化工企业消弧装置的选择

我国现有的运行规程规定，对3~35kV中性点非直接接地的电网，发生接地故障时，允许继续运行两小时，如经上级有关部门批准，还可以延长。但规程对于“单相接地故障”的概念未做明确界定，如单相接地故障为金属性接地，故障相电压降为零，其余两相的对地电压将升高至线电压UL，因而这类电网的电气设备如变压器、电压/电流互感器、断路器及电缆等的对地绝缘水平，都能满足长期承受线电压作用而不损坏的要求。但是，如果单相接地故障为弧光接地，则其过电压一般为3.15~3.5倍的相电压，在这样高的过电压持续作用下，势必造成固体绝缘的积累性损伤，在健全相形成绝缘的薄弱环节，进而发展为相间短路事故。
目前国内大多采用消弧线圈补偿或自动跟踪补偿式消弧线圈接地方式解决弧光接地过电压问题，其优点是：
1.降低了故障点的残流，有利于接地电弧的熄灭；2.避免了长时间燃弧而导致相间弧光短路。3.对于金属性接地，系统可带故障运行两小时，减少了跨步电压差。
缺点是：
1.容易产生串联谐振过电压和虚幻接地现象；2.放大了变压器高压侧到低压侧的传递过电压；3.使小电流选线装置灵敏度降低甚至无法选线；4.用电感电流去抵消电容电流时，对于弧光接地时的高频分量部分无法抵消，因而不能有效地限制弧光接地过电压。
目前，自动补偿的消弧线圈国内主要有四种产品，分别是调气隙式、调匝式、调容式、偏磁式、调可控硅式。这几种产品各自优缺点这里不一一赘述，但几种产品都存在着以下几个问题：
1. 占地面积相对较大
2.10kV绕组为△接的绕组需配合接地变使用
3. 投资较大
4. 电缆弧光接地消弧能力较差（但能降低故障相电压）
化工企业电网供电较为集中，供电半径较小，多采用电缆供电，架空线路相对较少，发生单相接地的几率比系统电网要少的多，而且10kV用电设备较多，多为同步电动机和大功率异步电动机，10kV母线大都单母线分多段运行。这些特点都不是很适合中性点经消弧线圈接地这种中性点运行方式。
消弧柜的原理是线路中一旦发生弧光接地过电压，微机消弧控制器向故障相真空接触器发出合闸命令，故障相真空接触器快速动作，将弧光接地转化为金属性接地。故障点因弧光过电压为零而立即熄弧。此时由值班人员对故障线路进行处理，或由微机选线装置自动处理。
消弧柜的原理被开发出来以后，近年来在广大工矿企业得到很大的推广，因为其有着以下特点：
1.在发生弧光接地时，装置内故障相的真空接触器可快速合闸，将弧光接地转化为金属性接地不仅使故障点的电弧立即熄灭，同时也彻底消除了弧光接地过电压；
2.　有较高的性价比，能取代消弧线圈及其配套设备、电压互感器柜及其保护装置以及小电流接地选线装置，节约现场的安装空间。
3.保护功能不受电网大小和运行方式的影响；
4.装置结构简单，安装方便，适用于供、用电企业的中性点不直接接地电网。
5.保护功能全，装置具有消弧功能、PT功能及内部与外部各类过电压保护功能；根据用户的现场需要，还可以增加PT切换、小电流选线等功能。
但这种产品也存在着一定的缺陷：
1.故障相判断不能做到100%
⑴ 没有100%的判相理论支持。
中性点不接地系统，由于消弧线圈的长期应用，无须对故障相判断，因而故障相判断的研究仅限于经验归纳。
110kV以上中性点直接接地系统，由于重合闸的要求，故障相判断研究比较成熟，由于故障接地的复杂性，也不能做到100%的准确判断。
故障相接地消弧装置判相错误就会引起相间短路，消弧柜无法做到100%的故障相判断，从而给系统产生严重的安全隐患。
⑵ 消弧柜中的高压熔断器，正是为防止判相错误而设。
消弧柜为防止判相错误，均设置高压熔断器，来防止其判相错误产生的相间短路。
高压熔断器最重要的缺陷就是开断大电流的能力较低，使用高压熔断器来开断因其判相错误造成的相间短路，显然是不可靠的，一旦高压熔断器不能正确开断，电弧在高压熔断器熔管中产生大量的热量，造成高压熔断器爆炸。
2.一旦判相错误将造成相间短路
⑴ 高压熔断器正常开断，系统将失去消弧保护，弧光接地有可能造成事故。
⑵ 高压熔断器不能开断，将造成两方面的严重后果：
A、要么消弧柜中的高压熔断器爆炸。
B、要么母线进线开关跳闸，造成母线停电，如化工企业来说，这种情况显然是最不愿意见到的。
3.总降站带多个开闭所的运行方式使用消弧柜可能带来严重后果。
如果各个开闭所的母线都装设消弧柜，在发生弧光短路时处于总降站同一段母线上的开闭所母线上的消弧柜将同时动作，影响故障判断。任何一个消弧柜判相错误，都将产生严重后果。
4.有直配高压电机的母线段不适合使用消弧柜
直配高压电机年损坏率1.25/百台年。一旦电机绕组发生单相接地，消弧装置动作，短接一部分电机绕组，被短接的这部分电机绕组切割磁力线，产生电动势，相当于故障相接地消弧装置短接一个电源。
由于以上问题的存在，一些地区的供电部门对这种设备并不认可。
电网中性点接地方式和消弧设备的选择是个系统工程问题，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。化工企业应结合自身设备特点选择适合的设备，避免因设备选型不当引起的电网不稳定和造成重复投资。            山西原平化学工业集团有限公司  薄肖飞 相关热词搜索： 化工企业 装置 选择