一. 現(xiàn)行消弧技術(shù)概述  

    長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)3～35KV(含66KV)的電網(wǎng)大多采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。此類電網(wǎng)在發(fā)生單相接地時(shí)，非故障相的對(duì)地電壓將升高到線電壓（UL），但系統(tǒng)的線電壓保持不變，所以我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，3～35KV(66KV)的電網(wǎng)在發(fā)生單相接地故障后允許短時(shí)間帶故障運(yùn)行，因而這類電網(wǎng)的各類電氣設(shè)備，如變壓器、電壓/電流互感器、斷路器、線路等一次設(shè)備的對(duì)地絕緣水平，都應(yīng)滿足長(zhǎng)期承受線電壓而不損壞的要求。

    傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，3～35KV(含66KV)電網(wǎng)屬于中低壓的變壓配電網(wǎng)，此類電網(wǎng)中的內(nèi)部過(guò)電壓的值不高，所以危及電網(wǎng)絕緣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，避雷器的放電電壓為相電壓的4倍以上，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)生單相間歇性弧光接地時(shí)產(chǎn)生的弧光接地過(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)備運(yùn)行的一大威脅，其中以單相弧光接地過(guò)電壓較為嚴(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)地電容電流在逐漸增大，弧光接地過(guò)電壓?jiǎn)栴}也日夜嚴(yán)重起來(lái)。為了解決上述問(wèn)題，不少電網(wǎng)采用了諧振接地方式，即在電網(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)殘流減小，從而達(dá)到自然熄弧。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)償確有難度，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、非全相、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。

 (4) 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)外對(duì)3～35KV電網(wǎng)采取中性點(diǎn)直接接地的方式，國(guó)內(nèi)也有少數(shù)地區(qū)采取了經(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。這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，人為增加短路電流使斷路器動(dòng)作，不論負(fù)荷性質(zhì)及重要性，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。

二、裝置的基本功能及特點(diǎn)

   1. 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)及電氣設(shè)備的絕緣。

   2. 裝置動(dòng)作速度快，可在30ms～40ms之內(nèi)動(dòng)作，能快速降低間歇性弧光及穩(wěn)定性弧光接地故障，抑制弧光接地過(guò)電壓，防事故進(jìn)一步擴(kuò)大，降低線路的事故跳閘率。

   3. 能夠快速、有效地降低系統(tǒng)的諧振過(guò)電壓，防長(zhǎng)時(shí)間諧振過(guò)電壓對(duì)系統(tǒng)絕緣破壞，防諧振過(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，用戶可以在完成轉(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)防事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)減輕運(yùn)行和維護(hù)人員的工作量有重要意義。

   6. 由裝置的工作原理可知，其限制過(guò)電壓的機(jī)理與電網(wǎng)對(duì)地電容電流的大小無(wú)關(guān)，因而其保護(hù)性能不隨電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變而改變，大小電網(wǎng)均可使用，電網(wǎng)擴(kuò)容也沒(méi)有影響。

   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)等裝置提供系統(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. 裝置設(shè)備簡(jiǎn)單，體積小，安裝、調(diào)試方便，即適用變電站，同樣適用于發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)；既適用于新建站，也適用于老電站的改造。

  10. 性價(jià)比高，相對(duì)于消弧線圈系統(tǒng)而言，性能價(jià)格比很高。

三、 裝置主要組成部件及其功能

消弧消諧選及過(guò)電壓保護(hù)綜合裝置組成原理如圖1所示，其主要有以下六個(gè)部件組成：

 1.大容量ZnO非線性元件組成的組合式過(guò)電壓保護(hù)器

此設(shè)備是一種特殊的高能容的氧化鋅過(guò)電壓保護(hù)器，與一般的氧化鋅避雷器（MOA）相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

   (1)組合式過(guò)電壓保護(hù)器采用的是大能容的ZnO非線性電阻,單片通流能力達(dá)到400A-1000A，殘壓比低；

   (2)組合式過(guò)電壓保護(hù)器為傳統(tǒng)的無(wú)間隙結(jié)構(gòu)，不存在動(dòng)作電壓的分散性問(wèn)題，過(guò)電壓保護(hù)值準(zhǔn)確，保護(hù)性能優(yōu)良。

   (3)組合式過(guò)電壓保護(hù)器采用四星型接法，可將相間過(guò)電壓大大降低，與常規(guī)避雷器相比，相間過(guò)電壓降低了60-70%，保護(hù)可靠性大大提高。

  組合式過(guò)電壓保護(hù)器是本裝置中限制各類過(guò)電壓的器件，主要用來(lái)限制大氣過(guò)電壓和操作過(guò)電壓。

 2.可分相控制的高壓真空接觸器（KA-KC） 

    這是一種特殊的高壓真空交流接觸器，其三相分體，各相一端分別接至母線，另一端接地。正常運(yùn)行時(shí)真空開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，受微機(jī)控制器控制而動(dòng)作，各相之間閉鎖，當(dāng)其中任一相閉合使該相母線接地后，其他兩相中的任何一相不會(huì)動(dòng)作閉合。

    KA-KC的作用是，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時(shí)，使其由不穩(wěn)定的弧光接地故障轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的金屬性接地，從而保護(hù)了系統(tǒng)中的設(shè)備。

3.多功能微機(jī)控制器（核心技術(shù)）

    多功能微機(jī)控制器是本裝置的技術(shù)核心部件，它以高抗干擾能力的單片機(jī)為核心處理器，核心處理器由兩塊單片機(jī)組成，故障處理速度快，主要具有以下功能和特點(diǎn)：

  (1) 自動(dòng)化程度高。微機(jī)控制器的所有功能均為自動(dòng)執(zhí)行，無(wú)需人工操作，維護(hù)和操作簡(jiǎn)便。

   (2) 抗干擾性能好，可靠性高。微機(jī)控制器采用二次電源技術(shù)，可抵御各種電磁干擾,所有接口均采用光/電隔離，可降低電源及一次系統(tǒng)對(duì)控制器的干擾，控制器還設(shè)置了Watchdog自復(fù)位電路，可實(shí)現(xiàn)裝置的自動(dòng)復(fù)位，完全避免了外界的各種電磁干擾。

   (3) 完善的保護(hù)功能。由于微機(jī)控制器采用雙處理器作為處理單元，所以能同時(shí)完成對(duì)消弧、消諧及選線的綜合控制，而且速度很快。并且裝置能夠完成對(duì)電壓互感器高壓保險(xiǎn)熔斷報(bào)警及電壓互感器二次電壓信號(hào)回路故障報(bào)警功能。