说明书TZ东唐电器.docx
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说明书TZ东唐电器
一．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DT-ACHC系列调匝式消弧线圈装置，该成套装置采用先进的PC104工控机系统，总线式结构，全彩色大屏幕液晶屏，全汉字显示。
具有运行稳定可靠、显示直观，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6~110KV，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．产品特点
1、控制器采用工控机系统，运行稳定可靠。
2、采用全彩色液晶全中文显示，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，使选线快速准确。
5、设有RS232及RS485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、可实现报警显示。
7、设有标准并口打印机，可实现数据打印，接地信息打印。
8、具有一控二功能，可实现同一系统内两套消弧线圈随系统运行情况自动变换。
三．产品型号说明
四．性能指标
1、电压等级：
6KV~110KV
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：
一路交流220V，额定频率：
50Hz
一路直流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
五．工作原理
（一）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。
（二）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：
其中：
E0——系统不平衡电压
U0——位移电压
I0——零序电流
XL——消弧线圈电抗
R——阻尼电阻
XC——被测电容容抗
建立如下方程：
E0=U0+I0*XC
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
六．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：
（一）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。
（二）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。
（三）微机控制器
1．控制器型号：
2．功能特点
微机控制器采用工业控制计算机（PC104）做为主机，显示部件采用全彩色液晶显示器。
工控产品的可靠性保证了系统的稳定运行；彩色中文显示方式使数据显示更为直观。
微机控制器是整套装置的核心部分，所有的计算、显示、通讯及控制部分都是由它来完成的。
其具有以下功能：
（1）可自动测量电容电流，自动进行调节控制。
（2）可显示系统电压、位移电压。
（3）可显示消弧线圈电流、频率、残流、脱谐度、时间等参数。
（4）具有接地次数统计及对应接地时的系统参数记录功能。
（5）可通过控制器手动操作调节控制。
（6）随时打印系统故障信息或查询打印。
（7）设有通讯功能，可通过RS-232、RS-485口实现与上位机的通讯。
一台微机控制器可以控制一组消弧线圈，也可以同时控制两组消弧线圈，同时具备两台控制器并联运行功能。
3．控制器构成
控制器由多路开关、信号放大器、A/D转换、光电隔离、I/O口、PC104主板、显示液晶等构成，原理构成如下图所示。
该控制器硬件架构采用标准工业6U机箱，母板加插板式结构，接线端子排直接固定在插件板上，抗干扰能力强，接线及维护方便。
为了使系统有更强的抗干扰能力，在设计线路板时，电源板、信号调理板等均采用了多层板结构。
同时，控制器的接插件、接线端子等均采用进口或台湾生产。
母板垂直安装于控制器内，各插板从控制器后插入，各插板在控制器的位置如下图所示，各插板的位置是固定的，不能插错。
（1）电源板：
为控制器提供高可靠性电源。
提供的电源有+5V、+12V、+15V、-15V、+24V。
各电源地相互独立，提高抗干扰性。
（2）执行板：
为系统提供输出信号，以控制有载开关的档位的调节，来实现档位电流的输出。
（3）主板：
采用PC104工控机主板，该主板为控制器的核心，配有电子硬盘以存储应用程序。
（4）信号调理板：
该板作用是将现场信号经CT输入板变换后，转换成计算机所需的标准信号。
（5）信号输入板1：
将现场的零序电压互感器信号及零序电流互感器信号（前八路），输入到该板进行信号变换。
（6）信号输入板（2~4）：
将现场的零序电流互感器信号（9~42路）输入到这三个信号输入板中，进行信号变换。
4．控制屏
控制器安装在控制屏上，控制屏标准尺寸为800mm×600mm×2260mm，一面控制屏可安装两台控制器。
控制屏除安装有控制器外，还安装有电流表、电压表及各种继电器等低压电器。
包括整屏的电源开关，电源指示及报警，照明，消音按钮等。
5．控制程序流程图：
（四）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以确保系统正常运行时，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。
本公司采用ZX18型不锈钢电阻，根据消弧线圈容量选用不同的阻值。
电阻短接回路采用两套方案保护：
方案一：
采用真空接触器动作保护：
接触器动作电源选用两套独立的回路，一套选用交流220V，一套选用直流220V，增加了系统运行的可靠性。
方案二：
采用可控硅实现电子式保护，采用自触发式短接动作时间更快，静态无触点，短接更安全可靠。
七．接地选线单元
接地选线单元集成于控制器内，选线线路最大为42路。
设有三种选线方法，即“有功功率法”、“残流增量法”及“有功功率法+残流增量法”可由用户设定。
1.有功率法：
当系统发生单相接地故障时，接地线路的零序功率中包含有消弧线圈、接地变压器铜损、铁损及系统对地绝缘电阻所产生的有功功率；非接地线路零序功率中只包含自身产生的有功功率，两者相差很大，可判别有功功率较大的为接地线路。
2.残流增量法：
当系统发生单相接地故障时，首先采集各线路的零序电流，并记录下来；然后控制消弧线圈改变一档，再把各线路的零序电流采集一遍，也记录下来，同时求出各消弧线圈在调档前后零序电流的变化量。
因为非接地线路的零序电流在调档前后无明显变化，而接地线路的零序电流变化量为调档前后电感电流的调节值，所以零序电流变化量最大者即判为接地线路。
3.有功功率法+残流增量法：
该选线采用有功功率及残流增量为综合判据，对接地线路进行判断选线。
由于该方法集成了两种方法的优点，所以选线更为准确。
八．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。
其增设有并联中电阻的系统图如下：
九．控制器操作说明
（一）操作面板
控制器操作面板如上图所示。
1．指示灯
（1）运行（绿色）：
系统正常运行时，该指示灯点亮。
（2）故障（红色）：
当控制器检测到供电系统出现异常时，该指示灯点亮。
2．按键
（1）复位：
按下该键系统重新启动工作。
（2）确认：
执行光标所在功能时，按下该键。
（3）返回：
当从各下拉菜单功能返回到主运行画面时，按下该键。
（4）方向键：
移动光标时，按方向键，“
”为上、下移动，“
”为左右移动。
（5）加减键：
按“+、-”键，可进行数据的加减操作，每按一次，所操作数据加一或减一。
3．数据显示说明
数据显示采用彩色液晶显示器，中文显示，菜单操作方式，显示直观，操作方便。
数据显示画面如下图：
（1）菜单区：
设有“文件、设定、调节”三项下拉菜单。
（2）数据显示区
a.调节方式：
显示系统的调节方式。
（系统设有人工调节和自动调节两种方式）
b.档位：
显示系统当前工作的档位。
c.容流：
显示系统发生单相接地时，流过接地点的电容电流。
d.残流：
系统发生单相接地时，接地点对地电容电流被消弧线圈补偿后的残余电流。
当系统过补偿方式运行时，残流数值为负；全补偿方式时为零；欠补偿方式时为正。
e.脱谐度：
系统发生单相接地时容性电流减去感性电流的差与容性电流的百分比。
f.零序电压：
系统不平衡电压值（显示为互感器二次电压值）。
g.调节状态：
显示控制器对有载分接开关调节动作指示。
h.信息：
显示系统的接地故障信息。
（3）时钟显示区
时钟显示区位于显示屏右上角，显示当前的日期、时间。
（二）菜单操作
系统设置三个主菜单：
文件、设定、调节。
1．文件：
按方向键选中“文件”菜单，按“确认”键系统显示子菜单如下：
a.测量：
按方向键选中“测量”项，按“确认”键，系统弹出参数测量画面：
按“
”键，可显示系统各零序电流值（1~32路），再次按“
”键，系统显示33~42路零序电流值。
按“返回”键，返回到系统主画面。
b.记录：
选中该子菜单，确认后显示系统历史接地信息，显示内容有档位、容流、残流、零序电压及接地时间、日期等。
按“
”键可查看以前的历史记录。
c.通信：
选中该菜单后，按确认键，系统可与上位机进行通信，将系统的数据信息传送到上位机。
d.打印：
选中该功能，按确认键，系统打印出接地信息。
2．设定：
按方向键选中“设定”菜单，按“确认”键系统显示子菜单如下图所示：
a.时间（设定系统时间或日期）：
选中该功能后按确认键，时间显示区的年数据显示为高亮，按“
”键选择要修改的数据（日期或时间），按“+”“—”键可进行修改。
b.机号：
设定本控制器编号，供系统进行通讯时上传，以使上位机识别。
c.调节方式：
可设定为自动方式或人工方式（手动），按方向键选择，按确认键进行确定。
d.电压等级：
电压等级可设定为3KV、6KV、10KV、35KV、66KV等。
按方向键选择相应电压等级，按确认键确定。
e.档位：
选择进入该功能后，按“+”“—”键进行修改。
f.档位电流：
设定各档位的补偿电流数值。
按方向键选择所要修改的数据，按“+”“—”键修改数据。
g.电阻：
设定阻尼电阻。
h.选线方式：
设定选线方式，系统设有“有功功率法”“残流增量法”及“有功功率法+残流增量法”供选择。
i.路数：
指系统的出线路数。
j.线路编号：
可设定各出线线路的编号。
数据设定方法同f。
3．调节：
该功能只限于人工方式（如需手动调节时，将系统调节方式设定为人工方式），按方向键选中“调节”菜单，按“确认”键系统开始进行人工调节。
按下按键“
”可进行人工调档。
一十．控制器接线
控制器后面板如下图所示：
说明：
1．JB11：
1、2为打印机电源输出节点。
3为交流电源（220V）相线，4为零线，5为保护地线。
K为电源开关。
2．JB21：
为消弧线圈档位回读端子。
a.系统为16档及以下时JB21为16位：
DW1-DW16。
b.系统为16档以上时JB21为20位：
DW1-DW20。
3．JB22：
为消弧线圈档位回读输入端子及控制器输出端子。
a.系统为16档及以下时：
COM为档位回读信号公共端；JD1、JD2为接地信号输入端子；ML1、ML2为系统母线母联情况识别端子，应运在2#控制器；ZDZHD1、ZDZHD2为中电阻柜信号回读端子；220N、SDW、JDW为控制器调节有载开关信号输出端子；BJ1、BJ2为控制器接地报警信号输出端子；ZDZKZ1、ZDZKZ2为控制器调节中电阻柜信号输出端子。
b.系统为16档以上时：
DW21-DW25为档位回读端子；JD为接地信号输入端子；ML12、ML13为系统母线母联情况识别端子，应运在2#控制器；ZDZH为为中电阻柜信号回读端子；COM为信号回读公用端子；220L、SDW、JDW为控制器调节有载开关信号输出端子；ZDZK为控制器调节中电阻柜信号输出端子；BJ1、BJ2为控制器接地报警信号输出端子。
4．JB31：
数据通讯接口。
（1）RXD1
（2）TXD1
（3）GND
（4）485+
（5）485-
（6）RXD2
（7）TXD2
（8）GND
5．DB：
打印机并行接口，数据输出。
6．JB51：
控制电压信号输入接口。
（1）1UAB1
（2）1UAB2
（3）2UAB1
（4）2UAB2
（5）1U01
（6）1U02
（7）2U01
（8）2U02
7．DZ1~DZ4：
CT输入端子。
I1~I42为现场零序互感器信号输入端，1I0、2I0为两套消弧线圈系统的I0信号。
一十一．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。
产品型号
电压等级（KV）
消弧线圈容量（KVA）
电流调整范围（A）
DTXH-TZ-90/6
6
90
5~25
DTXH-TZ-180/6
6
180
10~50
DTXH-TZ-270/6
6
270
20~75
DTXH-TZ-360/6
6
360
30~100
DTXH-TZ-540/6
6
540
60~150
DTXH-TZ-150/10
10
150
5~25
DTXH-TZ-300/10
10
300
10~50
DTXH-TZ-450/10
10
450
10~75
DTXH-TZ-600/10
10
600
10~100
60~150
DTXH-TZ-900/10
10
900
60~150
DTXH-TZ-550/35
35
550
5~25
DTXH-TZ-1100/35
35
1100
10~50
DTXH-TZ-1650/35
35
1650
20~75
一十二．成套装置安装
1．控制屏安装
2．有载开关安装
3．消弧线圈安装
4．电阻箱安装
5．接地变压器安装
6．并联中电阻系统
7．整体箱式外壳安装
以上六项内容参照本公司提供的图纸进行安装，这里不再详述。
8．零序电流互感器安装
零序互感器采用本公司生产的零序互感器。
每路零序电流信号由各出线的零序互感器CT引出。
（1）出线方式为电缆的零序电流互感器接线如下图所示。
注意：
在穿过该互感器的上端任何部位，都不能与地线或电缆架直接接触；电缆卡子要垫绝缘后才能卡到电缆架上。
接地线应包绝缘后，由上往下穿过零序电流互感器后再接地。
（3）架空线的CT接线是将三相电流互感器接成零序滤器方式。
如下图所示：
一十三．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
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：
（1）间接测量系统单相接地电流Ic。
（2）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。
3．确定接地变压器容量
接地变压器的容量应与消弧线圈相配合，当接地变压器只带消弧线圈而不带二次负荷时，其容量即等于消弧线圈容量；当接地变压器带二次负荷时，其一次侧容量等于消弧线圈容量加上二次侧负荷容量。
4．确定零序电流互感器个数
一十四．产品保修
1．本成套装置安装工作由用户负责，我公司派人负责指导安装，并负责系统投运调试。
2．本成套装置保修期为一年。
3．保修范围：
装置正常工作时所造成的损坏，不包括人为因素及不可抗拒因素如自然灾害等所造成的系统损坏。
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