故障電流大于10A時，中性點應裝設消弧線圈；3～10kV電纜線路構成的系統，當單相接地故障電流大于30A時，中性點應裝設消弧線圈。消弧線圈接地方式規程規定2023/2/4消弧線圈接地方式規程規定2023/2/42004年11月3日國家安全生產監督管理局、國家煤礦安全監察局令第16號公布《煤礦安全規程》中明確規定：

第四百五十七條礦井高壓電網，必須采取措施限制單相接地電容電流不超過20A。

消弧線圈接地方式規程規定2023/2/4消弧線圈接地方式德國

德國Peterson在1916年發明消弧線圈（德國專利第304832號），現在中低壓電網仍廣泛采用消弧線圈接地。用戶年平均停電時間不到20分鐘。國外接地方式的發展2023/2/4消弧線圈接地方式意大利

中壓電網主要采用不接地方式，采用瞬時短接接地相母線的方法滅弧。

為提高供電可靠性，2000年開始實施諧振接地改造，已完成1/4變電所的改造。

采用自動調諧消弧線圈后，接地故障引起的停電減少50％以上。國外接地方式的發展2023/2/4消弧線圈接地方式法國法國改用消弧線圈接地國外接地方式的發展2023/2/4消弧線圈接地方式英國

中壓電網主要采用小電阻接地方式，目前正在嘗試部分改為消弧線圈接地方式，如英格蘭北部約克郡（YORK）電力公司已經對50個變電所中壓電網進行了諧振接地改造。國外接地方式的發展2023/2/4

消弧線圈接地方式俄羅斯、意大利、比利時、奧地利、芬蘭、丹麥、瑞典等許多國家，現在依然采用小電流接地（中性點不接地或經消弧線圈接地）方式。美國電工協會明確承認諧振接地方式的優點，現在保持電阻接地主要是經濟因素。日本開始采用諧振接地，戰敗后使用美國電力產品-大電流接地，但現在又開始推廣諧振接地，現在主要是諧振接地或不接地。國外接地方式的發展2023/2/4

消弧線圈接地方式我國從解放初期就開始采用蘇聯的方式，中性點采用不接地或經消弧線圈接地方式。改革開放初期，我國有的地區從國外購買了低絕緣水平的電力電纜等設備，無法直接在我國的中壓電網投入運行，遂出現了引進低電阻接地方式。從90年代中開始國內接地方式已經推廣使用自動調諧的消弧線圈接地方式，已經形成行業標準方式。中國接地方式的發展2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析

預先調節式

presetapparatus

隨后調節式

post-setapparatus消弧線圈分類2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析預先調節式

系統正常運行時，消弧線圈預先調節，等在補償位置；單相接地故障時，消弧線圈零延時進行補償。有效限制鐵磁諧振；通過阻尼電阻降低中性點電壓。消弧線圈分類2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析隨后調節式

系統正常運行時，消弧線圈遠離補償位置；發生單相接地故障后，隨后調節消弧線圈到補償位置，至少需要60ms，速度慢，效果差。

有可能出現鐵磁諧振；

采用可控硅等器件，一般會產生諧波，復雜可靠性低。消弧線圈分類2023/2/4

如何考核消弧線圈？可靠性諧波污染補償速度消弧線圈分類及比較分析2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析對電力設備的一個基本要求！可靠性2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析各種接地條件

下的可靠補償正常運行時的可靠性：主要表現為設備可靠運行可靠性控制器故障以及電源失電時的可靠補償2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析可靠性預先調節方式：一次設備部分電子元器件少，結構簡單可靠采取預先調節方式，故障發生時，補償不依賴于二次電源隨后調節方式：一次設備電子元器件多，影響可靠性故障發生時，控制器的計算、調節依賴于二次電源比較結果：預調式可靠性更高！

2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析為什么要進行快速補償（一）

彼得生（W.Peterson)理論

故障點接地電弧在暫態高頻振蕩電流通過第一個零點時熄滅，此時非故障相上的自由電荷對地電容重新分布，于是在各相上產生了位移電壓Udv；此后每經過半個工頻周波，接地電弧重燃一次，由于非故障相上積聚的自由電荷不斷增多，位移電壓逐步升高，非故障相的暫態過電壓隨著接地電弧的重燃次數的增多而增高。補償速度2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析

假定首次電弧發生在電壓負最大開始，第一次過零熄弧時，非故障相暫態電壓＋13/6Um，以Udv＝＋5/3Um為軸線正弦波變化；經過半個工頻周期后，非故障相暫態過電壓為-25/6Um，以Udv＝-25/9Um為軸線正弦波變化；再經過半個工頻周期后故障相達到負最大值時重燃，隨著過零次數增加，過電壓逐漸增大。由于相間電容的抑制作用，過電壓最大到-3.5Um。

如果補償時間超過60ms，過電壓已經發生!補償速度2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析為什么要進行快速補償（二）

對于瞬時性接地故障和間歇性接地故障，必須迅速補償，才能保證故障的自動消除。對于永久性接地故障，必須迅速補償和準確選線隔離故障線路，才能保證故障不再擴大。摘自－－

《NEUTRALGROUBDINGINHIGH-VOLTAGETRANSMISSION》R.Willheim

M.Waters補償速度2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析83.3%34.5kV密西根電力公司86～90%20kV巴登電廠80.5%13.8kV科羅拉多公用事業公司90%110kV奧地利電力系統96％22kV瑞典國家電力局瞬時性故障電壓等級系統名稱摘自－－

《NEUTRALGROUNDINGINHIGH-VOLTAGETRANSMISSION》R.Willheim

M.Waters補償速度2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析補償速度慢，危及人身安全！60ms,太慢了補償速度2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析預先調節方式：由于采取的是預先調節、“守株待兔”的方式，當接地故障發生時，可以零延時進行補償，補償速度：快！隨后調節方式：由于接地故障發生后，裝置有一個計算、調節、補償的過程，至少需要60ms的時間，補償速度：慢！補償速度2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析

諧波污染

“諧波”是電能質量的一個重要指標

電力設備應盡量避免產生諧波污染2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析

諧波污染預先調節方式：一次設備不存在產生諧波的元件，無諧波產生隨后調節方式：一次設備存在可控硅等諧波元件，有較大諧波產生2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析（相控式）高短路阻抗式——調節可控硅導通角一次繞組可控硅控制導通相位濾波器濾除諧波諧波污染2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析可控硅控制的消弧線圈諧波和補償角度（補電流）有關，試驗中該找到最大可能產生諧波條件。諧波污染2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析結構簡單可靠產品圖片預調式消弧線圈2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析產品圖片預調式消弧線圈2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析隨調式消弧線圈產品圖片2023/2/4

消弧線圈分類及比較分析可控硅保護觸發濾波器復雜可靠性？產品圖片2023/2/4存在較長的暫態過程

放大的暫態過程隨調式消弧線圈———實際錄波情況消弧線圈分類及比較分析2023/2/4預調式消弧線圈（調匝式）——實際錄波情況消弧線圈分類及比較分析2023/2/4——實際錄波情況消弧線圈分類及比較分析2023/2/4類型說明預調式補償不依賴控制設備，可靠性高；無諧波污染；補償速度快。隨調式補償依賴控制設備，可控硅維護困難，可靠性低；有較大的諧波污染，補償速度慢。運行特性消弧線圈分類及比較分析2023/2/4類型說明預調式結合自觸發技術的阻尼電阻保護，接地后立刻（零延時）補償電流到位。隨調式隨后調節方式，補償電流到位時間為60ms以上。補償電流到位時間消弧線圈分類及比較分析2023/2/4預調式：最大10％～100％，檔位調節隨調式：最大0％～100％，連續調節消弧線圈ArcSuppressionCoil調節范圍比較消弧線圈分類及比較分析2023/2/4消弧線圈分類及比較分析產品圖片2023/2/4消弧線圈分類及比較分析成套組合式中電阻裝置

產品圖片2023/2/4消弧線圈分類及比較分析戶外組合式

產品圖片2023/2/4

消弧線圈現場試驗情況2023/2/4

消弧線圈現場試驗情況江蘇鹽城試驗時間：2006年4月26日

地點：江蘇鹽城

組織單位：江蘇中試所

試驗目的：測試不同種類消弧線圈的諧波、補償速度等

參數2023/2/4

消弧線圈現場試驗情況諧波大可控硅式消弧線圈存在較長的暫態過程高短路阻抗消弧線圈補償速度慢，過渡時間長！江蘇鹽城試驗2023/2/4

消弧線圈現場試驗情況上海交大研究報告時間：2006年

研究任務：針對自動調匝式消弧線圈、調容式消弧線圈

和相控式消弧線圈進行比較分析研究

組織單位：上海交大電氣絕緣與熱老化國家重點實驗室

試驗目的：測試不同種類消弧線圈的諧波、補償速度等

參數2023/2/4

消弧線圈現場試驗情況上海交大研究報告報告結論：

針對電磁式PT鐵磁諧振問題，調匝消弧線圈和調容消弧線圈可以很好的起到抑制作用，相控消弧線圈由于SCR的關閉，不能起到抑制作用，并且在發生單相接地故障后，當接地故障消失時其本身的勵磁電抗還將與自身的濾波電容、線路相對地電容發生鐵磁諧振，在某種特定的情況下可能產生危險的鐵磁諧振過電壓。

2023/2/4消弧線圈現場試驗情況相控式消弧線圈容易發生諧振改用調匝式消弧線圈上海電力公司文件2023/2/4消弧線圈現場試驗情況浙江溫州比對試驗時間：2008年12月9日至11日

組織單位：浙江中試所、溫州電力局

參與廠家：思源電氣、智光電氣

試驗地點：思源---溫州橫嶼變

智光---溫州凈水變

試驗目的：對比不同廠家消弧線圈的各項性能參數

試驗項目：金屬接地、泥土地接地、水泥地接地2023/2/4消弧線圈現場試驗情況浙江溫州比對試驗2023/2/4消弧線圈現場試驗情況浙江溫州比對試驗試驗結果數據2023/2/4消弧線圈現場試驗情況浙江溫州比對試驗試驗結果數據2023/2/4消弧線圈現場試驗情況江蘇南京比對試驗時間：2009年3月7日

組織單位：江蘇中試所、南京供電局

參與廠家：思源電氣、智光電氣

試驗地點：南京新區變

試驗目的：對比不同廠家消弧線圈的各項性能參數

試驗項目：金屬接地、泥土地接地、水泥地接地2023/2/4消弧線圈現場試驗情況江蘇南京比對試驗

思源試驗數據控制器顯示參數現場試驗紀錄數據備注檔位電容電流殘流中性點電壓時間故障點電流（A）消弧線圈電流（A）中性點電壓（kV）金屬接地951.224.3686.09kV17:55:37-17:55:435.252.486.07kV水泥板接地951.154.453.28kV17:47:35-17:47:402.3728.263.3kV2.4628.873.3kV失電試驗2023/2/4消弧線圈現場試驗情況江蘇南京比對試驗

智光試驗數據：控制器現場試驗紀錄數據備注電容電流（A）消弧線圈電流（A）故障點電流（A）消弧線圈電流（A）中性點電壓（kV）

金屬接地52.56212.7559.96.08裝置正常55.59.226.17裝置失電水泥板接地6.751.380.6487裝置正常裝置失電2023/2/4消弧線圈現場試驗情況泰州新區揚州文匯（I段）

江蘇中試所測試電容電流〔計算〕A電容電流〔實測〕A殘流〔計算〕A殘流〔實測〕A45.4544.54.744.07電容電流〔計算〕A電容電流〔實測〕A殘流〔計算〕A殘流〔實測〕A22.1621.82.472.78其他消弧試驗情況2023/2/4

實際接地試驗驗證重慶儲奇門（II段）重慶儲奇門（I段）

電容電流〔計算〕A電容電流〔實測〕A殘流〔計算〕A殘流〔實測〕A70.2692.84.5電容電流〔計算〕A電容電流〔實測〕A殘流〔計算〕A殘流〔實測〕A44.8441.72.5重慶電力局測試

其他消弧試驗情況2023/2/4

實際接地試驗驗證南京雨花（I段）

上海松江九亭（II段）

華東中試所測試電容電流〔計算〕A電容電流〔實測〕A殘流〔計算〕A殘流〔實測〕A51.449.92.73.5電容電流〔計算〕A電容電流〔實測〕A殘流〔計算〕A殘流〔實測〕A42.543.13.13.5其他消弧試驗情況2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線2023/2/4

？

消弧線圈并聯中電阻選線消弧線圈的補償作用，使原有選線理論不再成立實際電纜出線的長短差異性測試手段和精度的影響傳統選線方法的問題2023/2/4

消弧線圈并聯中電阻選線o123C01C02C03kABC諧振接地電網單相接地時電流分布圖2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線基波電流選線五次諧波選線有功功率法注入諧波法殘流增量法選線

基波電流選線消弧線圈不存在時，基波電流作為判斷接地的主要依據之一（首半波比相、群體比幅比相等）。五次諧波選線消弧線圈對零序五次諧波影響較小，故障線路諧波電流為其它非故障線路諧波電流之和，方向相反。有功功率法接地時系統產生的有功電流流向接地線路。注入諧波法接地時向系統注入非工頻信號進行選線。殘流增量法選線接地時調節消弧線圈，使故障殘流發生改變進行選線。傳統選線方法2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線對于瞬時性單相接地，由于消弧線圈采用預調式，零延時補償，將故障消除。對于永久性單相接地故障，裝置延時投入并聯中電阻準確選線。并聯中電阻選線2023/2/4

消弧線圈并聯中電阻選線系統原理圖2023/2/4

消弧線圈并聯中電阻選線國網公司的觀點2023/2/4

消弧線圈并聯中電阻選線中電阻投切過程中性點電壓波形中電阻選線錄波圖2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線中電阻投切過程故障線路零序電流明顯區分于正常線路中電阻選線錄波圖2023/2/4中電阻投切過程非故障線路零序電流明顯區分于故障線路

消弧線圈并聯中電阻選線中電阻選線錄波圖2023/2/4

消弧線圈并聯中電阻選線獨立并聯中電阻柜2023/2/4

消弧線圈并聯中電阻選線此方案綜合了預先調節式消弧線圈和電阻接地的優點此方案的選線原理，與零序CT的極性、線路長短、CT變比及其一致性差異等無關，彌補了普通選線裝置的缺陷并聯中電阻的短時投入，能降低中性點電壓，對系統沒有危害并聯中電阻選線特點2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線九亭站現場試驗

試驗目的驗證裝置電容電流計算的準確性及補償效果；驗證并聯中電阻選線的準確性。并聯中電阻選線案例2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線九亭變電站10kV系統Ⅲ段母線電氣主接線圖

300/5400/5400/5300/5300/5300/5400/5300/5300/5CT變比987654321選線號電容九涇橫涇黃泥繁榮匯亭八伴富麗大唐線路名九39九38九37九36九35九34九33九32九31線路號九亭站現場試驗并聯中電阻選線案例2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線九亭站現場試驗2003-12-2311：22：48到2003-12-2311：23：17試驗時間32并聯電阻選線結果0歐姆實際接地電阻32實際接地線路金屬接地并聯中電阻選線案例2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線九亭站現場試驗2003-12-2312：33：23到2003-12-2312：33：46試驗時間32并聯電阻選線結果107歐姆實際接地電阻32實際接地線路107Ω電阻接地并聯中電阻選線案例2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線九亭站現場試驗507Ω電阻接地2003-12-2314：11：44到2003-12-2314：12：12試驗時間32并聯電阻選線結果507歐姆實際接地電阻32實際接地線路并聯中電阻選線案例2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線九亭站現場試驗中電阻投入中電阻切除并聯中電阻選線案例2023/2/41調匝式消弧線圈具有快速、良好的補償性能；2并聯電阻投切在1s內完成，滿足技術要求；3并聯電阻投入時，中性點電壓降低，且無沖擊過程；4消弧線圈并聯中電阻裝置選線全部正確。現場試驗結論消弧線圈并聯中電阻選線并聯中電阻選線案例2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線華東電力試驗研究院報告并聯中電阻選線案例2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線現場作業并聯中電阻選線案例2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線上海松江局現場運行報告并聯中電阻選線運行報告2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線廈門局現場運行報告并聯中電阻選線運行報告2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線并聯中電阻選線相關論文2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線引起廣泛關注客戶現場參觀2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線引起廣泛關注客戶現場參觀2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線并聯中電阻專利證書2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線出口俄羅斯部分出口項目2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線出口非洲部分出口項目2023/2/4消弧線圈并聯中電阻選線出口非洲部分出口項目2023/2/4

最新技術進展2023/2/4概述消弧線圈是變電站中的重要設備。數字化變電站技術的發展，對于消弧線圈產品也是一種機遇與挑戰。思源電氣作為消弧線圈產品的主要生產商，很早就開始了對于消弧線圈數字化以及IEC61850標準的研究，并開始了相關產品研制工作。

1數字化消弧線圈2023/2/41數字化消弧線圈2023/2/4系統圖示1數字化消弧線圈2023/2/4消弧線圈(一次部分)

包含消弧線圈本體，以及阻尼箱、有載調檔開關等，采用組合柜或就地散裝布置方式安裝；在本方案中，在一次設備側安裝就地智能單元，進行就地數字化。自動調諧控制器(二次部分)

自動調諧控制器接入站控層網絡，對一次設備進行控制，向后臺上傳運行信息;通信模型

就地智能單元與自動調諧控制器通過光纜連接，使用9-2SMVGOOSE通信；自動調諧控制器與站控層通過光纜連接，使用MMS通信；

內置IEC61850支持，不采用任何形式的規約轉換器。1數字化消弧線圈2023/2/4新型控制器1數字化消弧線圈2023/2/4XHK-II(61850)消弧線圈控制器是XHK-II型控制器的下一代產品，其功能和性能參數高于XHK-II型控制器。XHK-II(61850)消弧線圈控制器，支持最新的IEC61850標準通信協議。XHK-II(61850)消弧