消弧消谐及过电压保护装置.docx

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消弧消谐及过电压保护装置

NS-XHG消弧消谐柜

技术使用说明书

保定市新思达电气科技有限公司

目录

一、产品概述及适用范围3

二、装置的主要功能特点3

2.1主要功能3

2.2装置特点4

三、装置的技术参数4

3.1工作环境4

3.2装置额定参数4

3.3智能控制器参数5

四、型号说明5

五、结构5

5.1三相组合式过电压限制器TPB6

5.2可分相控制的高压真空接触器KA.KB.KC6

5.3智能控制器DXH6

5.4高压限流熔断器6

5.5带有辅助二次绕组的电压互感器7

5.6隔离开关7

六、装置的基本原理7

6.1控制原理7

6.2消谐原理7

6.3选线原理8

七外形、结构8

八、选型及要求9

九、包装、运输、储存9

十、安装、调试、维护9

十一、订货须知9

一、产品概述及适用范围

我国35kV及以下的配电网，大多数采用中性点非有效接地方式，这种运行方式在单相接地时允许短时间带故障运行，因而大大提高了系统的供电可靠性。

然而，随着电网的发展，架空线路逐步被固体绝缘的电缆线路所取代，系统对地电容电流急剧增加，单相接地后流经故障点的电流较大，电弧不易熄灭，容易产生间隙性弧光接地过电压，及由此而激发的铁磁谐振过电压，对系统的绝缘会产生很大的破坏，如不及时消弧，甚至会导致相间短路事故，已成为这类电网安全运行的一大威胁，其中以单相弧光接地过电压最为严重。

当前现状：

为了解决这类电网弧光接地产生长时间过电压的问题，国内大多采用消弧线圈补偿或经自动跟踪补偿式消弧线圈接地的方式，当发生单相接地时，利用消弧线圈所产生的电感电流补偿系统单相接地电容电流，达到熄灭电弧的目的。

虽然消弧线圈对抑制间隙性弧光接地过电压和铁磁谐振过电压有一定作用，但也存在一些问题，主要问题有：

✧容易产生串联谐振过电压和虚幻接地现象。

✧放大了变压器高压侧到低压侧的传递过电压；

✧用电感电流去抵消电容电流时，仅能补偿工频电容电流，对于弧光接地时的高频分量和有功分量部分无法抵消

✧消弧线圈容量选择过大，补偿效果不好，容量选择过小，不利于电网的远景规划。

✧组件多，结构复杂，装置自身故障率较高。

目前，国内也有少数地区采取了经小电阻接地的方式。

虽然抑制了弧光接地过电压，克服了消弧线圈存在的问题，但牺牲了对用户供电的可靠性。

这种系统发生单相接地时，人为增加短路电流使断路器速断动作，不论负荷性质及重要性，一律切除故障线路而且也不能分辨出金属性接地或弧光接地，使并不存在弧光接地过电压危害的金属性接地故障线路也被切除，扩大了停电范围和时间。

同时由于加大了故障电流，对于弧光接地则加剧了故障点的烧损。

解决办法：

针对目前小接地电流系统存在的问题，本公司研制了DXH消弧消谐柜。

本装置原理先进，功能完善，自动化程度高，在安装维护、可靠性、控制功能等方面比消弧线圈更有优势，是小接地电流系统解决接地问题的理想选择。

本装置利用微机控制技术、过电压保护技术和真空高压开关等组成一套自动保护系统，在中性点非有效直接接地电力系统中，可以对雷电、操作、谐振以及弧光接地等各类过电压进行限制；采用限制故障相的恢复电压及恢复电压的上升速度，快速消除间隙性弧光接地故障，采用短接母线上的PT开口三角绕组，消除非线性谐振故障，另外本装置还具有准确的接地选线功能和跳闸功能，为快速故障定位和故障排除提供依据，极大提高该类电网运行的安全性及供电的可靠性。

适用范围：

本装置是一套综合性的保护装置，能全面解决小接地电流系统的接地问题，可广泛应用于我国的电力、冶金、化工、煤炭和石油等行业的35KV及以下中性点非有效接点的配电网中。

二、装置的主要功能特点

2.1主要功能

2.1.1过电压保护功能，限制雷电过电压、操作过电压和相间过电压。

2.1.2替代消弧线圈，消除间歇性弧光接地故障，并具有的限制弧光接地过电压的功能。

2.1.3判断接地故障，区分弧光接地、高阻接地和金属性接地，并记录接地故障信息，保存最近20次接地故障信息，装置掉电数据永不丢失。

2.1.4能区分单相接地和铁磁谐振，快速消除PT铁磁谐振。

2.1.5替代电压互感器柜，提供电压监测功能。

2.1.6选线功能：

最大36路选线功能，快速准确查找单相接地故障线路。

2.1.7远动功能：

二进制方式进行编码（可选）。

2.1.8PT一次、二次侧断线报警功能。

2.1.9高压限流熔断器熔断报警功能。

2.1.10通讯功能：

装置可以通过RS-232或RS-485通讯口与上位机通讯.

2.2装置特点

2.2.1全面的过电压保护功能，各类相对地及相与相之间的过电压均被限制到较低的电压水平，使系统的绝缘事故大大降低，由于母线过电压被限制在较低的水平，原本可能引发的铁磁谐振过电压的可能性大大减少。

2.2.2先进科学的消弧原理，多重手段保证弧光接地故障的快速消除，同时弧光过电压被限制到较低的电压水平，原来按设计规范要求应装设消弧线圈的系统，可以不再装设，而且其限制过电压的功能将比装设消弧线圈更好、更完善。

2.2.3二次小电阻消谐，快速、安全、可靠。

2.2.4新型选线原理，选线准确。

2.2.5由装置的工作原理可知，消弧的机理与系统接地电容电流大小无关，不改变系统的运行方式，无需考虑增容，便于电网的改造和远景规划。

2.2.6占地小，节省系统投资，可替代PT柜，对于老站改造只需要把PT柜一换即可。

2.2.7多台消弧柜可协调工作，柜体间通过总线通讯，方便用户查找故障线路。

2.2.8整个装置集成在一个高压开关柜内，结构简单，体积较小，安装方便，价格低廉，相对于消弧线圈接地系统而言，具有较高的性能价格比。

2.2.9装置自动化程度高，运行和维护极为方便。

三、装置的技术参数

3.1工作环境

环境温度：

-25℃～+55℃；

大气压：

80～110Kpa；

环境湿度：

月平均最大相对湿度低于95％，机壳表面无凝露；

没有导致金属或绝缘损坏的腐蚀性气体及较严重的尘埃和霉菌，无火灾爆炸危险的物质。

3.2装置额定参数

额定频率：

50（Hz）；

额定电压：

3、6、10、35（kV）；

额定电流：

10、31.5、63、80、100、125、160、200、315（A）；

额定短路开断电流：

50kA.

3.3智能控制器参数

1）电源电压：

220VDC/AC，允许偏差-20%～10%；

2）电源功率：

<25W；

3）通讯接口：

RS-485（或RS-232）；

4）配有选线功能，选线路数最大36路（根据用户要求确定）；

6）报警和远动输出触点容量：

AC250V2A；DC220V0.2A；

7）零序电压启动值30V～120V，动作准确度：

误差≤5%；

8）电磁兼容达到国家Ⅳ级水平。

四、型号说明

五、结构

本公司生产的消弧消谐柜就是为了迅速消除中性点非直接接地系统弧光接地给电气设备带来的危害而研制的最新技术产品。

它主要由以下部分组成：

5.1三相组合式过电压限制器TPB

TPB是一种特制的高能容的氧化锌过电压限制器，主要是用来防止大气过电压和各种操作过电压。

它与一般的氧化锌避雷（MOA）结构不同，TPB过电压限制器采用高能容ZnO非线性电阻和放电间隙组合而成，两者互为保护，放电间隙使ZnO非线性电阻的荷电率为零，因而ZnO非线性电阻不会老化；ZnO非线性电阻又使放电间隙动作后无续流，放电间隙不再承担灭弧任务，使用寿命长；TPB过电压限制器具有很高的保护性能和可靠的稳定性，能承受较高值间的暂态过电压而不损坏；TPB过电压限制器采用四星形接法，可使相间过电压大大降低，与常规避雷器相比，相间过电压降低了40%，保护的可靠性大为提高；TPB过电压限制器是本装置中限制各类过电压的第一元件，在本装置接触器未动作之前将电压限制在安全范围以内。

5.2可分相控制的高压真空接触器KA.KB.KC

KA、KB、KC是一组分相控制的单相真空交流接触器，正常运行时，接触器均处于断开状态，保证本装置对系统的正常运行不会产生影响，当系统发生单相接地时，受控制器DXH的控制而合闸。

各相真空接触器操作回路相互闭锁，当其中任一相合闸使该相母线接地后，其他两相中任何一相不会再动作。

KA.KB.KC的作用是当系统发生弧光接地过电压时，使其由不稳定的弧光接地迅速转变成稳定的金属性直接接地，从而消除弧光接地。

5.3智能控制器DXH

它是本技术的核心部件。

它根据PT提供的Uao、Ubo、Uco、U△的信号来判定接地故障发生的相别及接地属性（金属性直接接地、高阻接地和弧光接地），按照预先设定的方式控制高压真空接触器动作。

本控制器以高性能DSP为处理核心，是整个成套装置测量、显示、运算、通讯和执行的中心处理机构，具有以下功能和特点：

1）智能化程度高。

本综合装置所有的功能均为自动执行，无需人工操作，维护和操作极为方便。

2）抗干扰性能好，可靠性高。

智能控制器采用二次电源技术，可抵御各种电磁干扰，所有的采集接口全部采用两次光/电隔离，彻底消除一次系统对控制器的干扰。

3）良好的通讯功能：

DXH智能控制器设置了完善的通讯功能，控制器设有RS-485/RS-232串行接口，可作为变电站综合自动化的一个子站，接入综合自动化系统。

4）完善的控制功能：

DXH智能控制器可同时完成对消弧、消谐和选线的综合控制，有效地降低了设备的投资成本。

5）准确的选线功能。

DXH智能控制器设有选线模块，可自动完成多路出线的单相接地选线。

采用群体比副比相、基波增量法等多种选线算法进行综合表决，显著提高了接地选线的准确率和可靠性，为用户快速消除接地故障提供参考。

5.4高压限流熔断器

高压限流熔断器是整个装置的后备保护元件，假如设备在消弧时，误将高压真空接触器投于健全相，这时高压限流熔断器会立即熔断，避免造成相间短路，它具有以下优点：

1）开断容量大，可达50kA；

2）开断迅速，开断时间<1.5mS；

3）限流效果好，可使故障电流小于短路电流的1/5。

5.5带有辅助二次绕组的电压互感器

用于本综合装置对系统运行状态的监测。

5.6隔离开关

安装于本综合装置与电网的连接端，用于本综合装置在安装和维修时的投切。

六、装置的基本原理

6.1控制原理

当系统发生单相接地时，DXH智能控制器将对PT检测的电压信号Uao、Ubo、Uco、U△的进行计算处理，判断接地相别和接地属性，根据接地属性控制器作出如下处理：

■如果接地故障是稳定的金属性接地或高阻接地，则控制器发出故障相别及接地属性（金属接地、高阻接地）的指示信号。

同时控制器配有微机选线功能，选出单相接地的故障线路.

■如果接地故障是不稳定的间歇性弧光接地，则判定接地的相别，同时发出指令使接触器中对应的一相接地。

这时，系统由不稳定的弧光接地转变成稳定的金属性直接接地，故障相的对地电压降为零，故障点的弧光消失，其他两相的对地电压稳定在线电压。

■故障相接触器在动作接地后，经过几秒钟延时，控制器令接地的接触器断开一次。

若接触器断开后再无弧光接地故障现象，说明这一次接地故障是暂时性的，系统恢复正常运行，控制器返回原始状态。

若接触器断开后再次出现弧光接地故障，则控制器认定这一故障为永久性的弧光接地.如果为母线弧光接地则接触器再次重合，控制器将按照预先设定的程序发出警告信号，告知值班人员故障发生的相别，闭锁等待用户处理。

在接触器断开接地点的过程中出现的短暂的过电压，由TPB进行限制。

■接触器第二次（连续的同一相）闭