BWXHZ调匝式消弧线圈装置版Word文档格式.docx
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GB/T2423.4-1993电工电子产品基本环境试验规程试验Db：
交变湿热试验方法
GB/T4208-1993外壳防护等级（IP代码）
GB/T7251.1-1997低压成套开关设备和控制设备第一部分：
型式试验和部分型式试验成套设备
GB/T7261-2000继电器及继电保护装置的基本试验方法
GB/T11287-2000电气继电器第21部分：
量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验第1篇：
振动试验（正弦）
GB/T14537-1993量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验
GB/T14598.13-1998量度继电器和保护装置的电气干扰试验第1部分：
1MHz脉冲干扰试验（eqvIEC60255-22-1：
1988）
GB/T14598.14-1998量度继电器和保护装置的电气干扰试验第2部分：
静电放电干扰试验（idtIEC60255-22-2：
1996）
GB/T14598.9-2002电气继电器第22－3部分:
量度继电器和保护装置的电气骚扰试验辐射电磁场骚扰试验（idtIEC60255-22-3：
2000）
GB/T14598.10-2007电气继电器第22－4部分:
量度继电器和保护装置的电气骚扰试验——电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验（idtIEC60255-22-4：
2002）
GB/T14598.16－2002电气继电器第25部分：
量度继电器和保护装置的电磁发射试验（IEC60255-25:
2000,IDT）
GB/T14598.17-2005电气继电器第22－6部分:
量度继电器和保护装置的电气骚扰试验——射频场感应的传导骚扰抗扰度试验（idtIEC60255-22-6：
2001）
GB/T14598.18-2007电气继电器第22－5部分:
量度继电器和保护装置的电气骚扰试验——浪涌抗扰度试验（idtIEC60255-22-5：
二装置工作原理
●系统结构
图一阻尼电阻放置在一次侧示意图
图二阻尼电阻放置在二次侧示意图
1、接地变压器
随着技术的发展，为维护的方便，本公司提供了免维护的干式接地变压器，在系统无中性点引出时采用。
（1）提供中性点。
一般电网主变压器6～10kV侧多为△接线，没有中性点，如果要安装消弧线圈，须用高压绕组为Z型联接的接地变压器引出中性点。
接地变压器符合国标GB10229-88《电抗器》规定的技术指标。
（2）零序阻抗小。
Z型联接的接地变压器零序阻抗只有几欧姆/相，单相接地时有95%的电压加到消弧线圈上，使其有相当好的补偿能力。
（3）接地变压器带有二次绕组可作站用变，一变多用，节省投资。
（4）接地变压器高压侧除了原三相无载分接外又增加了不平衡调节档（0.5%、1%、2%），用于调节电网不对称电压，满足自动调谐的需要。
2、有载调节消弧线圈
我公司生产的有载调节消弧线圈系列产品，具有跟踪速度快，性能稳定可靠等特点，开关选用市场主流的有载调节开关，开关级电压可达1000伏，切换速度提高一倍以上，并可根据工程需要做成9-18档。
在国内同类产品中技术处于领先水平。
3、微机控制器
（1）装置接入电网和电网运行方式变化时，微机控制器自动跟踪并进入调整状态，通过调整可准确计算出系统当前的电容电流，在控制器面板上实时显示当前电容电流、消弧线圈档位及中性点位移电压等一系列参数。
（2）控制器通过输入输出接口电路，采集中性点电压、电流、母线PT电压，通过位移曲线法与相位法，快速准确地计算出系统电容电流，减少有载开关动作次数，使系统始终处于最佳补偿状态。
（3）当系统发生单相接地故障时，微机自动完成以下功能：
①进行状态识别，自动投切阻尼电阻
a.若为单相接地，在极短时间内将阻尼电阻短接
b.接地故障消除后，自动投入阻尼电阻
②在每次接地故障消除后，进行电网接地故障状态参数分析，显示以下参数：
中性点位移电压、电容电流、电感电流、故障点残流、接地故障持续时间、故障次数等。
③接地故障消除后，微机恢复正常状态监视功能，重新进行测量与显示。
（4）微机控制器根据测得的电容电流当前值和所设置的过补状态按以下条件自动调节消弧线圈补偿档位。
故障点残流│IL-IC│＜5A
脱谐度（-5%~+5%）
（5）控制器还具有追忆功能，具有通信串口（RS-485）可供用户选用，以实现消弧线圈自动跟踪补偿装置与上位机之间的通信。
满足变电综合自动化无人值守站的各种要求。
控制器采用液晶显示，具有人机对话功能，操作更加方便。
（6）双机连线功能,采用CAN联网,自由切换母联的分列和并列。
4、阻尼电阻器
图3一次电阻控制方式图4二次电阻控制方式
自动跟踪补偿的消弧线圈系统，加装阻尼电阻，主要目的是为了限制正常运行时的中性点位移电压和断线故障时的谐振过电压，也被称为限压电阻，基于消弧线圈的熄弧原理，在满足限压要求的条件下，当发生单相接地故障时必须将其退出运行，直到接地故障排除后再重新接入。
因此，合理的配置电阻值并依据一定条件自动投切阻尼电阻是自动跟踪补偿消弧线圈系统必须完成的工作。
如图一，二所示，电阻在消弧线圈成套装置中有两种接入方式,一种是电阻串联在一
次侧，一种是电阻并联在消弧线圈二次侧。
电阻串联电阻比较大，控制比较复杂，但是一旦出现问题，只是烧毁阻尼电阻，不
会烧坏消弧线圈；
电网正常运行时，消弧线圈、电阻串联后接入电网，当出现单相接地故障时，阻尼电阻被立即短接，并有交流和直流两套保护单元保证阻尼电阻可靠投入和短接（图3所示）。
交流单元包括过压继电器，中间继电器，交流真空接触器。
根据中性点电压值，从外附电压互感器取出电压，若该电压值超过设定值（30%UΦ）过压继电器动作，中间继电器动作，交流真空接触器动作，阻尼电阻被短接。
直流单元由电流继电器，中间继电器，直流真空接触器组成。
电流信号取自消弧线圈内附电流互感器C1C2。
当消弧线圈的电流超过设定值时（1/2I即：
中间档位电流的二分之一）电流继电器动作，中间继电器动作，直流真空接触器动作，阻尼电阻被短接。
另一种是电阻并联在消弧线圈的二次侧，消弧线圈的二次侧电压设置为500或者800v，这种接入方式下，二次电阻的阻值为数十欧姆即可，功率几百瓦即可，但是一旦出现问题，有可能烧毁电阻和消弧线圈的二次线圈。
二次并电阻消弧线圈灭弧效果要优于一次串电阻消弧线圈。
电网正常运行时，电阻并联在消弧线圈二次侧后接入电网，当出现单相接地故障时，控制器控制开关断开阻尼电阻。
当故障消失后，控制器迅速把阻尼电阻投入（图4所示）。
5、外附互感器
由于配电网电缆出线较多，中性点不对称电压很小，通过调节接地变压器一次抽头的不平衡度，有时还能满足控制测量的要求，本装置增设了外附电压互感器，二次电压100V，电流互感器,二次电流5A,提高微机测量的精度。
●调谐原理
根据中华人民共和国电力行业标准（DL/T620-1997）《变流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中有关消弧线圈应用时应满足以下条件。
（1）脱谐度在规定的范围内
（2）电网中性点位移电压不大于15%UΦ
对自动调谐的电网，要求按照电网电容的变化改变消弧线圈的电感器，以达到一定的补偿度。
电网脱谐度γ由下式决定γ=
消弧线圈对应某一分接头的电抗是已知的，XC未知，改变分接头一个档位，测量分接头改变前后中性点电压。
Un1=
=
Un2=
IL1、IL2为消弧线圈在分接头1和2时的消弧线圈电感电流。
Ic=
根据电网总电容电流和消弧线圈运行在某一档的电感电流，求出脱谐度，根据计算出的脱谐度与设定脱谐度γ
（例如γ
=5%）偏差程度决定是否调节。
图二
因为消弧线圈串有较大的电阻（阻尼电阻），测量消弧线圈两个档位的电流IO1、IO2及它们之间的相角，也可计算出电网的脱谐度。
图三
求出Φ之后，就可以知道XC-XL2，从而求出脱谐度γ。
电网正常运行时消弧线圈与电阻串联后接入电网，按前述两种方案测量系统脱谐度，根据设定值将消弧线圈调节到最佳补偿分接档位，等待系统接地，当出现单相接地故障时，阻尼电阻被立即短接，有交流和直流两套保护单元作用于短接的阻尼电阻。
三装置功能及特点
本装置是在总结电力系统中几十年消弧线圈运行经验的基础上逐步改进研制而成的，可实现6-66KV系统对地电容电流的自动跟踪，归纳起来其主要特点有：
1、实时跟踪电网电容电流变化，使补偿效果达到最佳，控制器通过输入接口电路，采集中性点电压，电流，母线PT电压，以位移曲线法与相位法，快速准确地计算出系统电容电流，减少有载开关动作次数，使系统始终处于最佳补偿状态。
2、本装置属于不接地系统安全保证的综合治理措施，因为它对铁磁谐振过电压的抑制，弧光过电压的抑制，欠补状态下断线过电压的抑制等都有明显效果，减少接地电弧重燃，同时大幅度减少由于单相接地引起的相间短路跳闸事故，防止PT保险熔断及PT烧毁，提高电网的安全运行水平。
3、运行方式非常灵活，由于在零序回路中接入了阻尼电阻，增加了电网阻尼率。
4、微机控制器的特点
A：
本控制器采用双cpu结构,前端选用TI公司的DSP2812数字处理器TI公司数字处理器DSP2812为核心，速度快、集成度高、抗干扰能力强。
数字量输入输出光耦隔离，各模拟量输入通过高精度PT，CT与现场隔离。
软件设计实时多级、多任务程序，程序受干扰后实现自动重入。
后端采用飞思卡尔公司的QE128芯片连接5.7寸触摸屏,设计简捷明快，易于掌握，运行之后免除维护，不增加运行人员的负担。
显示功能完备，人机界面友好，菜单提示，操作方便，可实时显示位移电压，电容电流、电感电流、残流、开关档位，亦可实现追忆和答应等各项功能。
具备多种通讯接口，可供用户任意选用，实现与变电综合自动化设备的对接。
B：
完善的软件闭锁措施。
系统设计了有载开关档位极限闭锁,手动、自动之间相互闭锁、互锁。
特别重要的是由于在电路中做了相应的设计，即使控制器发出开关动作指令，继电器吸合之后，一旦出现单相接地故障，也能令开关停止动作，使一次设备不会因高电压、大电流而损坏。
C：
控制器设计了追忆功能（最多可追忆最近100次接地信息）。
6、整套装置中使用的主要设备均为本公司自行生产，以高于国家标准的企业标准，完善齐全的试验、检验手段作为本装置的质量保证体系，确保每套产品的高品质，高可靠性。
四选型及订货须知
●型号说明
1、成套装置选型：
2、消弧线圈选型：
（详见附录三，四）
3、接地变压器选型：
（详见附录五，六）
●订货须知
为了给您提供更好的服务，定货时请提供以下资料：
1、本系统所运行的电压等级、系统电容电流最大值或消弧线圈容量、是否需要并联运行，一次设备安装场地尺寸。
2、目前系统不对称电压。
3、接地变压器是否由用户自行置备；
由厂方提供时应说明是否需要二次绕组及其容量。
4、接地变压器、消弧线圈的绝缘形式（干式或油浸式）。
5、一次设备是户内还是户外安装使用。
6、提供中心控制屏的颜色与尺寸。
7、是否选配小电流接地选线装置；
需要时请提供变电站出线线路总数，尽可能提供一次接线图。
五装置技术指标
●使用环境
1、海拔高度不超过3000米；
2、空气相对湿度不大于90%，无导电尘埃存在；
3、不含有腐蚀金属和破坏绝缘的气体以及蒸汽的场所；
4、环境温度-5℃～＋40℃，通风状态良好；
5、无火灾、爆炸危险；
6、无剧烈振动和冲击,垂直倾斜度不超过5度的场所。
●性能指标
1、适用电压等级:
6KV、10KV、35KV、66KV
2、调节最大级数:
18级
3、电容电流测量误差≤2%；
4、单相接地故障时残流≤3A
5、单相接地故障时补偿电网脱谐度≤10%（与接地残流设定值有关）；
6、故障响应时间≤20ms
7、可选配小电流接地选线功能
六装置面板布置及说明
图四装置前面板示意图
指示灯：
包括指示控制器上电的电源灯，系统接地的接地灯，装置故障灯，消弧线圈补偿容量不够的容量不足灯，系统接地进行补偿的接地补偿灯。
触摸屏：
液晶屏采用触摸式按键，操作时将手指对准操作信息触摸，即可进行操作。
液晶屏:
液晶为人机交互窗口，完成参数设置，系统正常运行参数显示之用。
汉化大屏幕彩色LCD，下拉式菜单设计，操作简单、方便、直观
七装置外形尺寸及安装尺寸
图五装置控制器开孔尺寸
八后板端子图及说明
图六装置后板端子示意图
BWXH-Z调匝式消弧线圈接地补偿装置背后端子说明：
1、AC/DC220VL、AC/DC220VN为控制器的交直流两用电源。
2、有载开关档位输入1到18档，NC为保留端子，电源公共端为档位输入的信号公共电源为直流220V负（有载开关的档位公共端为220V正）。
3、485A、485B为上位机通讯接口，其中的TXD、GND、RXD为保留位置。
4、Ua、Ux*、Ub、Uy*、Uc、Uz*为母线电压互感器二次输入Ua、Ub、Uc、Un相；
额定输入相电压100/
V；
其中Ux*、Uy*、Uz*、U0*短接与互感器的Un相连。
U0、U0*为中性点电压互感器二次输人，额定输人电压100V；
I0（K1）、I0（K2）为中性点电流互感器二次输人（中性点电流），最大电流5A；
5、升档、升档*为控制有载开关升档的继电器出口，用于控制升档的交流电源；
降档、降档*为控制有载开关降档的继电器出口，用于控制降档的交流电源；
交流阻尼、交流阻尼*用于控制短接阻尼电阻的继电器出口，控制相关接触器的交流电源；
直流阻尼、直流阻尼*用于控制短接阻尼电阻的继电器出口，控制相关接触器的直流电源；
接地报警、接地报警*用于控制系统接地告警信号，装置告警、装置告警*用于控制有载开关故障时的告警（当控制器采集档位输入信号为2个以上档位位置时报警）。
掉电告警、掉电告警*用于控制装置的失电告警。
注：
继电器接点额定电压为AC220V，额定电流为2A。
附录一电容电流估算方法
1、架空电力线路电容电流估算法。
中性点不接地系统对地电容电流近似计算公式为：
无架空地线：
IC=1.1╳2.7╳U╳L╳10ˉ³
（安）
有架空地线：
IC=1.1╳3.3╳U╳L╳10ˉ³
式中U—额定线电压（千伏）
L—线路长度（公里）
1.1—系数，因水泥标，铁塔线路增10%
几点说明：
①双回线路的电容电流为单回路的1.4倍（6-10KV系统）
②一般实测表明：
夏季比冬季电容电流增值10%
③由于变电所中电力设备所引起的电容电流增值估算为：
附表1因变电所设备引起的电容电流增值估算表
额定电压（千伏）
6
10
35
110
220
电容电流增值%
18
16
13
8
④一般估算
6KV：
IC=0.015（安/公里）
10KV：
IC=0.025（安/公里）
35KV：
IC=0.1（安/公里）
2、电力电缆线路的电容电流：
电缆电路在同样的电压下，每公里的电容电流为架空线的25倍（三芯电缆）50倍（单芯电缆），近似计算公式如下：
IC=
（安/公里）10KV：
（安/公里）
式中：
S—电缆截面积（毫米²
）
Ue—额定线电压（千伏）
上述的计算公式主要适用于油浸纸电力电缆，对目前采用的聚氯乙烯交联电缆每公里对地的电容电流比油浸纸要大，根据厂家提供的参数和现场实测检验约增大20%左右。
3、经验数据表
附表2架空线路单相接地电容电流（安/公里）计算一览表
单回路
双回路
无地线
有地线
0.02
0.03
0.028
0.042
0.1
0.13
0.14
0.18
附表36--35kv油浸纸电缆电容电流计算一览表
电容电流额定电压（KV）
平均值（A/Km）
缆心截面（mm²
）
0.37
0.52
--
25
0.46
0.62
0.69
50
0.59
0.77
70
0.71
0.90
3.7
95
0.82
1.00
4.1
120
0.89
1.10
4.4
150
1.30
4.8
185
1.20
1.40
5.2
240
1.70
5.9
300
1.50
1.80
6.5
附表46kv交联聚乙烯电缆接地电容电流计算一览表
标称截面
电容uF/km
电流A/km
0.17
0.58
0.19
0.65
0.21
0.72
0.23
0.79
0.26
0.28
0.96
0.30
1.03
0.33
1.13
0.36
1.23
0.40
1.37
此表适用于6KV小电流接地系统中铜芯交联聚乙烯绝缘电力电缆。
附表510千伏交联聚乙烯绝缘电力电缆接地电容电流计算一览表
导体截面（m㎡）
电缆电容计算值（uF/km）
接地电容电流Ic（A/km）
0.2
1.19
0.22
1.31
0.25
1.49
0.27
1.61
0.29
1.73
0.32
1.91
0.35
2.09
0.39
2.33
400
0.43
2.57
500
0.47
2.81
1、此表适用于10千伏小电流接地系统中铜导体交联聚乙烯绝缘电力电缆
1、电缆的绝缘厚度为4.5mm.
附录二消弧线圈容量和安装地点的选择
一、消弧线圈容量的选择
消弧线圈的容量是根据需要补偿的电网电容电流的大小而定的。
容量选择得过大，设备不能充分利用，调谐也有困难。
选得过小，系统如有发展，就会造成容量不够。
因此原则上一般考虑电网5-10年的发展规划，计算公式如下：
（1）消弧线圈容量的确定
Q=S•Ic•Ul/√3
S---容量储备系数，选择1.35～1.45
Ul---电网的额定线电压（kV）
Ic---电网对地电容电流（A）
S值应结合消弧线圈的台数和电网规划综合考虑确定。
若选得过小会给运行带来不便，投入不久便需增容并花费二次投资；
若选得过大，不但造成浪费，还会对消弧线圈的合理调谐带来困难。
消弧线圈的规格见附录，根据客户的特殊要求，我们可以将同容量消弧线圈的电流调节范围在产品制造工艺允许的情况下适当放宽。
二、消弧线圈安装地点的选择
从安全运行，调谐方便出发，选择消弧线圈安装地点时应注意以下几方面的问题：
1）不宜将几台消弧线圈集中安装在一个变电站，要考虑分网运行时，各部分都有足够的补偿容量。
所以，尽量避免整个电网只安装一台消弧线圈。
2）不论选用几台消弧线圈，都应尽可能地装在送电端，以便当线路发生故障时消弧线圈被切除的概率最小。
3）一个变电站有两台变压器，分别接在不同的母线上。
当母线联络断路器断开运行时，不要使消弧线圈同时接在两台变压器中性点上
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