手車式消弧消諧選線過電壓保護(hù)裝置ZRXHGC
手車式消弧柜 手車式消弧消諧柜 中置式手車消弧柜 KYN28消弧柜手車手車是開關(guān)柜的核心部件,用鋼板彎焊接成,底部裝有四只滾輪,能水平方向移動,還裝有接地觸頭,導(dǎo)向裝置,鎖定機(jī)構(gòu)及手車進(jìn)出手搖機(jī)構(gòu)裝置.手車內(nèi)設(shè)有-限流熔斷器XRNT1-永磁接觸器JZC-電壓互感器-JDZJ-REL-RZL-互感器保護(hù)熔斷器XRNP1-組合式過電壓保護(hù)TBP-10,是我公司自主研發(fā)產(chǎn)品,
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長期以來，我國3～35KV(含66KV)的電網(wǎng)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，非故障相的對地電壓將升高到線電壓（UL），但系統(tǒng)的線電壓保持不變，所以我國國家標(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)備的對地絕緣水平，都應(yīng)滿足長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)部過電壓的絕對值不高，所以危及電網(wǎng)絕緣安全水平的主要因素不是內(nèi)部過電壓，而是大氣過電壓（即雷電過電壓），因而長期以來采取的過電壓保護(hù)措施僅是以防止大氣過電壓對設(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，按躲過內(nèi)部過電壓設(shè)計(jì)，因而僅對保護(hù)雷電侵害有效，對于內(nèi)部過電壓不起任何保護(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，內(nèi)部過電壓，特別是電網(wǎng)發(fā)生單相間歇性弧光接地時產(chǎn)生的弧光接地過電壓及特殊條件下產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓，已成為這類電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行的一大威脅，其中以單相弧光接地過電壓*為嚴(yán)重。 隨著我國對城市及農(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)對地電容電流在逐漸增大，弧光接地過電壓問題也日益嚴(yán)重起來。為了解決上述問題，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，利用消弧線圈產(chǎn)生的感性電流對故障點(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，雖然消弧線圈對抑制間歇性弧光接地過電壓有一定作用，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)的不對稱電壓升高，可能導(dǎo)致消弧線圈的自動調(diào)節(jié)控制器誤判電網(wǎng)發(fā)生接地而動作，這時將會在電網(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。 目前國外對3～35KV電網(wǎng)采取中性點(diǎn)直接接地的方式，國內(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電壓，克服了消弧線圈存在的問題，但卻犧牲了對用戶供電的可靠性。這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，人為增加短路電流使斷路器動作，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)大了停電范圍和時間。由于加大了故障電流，對于弧光接地則加劇了故障點(diǎn)的燒損。 |
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★20毫秒消弧速度是消弧的關(guān)鍵
1.彼得生（W.Peterson)理論：故障點(diǎn)接地電弧在暫態(tài)高頻振蕩電流通過第一個零點(diǎn)時熄滅，此時非故障相上的自由電荷延對地電容重新分布，于是在各相上產(chǎn)生了位移電壓Udv；此后每經(jīng)過半個工頻周波，接地電弧重燃一次，由于非故障相上積聚的自由電荷不斷增多，位移電壓逐步升高，非故障相的暫態(tài)過電壓隨著接地電弧的重燃次數(shù)的增多而增高。假定首次電弧發(fā)生在電壓負(fù)*大開始，第一次過零熄弧時（經(jīng)歷5毫秒），非故障相暫態(tài)電壓＋13/6Um，以Udv＝＋5/3Um為軸線正旋波變化；經(jīng)過半個工頻周期后（經(jīng)歷15毫秒），非故障相暫態(tài)過電壓為-25/6Um，以Udv＝-25/9Um為軸線正旋波變化；再經(jīng)過半個工頻周期后（經(jīng)歷25毫秒），故障相達(dá)到負(fù)*大值時重燃，隨著過零次數(shù)增加，過電壓逐漸增大。由于相間電容的抑制作用，過電壓*大到3.5Um。所以：如果消弧時間超過25ms，過電壓已經(jīng)發(fā)生。 2.瞬時性故障的統(tǒng)計(jì) |
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⒊從彼得生（W.Peterson)理論的過電壓產(chǎn)生的時間和瞬時性故障的統(tǒng)計(jì)，得出結(jié)論：消弧時間必須小于25ms，否則將失去意義。
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★20毫秒消弧速度的實(shí)現(xiàn):永磁真空接觸器
1.傳統(tǒng)真空接觸器--彈簧操動型：由彈簧儲能、維持儲能、合閘與合閘維持及分閘四個部分組成，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、制造工藝復(fù)雜、加工精度要求高，盡管成本很高，但產(chǎn)品的可靠性卻不能完全保證，而且因?yàn)閺椈蓛δ?、維持儲能需要過程時間，所以合閘速度大于80毫秒，甚至120毫秒。此彈簧操動型是其它廠家普遍采用的方式。 2.傳統(tǒng)真空接觸器--電磁操動型：要求用戶配備專門的蓄電池組，合閘線圈消耗功率過大，電磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)笨重，動作時間大于60毫秒。 3.新一代真空接觸器--永磁真空接觸器。我公司與華北電力大學(xué)及數(shù)家國內(nèi)知名真空接觸器廠家合作，引進(jìn)烏克蘭技術(shù)，采用磁能高達(dá)50MGOe（397.9kJ/m3）的第三代稀土永磁材料，共同研發(fā)出永磁真空接觸器。其具有結(jié)構(gòu)簡單、絕緣強(qiáng)度高、機(jī)械性能好、免維護(hù)、可靠性高，并且動作的能量由永磁提供，沒有儲能過程的時間，所以合閘速度小于20毫秒，合閘電流只需3A。 |
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★裝置的基本功能及特點(diǎn)
1.能將系統(tǒng)的大氣過電壓和操作過電壓限制到較低的電壓水平，保證了電網(wǎng)及電氣設(shè)備的絕緣安全。 2.裝置動作速度快，可在20ms之內(nèi)動作，能快速消除間歇性弧光及穩(wěn)定性弧光接地故障，抑制弧光接地過電壓，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大，降低線路的事故跳閘率。 3.能夠快速、有效地消除系統(tǒng)的諧振過電壓，防止長時間諧振過電壓對系統(tǒng)絕緣破壞，防止諧振過電壓對電網(wǎng)中裝設(shè)的避雷器及小感性負(fù)載的損傷。 4.裝置動作后，允許160A的電容電流連續(xù)通過2小時，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，對防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，對減輕運(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，其限制過電壓的機(jī)理與電網(wǎng)對地電容電流的大小無關(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)容也沒有影響。 7.本裝置中的電壓互感器可以向計(jì)量儀表和繼電保護(hù)等裝置提供系統(tǒng)的電壓信號，能夠替代常規(guī)的PT柜。 8.能夠測量系統(tǒng)的單相接地電容電流。 9.裝置設(shè)備簡單，體積小，安裝、調(diào)試方便，適用于變電站，同樣適用于發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)；適用于新建站，也適用于老電站的改造。 10.性價比高，相對于消弧線圈系統(tǒng)而言，性能價格比很高。
★裝置主要組成部件及其功能
ZRXHG-Ⅳ消弧消諧過電壓保護(hù)裝置組成原理如圖1所示，其主要有以下六個部件組成： 1.大容量ZNO非線性元件組成的組合式過電壓保護(hù)器TBP TBP是一種特殊的高能容的氧化鋅過電壓保護(hù)器，與一般的氧化鋅避雷器（MOA）相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)TBP組合式過電壓保護(hù)器采用的是大能容的ZNO非線性電阻和放電間隙相組合的結(jié)構(gòu)，由于間隙元件與ZNO閥片的配合，解決了保護(hù)器的荷電率及工頻老化問題。 (2)TBP組合式過電壓保護(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，不受過電壓波形影響，過電壓保護(hù)值準(zhǔn)確，保護(hù)性能優(yōu)良。 (3)TBP組合式過電壓保護(hù)器采用四星型接法，可將相間過電壓大大降低，與常規(guī)避雷器相比，相間過電壓降低了60-70%，保護(hù)可靠性大大提高。 TBP組合式過電壓保護(hù)器是本裝置中限制各類過電壓的第一器件，主要用來限制大氣過電壓和操作過電壓。 2.可分相控制的高壓永磁真空接觸器（KA-KC） 這是一種特殊的高壓永磁真空接觸器，其三相分體，各相一端分別接至母線，另一端接地。正常運(yùn)行時真空接觸器處于斷開狀態(tài)，受微機(jī)控制器控制而動作，各相之間閉鎖，當(dāng)其中任一相閉合使該相母線接地后，其它兩相中的任何一相絕對不會動作閉合。 KA-KC的作用是:當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時，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。 |
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圖1消弧消諧過電壓保護(hù)裝置電氣原理圖 |
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3.多功能微機(jī)控制器ZRXHG-Ⅳ（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PIC單片機(jī)為核心處理器，故障處理速度極快，主要具有以下功能和特點(diǎn)： (1)自動化程度高。微機(jī)控制器的所有功能均為自動執(zhí)行，無需人工操作，維護(hù)和操作簡便。 (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，所以能同時完成對消弧、消諧的綜合控制，并且裝置能夠完成電壓互感器短線報(bào)警功能。 (4)電壓測量功能。微機(jī)控制器能對系統(tǒng)的電壓進(jìn)行測量，并以數(shù)字形式顯示出來。 (5)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能。微機(jī)控制器設(shè)有RS485通訊接口，能將系統(tǒng)的實(shí)時故障信息及裝置的工作情況上報(bào)控制中心。 (6)故障記錄查詢功能。微機(jī)控制器帶有存儲器，能將系統(tǒng)的故障信息(包括故障類型\故障時間等信息)長期保存，用戶可根據(jù)需要查詢系統(tǒng)的故障記錄。 4.高壓限流熔斷器FUR2 高壓限流熔斷器是整個裝置的后備保護(hù)器件，具有以下特殊功能： (1)開斷容量大，可達(dá)63KA; (2)開斷迅速，開斷時間小于0.3ms; (3)限流效果好，可使故障電流限制在*大短路電流沖擊電流的1/5以下。 (4)開斷電弧電壓低，在熔斷器分?jǐn)噙^程中電弧電壓很低,并當(dāng)用于低于額定電壓系統(tǒng)時，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)而沒有損壞系統(tǒng)絕緣的危險。 5.電壓互感器（PT） 電壓互感器可將系統(tǒng)的高壓三相信號轉(zhuǎn)變成可供微機(jī)控制器XHG-Ⅳ處理的三相電壓信號（Ua、Ub、Uc）及中性點(diǎn)信號（Uo）。 6.高壓隔離開關(guān)QS 安裝本裝置與電網(wǎng)主母線的連接處，用于本裝置安裝和維護(hù)時的投切。
★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，微機(jī)控制器ZRXHG-Ⅳ判斷接地的相別及弧光接地類型，同時發(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，故障相的對地電壓降為零，原接地故障點(diǎn)的弧光消失，其它兩相的對地電壓升高至線電壓。這種狀態(tài)是現(xiàn)行運(yùn)行規(guī)程所允許的。 (2)真空接觸器閉合數(shù)秒后(根據(jù)接地性質(zhì)不同,動作時間不同)，微機(jī)控制器ZRXHG-Ⅳ令故障相的真空接觸器斷開，若真空接觸器斷開后，再無弧光接地故障現(xiàn)象，說明這一接地故障是暫時性的，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行；若真空接觸器斷開后，再次出現(xiàn)弧光接地故障，真空接觸器將進(jìn)行第二次閉合，數(shù)秒后，第二次斷開；第二次斷開后，仍然出現(xiàn)弧光接地故障，則微機(jī)控制器ZRXHG-Ⅳ認(rèn)定這一故障為永久性弧光接地，此時發(fā)出指令使故障相的真空接觸器第三次閉合，XHG-Ⅳ將按照預(yù)先設(shè)定的程序發(fā)出報(bào)警信號，告知值班人員故障發(fā)生的相別。在真空接觸器閉合或斷開過程中,出現(xiàn)的短暫過電壓,由TBP進(jìn)行限制保護(hù)。 (3)故障相真空接觸器第三次閉合,閉合時間為2小時，在此期間若故障消除，微機(jī)控制器ZRXHG-Ⅳ需手動復(fù)位。 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，微機(jī)控制器XHG-Ⅳ在PT的開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),消耗諧振能量，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)時間非?？欤C效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的消諧裝置; (2)對電壓互感器保護(hù)繞組(開口三角)的電壓輸出無任何影響,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)。 |
