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SW-XHZ调匝式消弧线圈自动跟踪补偿成套装置
SW-XHZ调匝式消弧线圈自动跟踪补偿成套装置

  一、产品概述
  对于不同电压等级的电力系统,其中性点的接地方式是不同的,根据我国国情,我国6~66kV配电系统中主要采用小电流接地运行方式.为了有效防止系统弧光接地,消除接地故障,提高供电质量,按照国家对过电压保护设计规范新规程规定,电网电容电流超过10A时,均应安装消弧线圈装置.由于中性点经消弧线圈接地的电力系统接地电流小,其对附近的通信干扰小也是这种接地方式的一个优点.
  以前我国电网普遍采用手动调匝式消弧线圈,由于不能实时监测电网的电容电流,其主要缺陷表现在以下两个方面:
  1.调节不方便,需要装置退出运行才能进行调节.
  2.判断困难,无法对系统运行状态做出准确判断,因此很难保证失谐度和中性点位移电压满足要求.
  我公司所研制生产的SW-XHZ调匝式消弧线圈装置,该成套装置采用标准的工业级计算机系统,总线式结构,多层电路板设计,大屏幕触摸液晶屏,全汉字显示.具有运行稳定可靠、显示直观、操作方便,抗干扰能力强等特点,同时系统具有完善的参数设置及信息查询功能.该系统克服了以前各消弧线圈装置调节范围小的缺陷,能够进行全面调节.
  该装置采用残流增量法和有功功率法等先进算法,对高压接地线路进行选线,选线准确、迅速.
  本产品广泛应用于电力供电行业、发电厂、冶金、矿山、煤炭、造纸、石油化工等大型厂矿企业的变配电站,适用电压等级6~66kV,是老式消弧线圈理想的更新换代产品,同时也是新建变电站接地补偿及选线装置的首选配套产品.
  二、型号定义


  三、技术数据
  1.产品特点
  (1)控制器采用工业级计算机平台,双CPU架构,多层电路板处理,运行稳定可靠.
  (2)采用大屏幕触摸液晶全中文显示,参数显示、设置及查询方便直观.
  (3)调节准确、速度快,且调节范围宽,可在0~100%额定电流全范围调节.
  (4)内嵌高压接地选线模块,采用残流增量法及有功功率法等,使选线快速准确.
  (5)设有RS232、RS485及IEC61850通讯接口,可实现与上位机的通讯,达到信号的远距离传送.
  (6)可实现单相接地故障的声光控报警功能.
  (7)设有标准打印机,可实现数据打印,接地信息打印.
  (8)具有一控二功能,可实现一台控制器控制两套消弧线圈成套装置.
  2.性能指标
  (1)电压等级:6kV~66kV.
  (2)母线段数:两段.
  (3)电容电流测量误差:小于2%.
  (4)调档时间:小于20ms.
  (5)接地残流:小于5A.
  (6)控制器电源:交流220V,额定频率:50Hz;直流220V/110V,额定频率:50Hz.
  (7)控制器适用环境: 温度:-10℃~+45℃;湿度:小于95%.
  (8)选线路数:8~42路.
  (9)通讯接口:RS232/RS485.
  3.工作原理
  (1)工作原理
  调匝式消弧线圈是在消弧线圈设有多个抽头,采用有载调压开关调节消弧线圈的抽头以改变电感值.在电网正常运行时,微机控制器通过实时测量流过消弧线圈电流的幅值和相位变化,计算出电网当前方式下的对地电容电流,根据预先设定的最小残流值或失谐度,由控制器调节有载调压分接头,使之调节到所需要的补偿档位,在发生接地故障后,故障点的残流可以被限制在设定的范围之内.正常运行采用过补偿方式,消弧线圈接地回路采用经串接阻尼电阻接地或采用直接尾端接地二次并阻形式.
  该装置配置的接地选线模块,采用有功功率法来选择接地故障时的接地线路,即发生接地故障时,采集各线路的有功功率,及消弧线圈自身感抗有功功率的方法来,所采集到有功功率值最大的线路即为故障线路.
  (2)电容电流测量方法
  当系统未发生接地故障时,消弧线圈与系统对地电容形成串联谐振回路,等效原理图如图所示:


  在该式中,U0、I0可实测,而E0不能测量,无法求出XC.为此,改变一下消弧线圈挡位,调档前后E0、XC不变,建立如下方程组:
  E0=U01+I01*XC
  E0=U02+I02*XC
  解方程组得:
  XC=(U02-U01)/(I01-I02)
  电容电流IC可求得:
  IC=相电压/XC
  实时法:此种方法即是用两档调节,用两档前后的数据测出电容电流,并调到相应的档位停下.
  谐振电压、电流法:此种方法是由控制器自行完成全部档位的调档数据曲线扫描,根据判断条件找到系统的电容电流,根据电容电流值的值找到相应的档位,并调到相应的档位停下.
  4.装置总体构成
  该装置由接地变压器、调匝式消弧线圈、档位调节有载开关、微机控制器、阻尼电阻箱等构成,总体构成图如下:


  (1)接地变压器
  消弧线圈系统在接入时必须有电源中性点,在其中性点上接入消弧线圈.接地变压器的作用是在电力系统为“△”型接线或“Y”型接线中性点未引出时,用接地变压器构造成系统中性点.
  接地变压器采用Z型接线的变压器,即ZN,yn11连接的变压器.由于变压器高压侧采用Z型接线,每相绕组由两段组成,并分别位于不同相的两铁心柱上,两段线圈反极性连接,两相绕组产生的零序磁通相互抵消,故零序阻抗很低,同时空载损耗也非常小,变压器容量可以100%被利用.用普通变压器带消弧线圈时,消弧线圈容量不超过变压器容量的20%,而Z型变压器则可带90%~100%容量的消弧线圈,可以节省投资.


  接地变压器除可以带消弧线圈外,也可带二次负载,代替站用变.在带二次负载时,接地变压器的一次容量应为消弧线圈与二次负载容量之和;接地变压器不带二次负荷时,接地变压器容量等于消弧线圈容量.
  (2)调匝式消弧线圈
  调匝式消弧线圈是在消弧线圈设有多个抽头,采用有载调压开关调节消弧线圈的抽头以改变电感值.在电网正常运行时,微机控制器通过实时测量流过消弧线圈电流的幅值和相位变化,计算出电网当前方式下的对地电容电流,根据预先设定的最小残流值或失谐度,由控制器调节有载调压分接头,使之调节到所需要的补偿档位,在发生接地故障后,故障点的残流可以被限制在设定的范围之内.
  (3)微机控制器功能特点
  控制器采取可靠的软硬件设计,不发生“死机”现象,其接口符合调度自动化信号传输的要求,满足相应标准的抗干扰严酷等级的要求.
  采用高可靠性、高集成度,专用于工业应用的功能模块作为核心控制单元,模块化结构,有利于功能扩展.双CPU结构,处理速度快.
  控制器核心电路采用多层电路板结构设计,运行稳定,抗干扰能力强.
  采用多功能、高灵敏的全彩10寸触摸液晶屏,操作精准,反映快速,使设备操作更加简洁方便,全中文菜单显示,并在主画面增加了消弧调档控制界面,可直接在主画面下进行消弧线圈的升档、降档工作.
  装置具备过补偿、全补偿及欠补偿设置功能.
  装置具备“脱谐度”设定功能,在适应用户要求方面,可以考虑按脱谐度为基准也可考虑按“最小电流为基准”;同时如遇现场有因消弧线圈运行引起位移电压过高情况时,可以在现场通过设置来避开谐振点运行模式,降低系统位移电压.
  装置具备电流互感器变比设定功能,用户可在任意选择电流采集的互感器,并可在装置的设置菜单中灵活设置.
  装置具备位移电压阀值设置功能,可根据用户需要,或在用户允许的范围内对系统的位移电压进行灵活设置,可以防止装置频繁调档现象.
  控制器可实现一控一或一控二功能,即一台控制器控制一套消弧线圈运行也可控制两台消弧线圈运行.并且对控制方式在设置菜单中自由设置切换.
  ◇人机对话功能:能够实现自动/手动控制方式的切换功能、时间参数、运行参数和控制参数的设置功能、故障信息查询功能等;
  ◇报警功能:发生单相接地故障及其他故障时均可发出报警信号.
  ◇自检功能:可通过自检对装置自身进行运行状态检测,及状态情况显示.
  ◇打印功能:控制器内置打印机,热敏打印,快速清晰,节约耗材.
  ◇记忆功能:具有掉电保持储存信息的功能,大容量存储电子硬盘可永久记录控制器动作信息、接地信息及故障信息的历史数据,确保控制器工作电源或注入电源断电后所设参数不会丢失.
  ◇远传功能:具有远动接口RS232、RS485,多种波特率可选,带有MODBUS,CDT,IEC61850等多种通讯规约可方便与变电所微机监控系统相连.
  ◇联机运行功能:自动识别系统运行方式,实现两台及以上装置并联运行.
  ◇识别功能:装置可对用户供电系统的运行方式进行自动识别及自动转换运行方式,即当用户系统为并列运行或分列运行时装置可以根据运行状态的变化来改变对消弧线圈控制方式的变化,以达到最合理的运行状态;并自动识别系统中永久接地故障和瞬时接地故障,快速启动和退出消弧线圈补偿.
  ◇自动闭锁功能:当系统发生单相接地故障时,自动闭锁调控系统,以保证消弧线圈稳定补偿.
  ◇故障查询功能:可对设备自身设置参数及系统发生单相接地故障时存储的各种记录信息进行方便查询.
  ◇调谐功能:自动调谐与手动调谐相互独立,可以相互切换.在电网正常情况下,自动测量跟踪补偿系统电容电流.
  ◇休眠功能:装置可根据预先设定好的工作时间,并进行自动休眠状态转换,可以延长设备的使用寿命.休眠状态下,装置可正常进行各种测量存储工作,系统有变化时可立即转入工作状态.
  ◇录波功能:控制器带有系统故障录波功能,可对接地故障发生时的电压、电流进行采集录波,可直接画面显示波形,便于现场就地分析.同时录波文件可由控制器前置USB口直接用U盘导出,便于数据携带及存储.
  ◇选线功能:控制器自身内置接地选线模块,且装置内置5种选线法,实现快速准确选线.当电网发生单相接地故障时,并列运行的多台控制器可以实现统一协调选线,单台控制器满足42路选线路数,并可灵活设置线路编号,编号可以数字,英文,中文,以及组合式等多种设置方式.
  ◇跳闸功能:装置可根据判断选择出的接地故障线路按用户要求对故障线路进行快速跳闸,切开故障线路;并可根据系统运行需求对系统内不同的出线线路进行不同的跳闸延时设置.
  控制器标准:
  ◇工作电源:DC220V 或DC110V,可靠工作的电压范围75%~115%
  ◇电容电流测量误差:<2%
  ◇中性点位移电压测量误差:<2%
  ◇控制器对地绝缘电阻大于: 30MΩ
  ◇控制器的电压、电流互感器输入端子对地进行工频一分钟耐受电压为: 2 kV
  ◇控制器选用动作可靠的控制设备,不会发生"死机"现象.
  ◇控制器满足电子设备防潮的要求,在设备安装环境条件下能正常运行.
  ◇有效防止串联谐振,位移电压:≤15%相电压
  ◇控制器满足静电放电、快速脉冲群、浪涌、射频场感应的传导骚扰、工频磁场、阻尼振荡磁场、电压暂降、短时中断和电压变化、振荡波、脉冲磁场的抗扰度试验,并满足相应标准所规定的严酷性等级的要求.
  (4)阻尼电阻箱
  在自动跟踪消弧线圈中,调节精度较高,残流较小,接近谐振点运行,为防止产生串联谐振过电压,在消弧线圈接地回路采用增加阻尼电阻的方法来抑制揩振过电压的产生,以确保系统正常运行时,使中性点位移电压不超过15%相电压.增加阻尼电阻的方法采用消弧线圈回路串联运行或消弧线圈二次侧并联运行的形式.
  阻尼电阻选用抗高温且性能优良的不锈钢合金电阻,当系统发生单相接地故障时,系统将该阻尼电阻短接,以免烧毁阻尼电阻;当系统恢复正常时,断开阻尼电阻短接触点,使阻尼电阻正常串接消弧线圈回路中,否则系统有可能因失去阻尼电阻而出现谐振过电压.
  (5)并联中电阻
  即中性点并联电阻器,它是实现中性点经消弧线圈接地方式时增强系统中接地电流信号,确保接地选线快速准确的关键设备,长期与消弧线圈并联,二者协调工作,实现过电压抑制以及单相接地故障选线等功能.本电阻器的阻值根据电网的实际情况按照一定的策略进行选择.电阻的投切及信号的选择靠控制器配合工作.
  四、订货须知
  1.确定电压等级:告知供电系统的电压等级,如6kV、10kV、35kV等.
  2.确定消弧线圈容量
  3.消弧线圈容量的确定主要根据供电系统单相接地故障时电容电流的大小来确定,并应有一定的裕量.具体步骤如下:
  间接测量系统单相接地电流Ic.
  计算消弧线圈容量:W=(1.2~1.4)Ic×Un
  W—为消弧线圈容量
  Ic—为系统对地电容电流
  Un—为系统相电压
  说明:对于改造工程,Ic应以实际测量的接地电流值为准,而对于新建供电工程,则应根据设计资料进行计算.
  4.确定接地变压器容量
  5.确定零序电流互感器个数
  五、成套装置选型
  本公司部分产品规格如下表,供用户做选型参考,对于用户所需特殊规格,本公司可按要求为用户订做.

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