ZHKXHG型消弧消谐选线及过电压保护综合装置柜.docx

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ZHKXHG型消弧消谐选线及过电压保护综合装置柜

ZHK-XHG型消弧消谐选线及过电压保护综合装置柜

说

明

书

北京中电华科电气有限公司

一、产品概述

随着我国人民生活水平不断提高，工厂、生活用电量急剧增加，从而对电力系统的安全运行及供电可靠性提出了更高的要求。

长期以来，我国6～35kV的电网大多采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，当电网发生单相接地故障时（非故障相的对地电压将升高到线电压UL，但系统的线电压保持不变），按照现有运行规程，允许带故障运行2小时。

但是，规程并未对“单相接地故障”的概念明确定义，如果单相接地故障为金属性接地，则故障相电压降为零，健全相电压升高至线电压，这种情况下的过电压电气设备一般都能承受；但如果是间歇性弧光接地，则在系统中产生的过电压高达3.5倍额定电压以上，势必对电气设备的绝缘造成积累性损伤，甚至引发短路。

6～35kV电网属于中压配电网，电力系统的过电压主要由两种原因造成，即雷击过电压和操作过电压。

因此，长期以来采取的过电压保护措施仅是以防止雷击过电压对电气设备的侵害，主要技术措施是装设避雷器，而避雷器的主要作用是防止雷击过电压对电气设备的损坏，而对系统内弧光接地过电压、谐振过电压和操作过电压不起任何保护作用。

ZHK-XHG型消弧消谐选线及过电压保护综合装置柜是保定市诺华电气有限公司最新开发的新型电力系统保护装置,主要应用于6～35kV中性点非有效接地电网，该装置不仅能对该类电网中的各类过电压（弧光接地过电压、谐振过电压、操作过电压）加以限制，而且能够准确选出系统的接地线路,有效地提高了该类电网的运行安全性及供电可靠性。

二、产品特点

1、能将系统的各类过电压限制在较低的电压水平，使因过电压引起的绝缘事故大为减少。

2、因消弧和限制过电压的机理与电网的电容电流大小无关，其保护性能不受电网运行方式的改变和电网扩大的影响。

3、可以有效防止电气设备由于多次过电压或长时间作用造成的绝缘降低。

4、铁磁谐振过电压发生的可能性大为减少。

5、本装置中的电压互感器可以向计量仪表和继电保护等装置提供系统的电压信号，能够替代常规的PT柜。

三、型号含义

、

北京中电华科电气有限公司公司

注释：

1、系统的额定频率为50Hz

2、装置的额定电压一般为（KV）：

6、10、35

3、装置的额定电流可分为（A）：

10、31.5、50、63、100、200、315，且装置的额定电流不应小于保护线路的最大电容电流

4、装置的额定短路开断电流（kA）：

63

四、装置组成

1、ZHK组合式过电压保护器

ZHK-GDY是一种特殊的大容量的氧化锌过电压保护器，产品采用高性能氧化锌电阻，保护残压低，可以限制各种过电压，有效解决由于过电压而造成的设备绝缘积累损坏问题，与一般的氧化锌避雷器相比，具有以下特点：

●内部采用四星形接线方式，外部带有A、B、C、D引出端，可对相与地、相与相之间的过电压同时提供保护。

●选用自愈式干式电容器，耐压值高，介质损耗小，性能可靠。

●采用优质氧化锌电阻，热容量大，温升低。

●选用优质的有机材料，介电强度高，绝缘性能好，耐老化。

2、分相控制高压真空接触器（Ka-Ke）

各单相一端分别接至母线，另一端直接接地。

系统正常运行时真空开关处于断开状态，各相之间相互闭锁，即当其中任一相闭合后，其他两相中的任何一相不会再闭合。

当系统发生单相接地故障时，综合控制器控制相应的触点闭合，使其由不稳定的弧光接地故障迅速转变成通过高能限压灭弧装置接地，从而保护了系统中的设备。

3、高能限压灭弧装置

指高能限压氧化锌非线性电阻RV。

当系统发生间歇性弧光接地时，故障相真空接触器K立即将高能限压灭弧装置投入到故障相，这时由RV将故障相的最高电压限制在额定相电压的75%左右，使弧道的恢复电压上升到该值时就不再上升。

根据交流熄弧理论，电弧会在电流过零时熄灭，电弧是否会重燃取决于弧道的介质恢复强度Ujf与弧道恢复电压Uhf之间的相对关系，在故障相的恢复电压上升的较高时，如果Ujf

本装置利用RV的投入，使故障相的弧道恢复电压升到设定值时就不再升高，而弧道介质抗电强度的恢复及弧道去游离速度与弧道固有的物理特性有关，仍然为Ujf，这时就可以使Ujf>Uhf，电弧将不会重燃，另外高能限压灭弧装置在限压过程中将会吸收大量的电弧激励能量，使弧道的恢复电压上升速度减缓，进一步保证电弧的可靠熄灭。

4、消弧消谐综合控制器ZHK-WXK

消弧消谐综合控制器ZHK-WXK以高抗干扰能力的ATMEG单片机为核心处理器，核心处理器由三只单片机组成，故障处理速度极快，主要具有以下功能和特点：

●自动化程度高。

综合控制器的所有功能均为自动执行，维护和操作简便。

●抗干扰性能好，可靠性高。

微机控制器采用二次电源技术，可抵御各种电磁干扰,所有接口均采用光/电隔离，可消除电源及一次系统对控制器的干扰，控制器还设置了Watchdog自复位电路，可实现装置的自动复位。

●完善的保护功能。

由于微机控制器采用三只处理器作为处理单元，所以能同时完成对消弧、消谐及选线的综合控制，而且速度快。

并且还具有电压互感器高压保险熔断报警及电压互感器二次电压信号回路故障报警功能。

●电压测量功能。

微机控制器能对系统的电压进行测量，并以数字形式显示出来。

●数据远传功能。

微机控制器设有RS485/232通讯接口，能将系统的实时故障信息及装置的工作情况上传。

●故障记录查询功能。

微机控制器带有存储器，能将系统的故障信息（包括故障类型\故障时间等信息）长期保存，用户可根据需要查询系统的故障记录。

●准确的选线功能。

ZHK-WXK消弧消谐综合控制器设计了选线模块、可完成多路出线（每段母线28回路）的单相接地选线，采用最新的小波原理进行选线，无论系统发生的是什么性质的接地,都能够准确选出接地线路。

5、高压电容器C

当装置进行灭弧时，该电容与高能限压装置并联，可以起到一定分流的作用，电弧更容易熄灭。

6、高压限流熔断器FU1

高压限流熔断器是整个装置的后备保护器件，具有以下特殊功能：

●开断容量大，可达63kA;

●开断迅速，开断时间小于3ms;

●限流效果好，可使故障电流限制在最大短路冲击电流的1/5以下。

●开断电弧电压低,在熔断器分断过程中电弧电压很低,并当用于低于额定电压系统时,电弧电压将进一步减小，所以可将12kV的熔断器用于7.2kV系统而没有损坏系统绝缘的危险。

7、、放电线圈L

消弧或选线后，释放高压电容中的残存电荷

8、电压互感器（PT）

电压互感器可将系统的三相高压信号转变成可供微机控制器处理的三相电压信号（Ua、Ub、Uc）及中性点信号（Uo），可代替PT柜。

9、高压隔离开关QS

安装于本装置与电网主母线的连接处，用于安装和维护时的投切。

五、结构示意及安装尺寸

10kV及35KV装置的外形尺寸根据不同规格的开关柜要求进行生产，与开关柜并列，或根据用户要求，特殊生产。

六、产品原理

ZHK-XHG型消弧消谐选线综合装置柜组成及原理接线如图所示：

图中：

ZHK-WXK：

微机消弧消谐控制器

Ka-Ke：

高压真空开关

QS：

高压隔离开关

RV：

高压灭弧装置

ZGB：

组合式过电压保护器

FU1：

限流熔断器

FU2：

PT熔断器

PT：

电压互感器

1、消弧原理

本装置对系统发生的弧光接地故障,首先分析弧光接地的性质,然后针对具体的接地类型,采取相应的处理方式,处理方式如下:

●如果系统发生不稳定的间歇性弧光接地故障，则微机控制器判断接地的相别，同时发出指令使故障相的真空接触器K闭合，投入高能灭弧限压保护装置RV,，利用RV限制故障相的弧道恢复电压，吸收接地引起的电磁能量，减缓系统振荡，使弧道的介质恢复抗电强度Ujf大于弧道恢复电压Uhf。

使恢复电压无法再次击穿故障点，从而完成消弧。

数秒后，故障相的高压真空接触器ZK断开，系统恢复正常运行。

●如果接地故障是稳定的弧光接地，微机控制器闭合故障相K，同时断开高能灭弧限压保护装置,将故障相直接接地，等待值班人员处理。

2、消谐原理

本装置采用的是微机二次消谐技术,当系统发生谐振时，微机控制器ZHK-WXK在PT的开口三角绕组瞬间接入大功率的消谐元件,消除系统的谐振故障。

主要具有以下特点:

●采用的是微机二次消谐技术,响应时间非常快，消谐效果远远优于传统的消谐装置;

●采用彩屏液晶显示器，中文菜单显示，清晰直观；

●消谐元件出口功率大，无触点；

●硬件、软件冗余设计，抗干扰能力强。

3、选线原理

中性点非有效接地系统发生单相接地故障后，故障线路的查找成为长期困扰电力系统的一大技术难题，国内目前生产的小电流选线设备对系统发生单相接地故障，选线准确率很低，特别是当系统的接地故障是单相弧光接地时，装置根本无法进行选择。

目前国内的小电流选线设备的采用点大多为16点/20ms，又大多采用傅立叶算法，所以只能采集到五次谐波以内的信号，而弧光接地时的电流信号多在几千赫兹，故此类设备根本无法进行判断。

本公司首次把小波变换原理应用到小电流接地选线，多种判据并存，并采用高精度零序电流互感器，硬件电路严格按照继电保护装置的要求设计、制造和检测，解决了多年来困扰用户的难题。

4、防误操作

本装置通过软件和硬件两种方式对误操作进行了严格的防护,当系统发生弧光接地故障时,这时故障相真空接触器K立即把高能灭弧限压装置投入到故障相上,此时如果操作隔离刀闸将会产生严重的后果。

装置通过微机控制器发出的闭锁信号和真空接触器K动作后的辅助信号共同闭锁高压隔离开关的操作机构,不允许操作隔离开关，实现了真正意义上的防误操作。

七、ZHK-XHG装置设计图标

八、使用条件

1、环境温度：

-40℃～+40℃.

2、海拔高度：

海拔2000m及以下（2000m以上可特殊设计）

3、相对湿度：

月平均相对湿度不大于90%，日平均相对湿度不大于95%；

4、安装场所周围的空气中不得有化学腐蚀性气体和蒸汽，粉尘、煤气、烟气等具有爆炸性的混合物或尘埃。

九、运输及储存

1、ZHK-XHG型消弧消谐选线综合装置柜应装箱运输，且柜体底座应固定在包装箱底板上;

2、运输过程中应防雨、轻放、防碰、直立向上;

3、存放时应保持直立状态，存放地点空气温度在-40℃～+40℃范围内，不允许有易燃易爆的气体及化学物质.

十、订货须知

1、系统的额定电压、电容电流;

2、柜体尺寸;

3、如有特殊要求，请在订货时提出。