JK-XHG消弧消諧選線(xiàn)及過(guò)電壓保護(hù)裝置
一、 概述
裝置功能及使用范圍
消弧消諧選線(xiàn)及過(guò)電壓保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用于3～35KV中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地或中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地的電力系統(tǒng)，能對(duì)上述系統(tǒng)中的各類(lèi)過(guò)電壓加以限制，有效地提高了上述系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性及供電可靠性。
弧光接地及諧振的危害
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)3～35KV的電網(wǎng)大多采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的運(yùn)行方式。此類(lèi)電網(wǎng)在發(fā)生單相接地時(shí)，特別是發(fā)生單相間歇性弧光接地時(shí)會(huì)產(chǎn)生的嚴(yán)重的弧光接地過(guò)電壓，該電壓持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，并能遍及整個(gè)電網(wǎng)，會(huì)對(duì)系統(tǒng)的絕緣產(chǎn)生很大的破壞，如不及時(shí)消弧，甚至?xí)?dǎo)致相間短路事故，造成設(shè)備損壞、大面積停電，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。
特殊條件下產(chǎn)生的諧振是中性點(diǎn)不有效接地系統(tǒng)中的常見(jiàn)故障，諧振過(guò)電壓不僅幅值高、能量大，而且可能會(huì)穩(wěn)定存在，已成為這類(lèi)電網(wǎng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的一大威脅。
傳統(tǒng)技術(shù)概述
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)地電容電流在逐漸擴(kuò)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，大多電網(wǎng)采用中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線(xiàn)圈的方法，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地時(shí)，利用消弧線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)圈存在的一些問(wèn)題。
(1)只能補(bǔ)償工頻電容電流，無(wú)法補(bǔ)償對(duì)弧光接地電流中的高頻分量及有功分量。
(2)影響接地選線(xiàn)裝置判斷的準(zhǔn)確性。
(3)消弧線(xiàn)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)精確調(diào)諧難度較大，消弧效果不理想。
(5)隨著電網(wǎng)的擴(kuò)大，消弧線(xiàn)圈也要隨之更換，不利于電網(wǎng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃。
國(guó)內(nèi)也有少數(shù)地區(qū)采取了中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的方式，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，人為增加短路電流使斷路器動(dòng)作，切除故障線(xiàn)路，不能分辨是金屬接地還是弧光接地，使并不存在弧光接地過(guò)電壓危害的金屬性接地故障線(xiàn)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。
解決諧振的方法主要是采用二次消諧器或一次消諧器阻尼諧振或泄放諧振能量，不論哪種方式都存在消諧時(shí)間長(zhǎng)、效果差、PT保護(hù)不夠理想等問(wèn)題。
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，能快速消除間歇性弧光及穩(wěn)定性弧光接地故障，控制弧光接地過(guò)電壓，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大，降低線(xiàn)路的事故跳閘率。
3.能夠快速、有效地消除系統(tǒng)的諧振過(guò)電壓，防止長(zhǎng)時(shí)間諧振過(guò)電壓對(duì)系統(tǒng)絕緣破壞，防止諧振過(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(hù)可以在完成轉(zhuǎn)移負(fù)荷的倒閘操作之后再處理故障線(xiàn)路。
5.能夠準(zhǔn)確查找單相接地故障線(xiàn)路，對(duì)防止事故的進(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.裝置限制過(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，不僅適用于變電站，同樣適用于發(fā)電廠(chǎng)的高壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)；既適用于新建站，也適用于老電站的改造。
10. 性?xún)r(jià)比高，相對(duì)于消弧線(xiàn)圈系統(tǒng)而言，性能價(jià)格比很高。
11. 裝置各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB3906-2006《3.6KV～40.5KV交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》的要求。
三、裝置主要組成部件及其功能
消弧消諧選線(xiàn)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：
圖1 消弧消諧選線(xiàn)及過(guò)電壓保護(hù)裝置電氣原理圖
1. 大容量ZNO非線(xiàn)性元件組成的組合式過(guò)電壓保護(hù)器（TBP）
TBP是一種特殊的高能容的過(guò)電壓保護(hù)器，與一般的氧化鋅避雷器相比，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(xiàn)性電阻和放電間隙相組合的結(jié)構(gòu)，解決了保護(hù)器的荷電率及工頻老化問(wèn)題。
(2)組合式過(guò)電壓保護(hù)器的沖擊系數(shù)為1，各種電壓波形下的放電電壓值相等，不受過(guò)電壓波形影響，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(lèi)過(guò)電壓的第一器件，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
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(xiàn)，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(xiàn)接地后，其他兩相中的任何一相絕對(duì)不會(huì)動(dòng)作閉合。
高壓真空接觸器的作用是，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JK-WZK
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PIC單片機(jī)為核心處理器，核心處理器由兩塊單片機(jī)組成，故障處理速度極快，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，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，可消除電源及一次系統(tǒng)對(duì)控制器的干擾，控制器還設(shè)置了自復(fù)位電路，可實(shí)現(xiàn)裝置的自動(dòng)復(fù)位。
(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，能同時(shí)完成對(duì)消弧、消諧及選線(xiàn)的綜合控制，而且速度快。并且裝置能夠完成堆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。
(4)電壓測(cè)量功能。微機(jī)控制器能對(duì)系統(tǒng)的電壓進(jìn)行測(cè)量，并以數(shù)字形式顯示。
(5)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能。微機(jī)控制器設(shè)有RS485/232通訊接口，能將系統(tǒng)的實(shí)時(shí)故障信息及裝置的工作情況上傳控制中心。
(6)故障記錄查詢(xún)功能。微機(jī)控制器帶有存儲(chǔ)器，能將系統(tǒng)的故障信息(包括故障類(lèi)型\故障時(shí)間等等信息)長(zhǎng)期保存，用戶(hù)可根據(jù)需要查詢(xún)系統(tǒng)的故障記錄。
(7)準(zhǔn)確的選線(xiàn)功能。微機(jī)控制器設(shè)計(jì)了選線(xiàn)模塊、可完成多路出線(xiàn)(每段母線(xiàn)32路)的單相接地選線(xiàn)，采用獨(dú)創(chuàng)的“增量突變法”的選線(xiàn)原理，無(wú)論系統(tǒng)發(fā)生的是什么性質(zhì)的接地,均能夠準(zhǔn)確選出接地線(xiàn)路。
4.高壓限流熔斷器
高壓限流熔斷器是整個(gè)裝置的后備保護(hù)器件，具有以下特殊功能：
(1)開(kāi)斷容量大，可達(dá)63KA;
(2)開(kāi)斷迅速，開(kāi)斷時(shí)間小于0.3ms;
(3)限流效果好，可使故障電流限制在短路電流沖擊電流的1/5以下。
(4)開(kāi)斷電弧電壓低,在熔斷器分?jǐn)噙^(guò)程中電弧電壓很低,并當(dāng)用于低于額定電壓系統(tǒng)時(shí),電弧電壓將進(jìn)一步減小，所以可將12Kv的熔斷器用于7.2Kv系統(tǒng)而沒(méi)有損壞系統(tǒng)絕緣的危險(xiǎn)。
5.電壓互感器
電壓互感器 高壓隔離開(kāi)關(guān)
電壓互感器可將系統(tǒng)的高壓三相信號(hào)轉(zhuǎn)變成可供微機(jī)控制器處理的三相電壓信號(hào)及中性點(diǎn)信號(hào)。
6.高壓隔離開(kāi)關(guān)
安裝與本裝置與電網(wǎng)主母線(xiàn)的連接處，用于本裝置安裝和維護(hù)時(shí)的投切。
四、裝置的基本工作原理
1．消弧原理
(1)系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時(shí)，微機(jī)控制器判斷接地的相別及弧光接地類(lèi)型，同時(shí)發(fā)出指令使故障相的真空接觸器閉合，把系統(tǒng)由不穩(wěn)定的弧光接地故障變?yōu)榉€(wěn)定的金屬性接地故障，故障相的對(duì)地電壓降為零，原接地故障點(diǎn)的弧光消失。
(2)真空接觸器動(dòng)作后數(shù)秒后(根據(jù)接地性質(zhì)不同,動(dòng)作時(shí)間不同)，微機(jī)控制器令故障相的真空接觸器斷開(kāi)，若真空接觸器斷開(kāi)后，再無(wú)弧光接地故障現(xiàn)象，說(shuō)明這一接地故障是暫時(shí)性的，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行；若真空斷路器斷開(kāi)后，再次出現(xiàn)弧光接地故障，則微機(jī)控制器認(rèn)定這一故障為永久性弧光接地，此時(shí)再次發(fā)出指令使故障相的真空開(kāi)關(guān)閉合，微機(jī)控制器將按照預(yù)先設(shè)定的程序發(fā)出報(bào)警信號(hào)，告知值班人員故障發(fā)生的相別。在真空開(kāi)關(guān)接地點(diǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的短暫的過(guò)電壓，由TBP進(jìn)行限制。
(3)故障相真空接觸器第二次閉合接地后不再分開(kāi)，只有當(dāng)故障線(xiàn)路自動(dòng)或人工切除后，由中央控制室或當(dāng)?shù)亟o微機(jī)控制器發(fā)出復(fù)位指令，微機(jī)控制器收到復(fù)位指令后，讓故障相真空接觸器斷開(kāi)，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
2．消諧原理
本裝置采用的是微機(jī)二次消諧技術(shù),當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生諧振時(shí)，微機(jī)控制器在PT的開(kāi)口三角繞組瞬間接入大功率的消諧電阻,利用消諧電阻破壞系統(tǒng)的諧振參數(shù),消耗諧振功率,從而消除系統(tǒng)的諧振故障。主要具有以下特點(diǎn):
1、采用的是微機(jī)二次消諧技術(shù),響應(yīng)時(shí)間非?？?，消諧效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的消諧裝置;
2、對(duì)電壓互感器保護(hù)繞組(開(kāi)口三角)的電壓輸出無(wú)任何影響,避免了傳統(tǒng)消諧技術(shù)影響電壓互感器保護(hù)繞組電壓輸出的影響的缺點(diǎn)。
3．選線(xiàn)原理
本裝置配備了專(zhuān)用的小電流接地選線(xiàn)模塊，該選線(xiàn)模塊與消弧裝置配合使用，無(wú)論系統(tǒng)發(fā)生的是何種類(lèi)型的接地故障，均能夠?qū)拥鼐€(xiàn)路進(jìn)行準(zhǔn)確地選擇。
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生金屬性接地時(shí)，裝置采用“群體比幅比相”的選線(xiàn)原理，根據(jù)線(xiàn)路零序電流的幅值和相位進(jìn)行選線(xiàn)；
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時(shí)，選線(xiàn)模塊根據(jù)消弧裝置動(dòng)作前后的線(xiàn)路零序電流的突變量進(jìn)行選線(xiàn)；
由于本裝置采用的“故障放大法”、“最大增量法”選線(xiàn)原理，克服了傳統(tǒng)選線(xiàn)裝置選線(xiàn)速度慢和弧光接地時(shí)選線(xiàn)選線(xiàn)準(zhǔn)確率低的缺點(diǎn)。
五、 裝置的型號(hào)及參數(shù)
1、型號(hào)說(shuō)明
ENR — XHZ —
JK — XHG
裝置代號(hào)
額定電流（A）
系統(tǒng)額定電壓（KV）
公司代號(hào)
裝置的額定參數(shù)
1. 額定頻率：50Hz
2. 額定電壓：6 10 35 （KV）
3. 額定電流：10 16 20 31.5 50 63 100 200
六、 選型及要求
1. 裝置的額定電壓等于系統(tǒng)的額定電壓。
2. 裝置的額定電流不小于保護(hù)線(xiàn)路的最大電容電流。
七、 設(shè)計(jì)圖標(biāo)
消弧消諧選線(xiàn)及過(guò)電壓保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)圖標(biāo)如下圖所示：
八、結(jié)構(gòu)、外形及安裝尺寸
裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸：1000×1500×2300（KYN28-12）
6KV： 800×1500×2300
10KV：1000×1500×2300
35KV：1800×2500×2900
也可根據(jù)用戶(hù)要求，特殊生產(chǎn)。
裝置主要包含：
1.微機(jī)控制器2. 穿墻套管3.輔助開(kāi)關(guān) 4.隔離開(kāi)關(guān)5.操作手柄 6.電流互感器 7.電壓互感器 8. 過(guò)電壓保護(hù)器 9.高壓限流熔斷器 10高壓熔斷器 11真空接觸器
消弧消諧選線(xiàn)及過(guò)電壓保護(hù)綜合裝置結(jié)構(gòu)圖
說(shuō)明：
1、微機(jī)控制器 2、輔助開(kāi)關(guān) 3、操作機(jī)構(gòu) 4、高壓限流熔斷器
5、真空接觸器 6、高能限壓器 7、穿墻套管 8、隔離開(kāi)關(guān)
9、高壓熔斷器 10、過(guò)電壓保護(hù)器 11、電壓互感器
九、 使用環(huán)境
1. 環(huán)境溫度：-30°C~+40°C
2. 海拔高度：海拔2000m及以下(2000m以上需特殊設(shè)計(jì))
3. 相對(duì)濕度：月平均相對(duì)濕度不大于90%，日平均相對(duì)濕度不大于95%
4. 周?chē)坏糜蟹鄢?、煤氣、煙氣等具有爆炸性的混合?/span>
十、 包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存
1. 一般采用木箱包裝。柜體底座固定在包裝箱底板上。
2. 建議不要長(zhǎng)距離在三級(jí)以下公路運(yùn)輸，必要時(shí)可以拆散包裝。
3. 不要長(zhǎng)期在戶(hù)外存儲(chǔ)，長(zhǎng)期不用時(shí)，應(yīng)儲(chǔ)存在干燥、通風(fēng)的戶(hù)內(nèi)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)。
十一、 安裝、調(diào)試、維護(hù)
1. 本公司負(fù)責(zé)根據(jù)用戶(hù)的要求進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和參數(shù)選擇，由本公司技術(shù)人員組裝、調(diào)試，設(shè)備組裝調(diào)試完畢后，由專(zhuān)業(yè)檢測(cè)人員檢測(cè)后方能出廠(chǎng)。如客戶(hù)需要我公司為客戶(hù)提供現(xiàn)場(chǎng)安裝及調(diào)試服務(wù)。
2. 裝置運(yùn)行應(yīng)由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，操作人員應(yīng)熟悉微機(jī)控制器的操作方法，每次操作應(yīng)有記錄。
3. 設(shè)備正常工作時(shí)不需維護(hù)和檢修，但在受到大的故障電流沖擊后必須進(jìn)行仔細(xì)檢查，檢查熔斷器是否損壞，檢查接觸器觸頭是否接觸良好，進(jìn)行設(shè)備的絕緣耐壓試驗(yàn)。
十二、訂貨須知
1. 用戶(hù)訂貨時(shí)應(yīng)向我公司提供：系統(tǒng)電壓等級(jí)、電網(wǎng)電容電流、柜體尺寸。
2. 如用戶(hù)有特殊要求應(yīng)在訂貨時(shí)提出。
3. 需要其他額外附件或備件，應(yīng)在訂貨時(shí)注明所需的種類(lèi)及數(shù)量。
十三、售后服務(wù)
我公司對(duì)出產(chǎn)的產(chǎn)品在售后服務(wù)方面有以下承諾：
1. 對(duì)出產(chǎn)的設(shè)備負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)安裝與調(diào)試；
2. 自安裝使用之日起，12個(gè)月內(nèi)，如因質(zhì)量問(wèn)題不能正常使用，無(wú)償為用戶(hù)更換或維修；
3. 長(zhǎng)期以?xún)?yōu)惠的價(jià)格提供備品備件，對(duì)產(chǎn)品提供終生技術(shù)服務(wù)；
4. 負(fù)責(zé)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行技術(shù)和使用方面的培訓(xùn)。
