[资料]最全面的电力系统、发电机消弧线圈过补偿、欠补偿介绍

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最全面的电力系统、发电机消弧线圈过补偿、欠补偿介绍

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消弧线圈补偿作用

中性点非直接接地系统发生单相接地故障时，接地点将通过接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。如果此电容电流相当大，就会在接地点产生间歇性电弧，引起过电压，从而使非故障相对地电压极大增加。在电弧接地过电压的作用下，可能导致绝缘损坏，造成两点或多点的接地短路，使事故扩大。

为此，我国采取的措施是：当各级电压电网单相接地故障时，如果接地电容电流超过一定数值(35kV电网为10A，10kV电网为10A，3～6kV电网为30A)，就在中性点装设消弧线圈，其目的是利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减少，以致自动熄弧，保证继续供电。

 

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消弧线圈补偿分类

(1)欠补偿。补偿后电感电流小于电容电流，或者说补偿的感抗wL大于线路容抗1/3wC，电网以欠补偿的方式运行。

(2)过补偿。补偿后电感电流大于电容电流，或者说补偿的感抗wL小于线路容抗1/3wC，电网以过补偿的方式运行。

(3)全补偿。补偿后电感电流等于电容电流，或者说补偿的感抗wL等于线路容抗1/3wC，电网以全补偿的方式运行。

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中性点经消弧线圈接地系统为什么普遍采用过补偿运行方式

中性点经消弧线圈接地系统采用全补偿时，无论不对称电压的大小如何，都将因发生串联共振而使消弧线圈感受到很高的电压。因此，要避免全补偿运行方式的发生，而采用过补偿的方式或欠补偿的方式，但实际上一般都采用过补偿的运行方式，其主要原因如下。

(1)欠补偿电网发生故障时，容易出现数值很大的过电压。例如，当电网中因故障或其它原因而切除部分线路后，在欠补偿电网中就可能形成全补偿的运行方式而造成串联共振，从而引起很高的中性点位移电压与过电压，在欠补偿电网中也会出现很大的中性点位移而危及绝缘。只要采用欠补偿的运行方式，这一缺点是无法避免的。

(2)欠补偿电网在正常运行时，如果三相不对称度较大，还有可能出现数值很大的铁磁共振过电压。这种过电压是因欠补偿的消弧线圈(它的wL>1/3wC)和线路电容3wC发生铁磁共振而引起。如采用过补偿的运行方式，就不会出现这种铁磁共振现象。

(3)电力系统往往是不断发展和扩大的，电网的对地电容亦将随之增大。如果采用过补偿，原装的消弧线圈仍可以使用一段时期，至多由过补偿转变为欠补偿运行；但如果原来就采用欠补偿的运行方式，则系统一有发展就必须立即增加补偿容量。

(4)由于过补偿时流过接地点的是电感电流，熄弧后故障相电压恢复速度较慢，因而接地电弧不易重燃。

(5)采用过补偿时，系统频率的降低只是使过补偿度暂时增大，这在正常运行时是毫无问题的；反之，如果采用欠补偿，系统频率的降低将使之接近于全补偿，从而引起中性点位移电压的增大。

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发电机定子中性点补偿方式

GBT14285-20064.2.4.1

发电机定子绕组单相接地故障电流允许值按制造厂的规定值，如无制造厂提供的规定值可参照表1中所列数据。

表1发电机定子绕组单相接地故障电流允许值

发电机额定电压(kV)	发电机额定容量(MW)		接地电流允许值(A)
6.3	≤50		4
10.5	汽轮发电机	50～100	3
	水轮发电机	10～100
13.8～15.75	汽轮发电机	125～200	2a）
	水轮发电机	40～225
18～20	300～600		1
a）对氢冷发电机为2.5。

4.2.4.2与母线直接连接的发电机：当单相接地故障电流(不考虑消弧线圈的补偿作用)大于允许值(参照表1)时，应装设有选择性的接地保护装置。

发电机中性点接地方式

1）不接地；2）经消弧线圈接地；3）经配电变压器接地

当机端单相金属性接地电容电流，亦三相总电容电流Ic小于允许值时，发电机中性点可不接地，单相接地保护带时限动作于信号。但当消弧线圈退出运行或由于其他原因使残余电流大于接地电流允许值，应切换为动作于停机。

若电容电流Ic大于允许值时，亦采用消弧线圈（欠补偿）接地，补偿后的电容电流（容性）小于允许值时，保护动作于切机。

发电机中性点经配电变压器高阻接地时，接地故障电流大于电容电流，一般情况下都将大于允许值，所以单相接地保护应带时限动作于停机，其时限与系统保护相配合。（参考DLT684-2012 4.3.2）

DL-T5222-2005导体和电器选择设计技术规定

18.1.6装在电网的变压器中性点的消弧线圈，以及具有直配线的发电机中性点的消弧线圈应采用过补偿方式。

对于采用单元连接的发电机中性点的消弧线圈，为了限制电容耦合传递过电压以及频率变动等对发电机中性点位移电压的影响，宜采用欠补偿方式。

解释条文如下：

18.1.6系原规定的第8.0.6条保留条款。

装在电网的变压器中性点和有直配线的发电机中性点的消弧线圈采用过补偿运行方式，是考虑电网运行方式变化较大，如断路器分闸、线路故障、检修以及分区运行等，电网电容电流都将可能减少。若采用欠补偿运行方式，电容值的改变有可能使消弧线圈处于谐振点运行，这是不允许的。

采用单元连接的发电机，其运行方式固定，装在此发电机中性点的消弧线圈可以用欠补偿，也可以用过补偿，但为了限制变压器高压侧单相接地时对低压侧产生的传递过电压引起发电机中性点位移电压升高，以采用欠补偿运行方式较为有利。

无论采用过补偿或欠补偿运行方式，都应根据发电机的容量和电压限制残余电流。因为单相接地通过故障点的能量与电压和电流有关，为了不使因发电机电压等级的增高而增大通过故障点的能量。

简要解释如下：当发电机升压变压器高压侧发生接地故障时，故障点的零序电压将会传递到发电机侧，一般称为传递电压。这个传递电压的大小与变压器高低压绕组的耦合电容、发电机对地电容、消弧线圈的电感等相关，在欠补偿时传递电压较小，在过补偿时传递电压很大，将威胁到发电机的安全运行。