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                                  HYXHX系列智能型消弧装置

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                                  一、概 述

                                      在我国3~35KV供电系统中aaaa,大部分为中性点不接地系统aaa。根据国家规范aaaa,这种系统在发生单相接地时aaa,允许系统带故障运行2小时aaaaa,这就大大降低了运行成本aaaaa,提高了供电系统的可靠性aaaaa。但由于系统供电容量的逐步增大aaaa,供电方式由架空线路逐步转变成电缆线路aaaaa,系统对地电容电流会变的很大aaaa。在系统发生单相接地时aaa,过大的电容电流形成的电弧则不容易熄弧aaa,极可能演化成间歇性弧光接地aaa,此时产生的弧光接地过电压和由此激发的铁磁谐振过电压将严重威胁电网安全运行aaaa。其中以单相弧光接地过电压最为严重aaaaa,非故障相的过电压水平可达正常运行相电压的3~3.5倍aaaa。这样高的过电压如果数小时作用于电网aaaaa,势必损坏电气设备的绝缘aaaaa。电气设备的绝缘经过几次累积性损伤aaaaa,就会形成绝缘的薄弱点aaaaa,进而产生对地绝缘击穿并导致相间短路的事故aaaa,同时会造成电气设备的绝缘击穿(尤其是电机的绝缘击穿)、电缆放炮现象、电压互感器饱和激发铁磁谐振PT烧毁、避雷器爆炸等事故aaaa。
                                      为了解决弧光接地长时间的过电压问题aaaa,以前大多数采用在中性点加装消弧线圈补偿电容电流来抑制故障点弧光发生的机率aaa。很显然aaaaa,这种方法的目的是为了消除弧光aaaaa,但由于消弧线圈自身的诸多特点aaaa,很难对电容电流进行有效补偿aaaa,特别是高频分量部分对供电设备造成的危害无法克服aaa。在研究各种消弧线圈的基础上aaa,我公司研制出了HYXHX智能型消弧装置aaaa。
                                  二、装置的适用范围
                                    (1)   本装置适用于3~35KV中压电力系统aaa;
                                    (2)   本装置适用于中性点不接地、中性点经消弧线圈接地或中性点经高阻接地的电力系统aaaaa;
                                    (3)   本装置适用于电缆线路为主的电网aaa,电缆与架空线路的混合电网aaa,以及架空线路为主的电网aaaa;
                                  三、装置的基本功能
                                    装置正常工作时aaa,具有PT柜功能aaaa;同时具有系统断线报警、闭锁功能aaaa;系统金属接地故障报警、转移系统接地故障点功能aaaaa;消除弧光接地、系统谐振功能aaaa;低电压、过电压报警功能aaa;以及故障报警消除时间、故障性质、故障相别、系统电压、开口三角电压、对地电容电流大小等信息进行记录的功能aaa,便于故障处理、分析aaa。
                                    当系统发生单相接地故障时aaaaa,装置可在30mS左右将故障相通过特制分相真空接触器直接接地aaa,若是弧光接地aaa,则立即熄灭电弧aaaaa,将弧光接地过电压稳定在线电压水平aaaa,可有效避免因单相接地引发的相间短路及因弧光接地过电压导致的避雷器爆炸事故aaaaa;若是金属接地aaaa,则可大大降低接触电压和跨步电压aaa,有利于保障人身安全(金属接地可根据用户要求设定装置是否动作)aaaa;如果用于以架空线路为主的电网aaaa,则装置动作5S后真空接触器自动分闸aaa,若是瞬时性故障aaaa,则系统恢复正常aaaa,若为永久性故障则装置再次动作aaaaa,起到永久限制过电压的作用aaaa。
                                    当发生系统PT断线故障时aaa,装置显示断线故障相别aaaa,同时输出接点信号aaaa,以便用户对有可能因PT断线导致误动作的保护装置进行可靠闭锁aaa。
                                    装置特有的“智能开关(PTK)”技术aaa,可以从根本上抑制铁磁谐振的发生aaaaa,有效地保护因系统谐振引起的PT烧毁、爆炸等事故aaaa。
                                    装置配有RS485接口aaaa,采用标准MODBUS通讯规约aaaaa,确保装置与整个监控系统兼容aaaa,实现数据传送、远方操作功能aaaa。
                                  四、装置的附加功能
                                    本装置可按用户要求配置自动选线功能aaaaa。
                                    本公司研制的HYLX小电流接地选线装置aaa,在系统金属接地时主要依据线路零序电流的幅值选线aaaaa,系统弧光接地时主要依据装置动作前后线路零序电流的突变量进行选线aaaa。克服了常规的选线装置选线速度慢和弧光接地时选线准确率低的缺点aaaaa。
                                    本装置可按用户要求配置消(除)谐(振)功能aaa。
                                    本装置可配置本公司研制的专用抗饱和电压互感器和一次限流消谐器相配套的方式aaaaa,从根本上破坏铁磁谐振的条件aaa,避免了因谐振过电压引起“烧PT”和“爆PT保险”的事故aaaaa;也可以按用户要求配置微机消谐装置来消除铁磁谐振aaa。
                                  五、装置的工作原理
                                    系统正常运行时aaaaa,装置微机控制器ZK持续检测电压互感器PT提供的电压信号aaa。
                                    当电压互感器PT辅助二次的开口三角电压U  由低电位变成高电位时aaa,表明系统发生故障,此时微机控制器ZK立即启动aaa,同时根据PT二次输出信号Ua、Ub、Uc的变化进行故障类型和相别的判断:
                                    A、若为单相PT断线故障aaaa,则微机控制器ZK显示断线故障相别和断线信号aaaaa,同时输出无源开关量接点信号aaa。
                                    B、若为金属接地故障, 则微机控制器ZK显示接地故障相别和接地属性信号aaa,同时输出无源开关量接点信号aaaa。也可根据用户特殊要求aaaa,向柜内真空接触器JZ发出合闸动作命令,可大大降低接触电压和跨步电压aaa,有利于保障人身安全aaa。
                                    C、若为弧光接地故障aaa,则微机控制器ZK显示接地故障相别和接地属性信号aaa,同时向故障相真空接触器JZ发出合闸命令aaaaa,将弧光接地直接转变成金属接地aaaaa,地接电弧由于两端的弧压被立即降到零aaaa,弧光彻底熄灭aaaaa。若用于以架空线路为主的电网aaa,则装置真空接触器JZ动作5S后自动分闸aaaaa,若是瞬时性故障aaaa,则系统恢复正常aaaa,若为永久性故障则再次动作,起到永久限制过电压的作用aaa。并输出无源开关量接点信号aaaa。
                                    D、若装置配有自动选线功能aaaa,当电压互感器PT辅助二次的开口三角电压U  由低电位变成高电位时aaaaa,小电流接地选线模块立即对各条线路的零序电流进行数据采集aaaaa,若无单相接地故障aaaaa,则恢复正常aaa;若发生金属接地aaaaa,根据线路零序电流的幅值选出故障线路aaa,若发生弧光接地aaa,则在故障相真空接触器合闸并熄灭电弧后再次对线路零序电流进行数据采集aaaaa,根据故障线路在接地电弧熄灭前后突变量最大的原理aaaa,选出故障线路aaaaa。
                                  六、装置的主要特点
                                    1、装置动作速度快aaaa,可在30~40ms快速动作aaaa,大大缩短单相接地电弧的持续时间aaaaa;
                                    2、装置动作后可立即熄灭电弧aaaa,并能有效地将弧光接地过电压限制在线电压范围内aaa;
                                    3、装置动作后aaaaa,允许系统电容电流连续通过至少2小时以上aaa,用户可以在完成转移负荷的倒闸操作之后再处理故障线路aaaa;
                                    4、装置的保护功能不受电网规模和运行方式的影响aaaa;
                                    5、装置具有较高的功能性价比aaa,其中的电压互感器可以向计量及保护提供电压信号aaaa,取代常规PT柜aaaaa;
                                    6、装置加装小电流接地选线装置aaa,利用电弧熄灭前后故障线路零序电流突变量最大的特点进行选线aaa, 可大大提高选线准确率aaaaa。
                                    7、装置采用抗饱和电压互感器和专用一次限流消谐器相结合的方式aaaaa,可以从根本上抑制铁磁谐振aaaaa,有效地保护PTaaa;
                                    8、装置具有弧光接地故障录波功能aaa,为用户分析事故提供数据aaa。
                                  七、装置的主要部件及其功能
                                  1、 可分相控制的高压真空快速接触器JZ
                                    这是我们公司特殊研制的可分相控制的交流快速真空接触器aaa,可在8~12ms完成分合闸aaa。真空接触器一端分接至母线aaaa,另一端直接接地aaa。正常运行时JZ处于分闸状态aaaaa,受微机控制器的控制而合闸aaaa。各相真空接触器操作回路互相闭锁aaaa,当其中任一相合闸使该相母线接地后aaa,其它两相不会再动作aaa。
                                    JZ的作用是当系统发生弧光接地时aaa,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aaaa,从而保护系统设备不受过电压损害aaa。
                                  2、大容量防爆型免维护过电压保护器HYT
                                    HYT大容量防爆型免维护过电压保护器aaaaa,起限制系统过电压的作用aaa,与一般的氧化锌避雷器(MOA)结构不同aaa,主要具有以下优点:
                                    (1)通流容量大aaaa,适用范围更广aaa;
                                    (2)采用四星形接法aaaaa,可将相间过电压大大降低aaaa,保护的可靠性大为提高aaaaa。
                                    (3)采用大能容ZnO非线性电阻和放电间隙组合而成aaaa,使两者互为保护aaaaa。放电间隙使ZnO非线性电阻的荷电率为零aaa,ZnO非线性电阻不会老化aaaaa,ZnO非线性电阻的非线性特性又使放电间隙动作后无续流aaaaa,放电间隙不再承担灭弧任务aaaaa,提高了产品的使用寿命aaaa。
                                    (4)电压冲击系数为1aaaaa,在各种电压波形下放电电压值相等aaa,不受各种操作过电压波形影响aaaa。过电压保护值准确aaa,保护性能优良aaaa。
                                    (5)放电瞬时值与残压相近aaaa,无截波aaa,有利于保护绕组型设备的匝间绝缘aaaaa。
                                    (6)结构简单、体积小、安装方便aaa。
                                     大容量防爆型免维护过电压保护器是本装置中限制各类过电压的第一器件aaaaa,在接触器JZ未动作之前将过电压限制在安全范围以内aaaa。
                                  3、HYXQ一次限流消谐器
                                    HYXQ为我公司的专利技术产品aaa,串联安装在PT一次中性点与地之间aaaa,用来抑制PT铁磁谐振aaa,提高电网运行的安全性aaa。
                                    正常运行状态下电阻为40kΩ左右aaaaa,而PT一次绕组的阻抗为兆欧级aaaaa,因此不会对PT的各项性能产生影响aaaa,同时也不会明显改变系统的各项参数aaaa。当PT发生谐振时铁芯饱和aaaaa,一次绕组激磁电流增加aaaa,MQYXQ电阻快速增长aaa,能够很好的发挥出阻尼作用aaaaa。
                                    HYXQ结构简单、体积小巧、安装方便、运行可靠aaaaa;能够实现连续快速消谐aaa,谐振过电压幅值越大aaaaa,消谐时间越短aaa;能够限制电压互感器一次绕组的激磁电流突增aaa,防止因电压互感器一次绕组电流增加aaaaa,熔断器熔断后因能量不足不能灭弧引发的母线短路事故aaaaa。
                                  4、微机控制器ZK
                                    ZK是本装置的核心控制部件aaaa,它是根据PT提供的Ua、Ub、Uc、U  的信号来判定故障相别和故障类型(PT断线、金属接地、弧光接地)aaaaa,按照预先设定好的方式控制高压真空接触器JZaaa。
                                    消弧、选线可合为一体aaa,达到选线和消弧恰当配合的目的aaaa。
                                  5、  高压限流熔断器FU 
                                    FU是整个装置的后备保护器件aaa,可防止因误接线或误操作引起的相间短路故障aaaa,具有以下特点:
                                    (1)  开断容量大aaa,可达63KAaaa;
                                    (2)  开断迅速aaa,开断时间1~2msaaaa;
                                    (3)  限流效果好aaaa,可把故障电流限制在最大短路冲击电流的1/5以下aaa;
                                  6、  带有辅助二次绕组的专用电压互感器PT 
                                    装置采用专用抗饱和电压互感器aaaa,相对于普通电压互感器aaaa,不仅可以有效地为系统计量和测控提供稳定的电压信号而且可靠地保护自身不受系统非线性谐振影响而出现PT损坏、烧毁等事故aaaaa。
                                  八、技术特点
                                    控制器采用四CPU结构aaaa,一个作为人机交互和实时通讯aaaaa;一个作为采样和计算aaaa;一个作为输出信号的管理aaa,保证输出信号的正确性aaa;一个作为故障录波aaaaa。
                                  软件特点
                                   (1)实时多任务操作系统(RTOS)
                                    软件设计采用实时操作系统及其功能强大的专家库函数aaaa,面向任务的程序设计风格aaaa,按全优先服务方式进行资源管理aaaaa,任务调度aaa,异常处理等工作aaa,工作极为可靠aaa,也使DSP和微控制器的性能得以最大程度的发挥aaaa。描述性编程语言aaaaa,执行速度快aaa,可读性好aaaaa,易于扩展和移植aaaaa。
                                   (2)标准MODBUS通讯协议
                                    采用标准MODBUS通讯协议aaa,方便接入各种标准的综合自动化系统aaaaa。采用单独的通讯处理微控制器aaaaa,通讯的处理能力和通讯速度大大提高了aaaaa。
                                    装置动作后aaaa,可以远方复归aaa。
                                   (3)采用高性能DSP 
                                    采样和计算部分选用TI公司TMS320F2812DSP芯片aaaa。最高频率可达150MHzaaa。
                                    通过软件编程可对实时采集的数字信号在短时间内进行快速傅立叶变换aaaa,即可直接提取出所需要的各次谐波进行计算aaaaa。
                                   (4)14位多通道同步采样数模转换器
                                    由于系统对采样的精度要求很高aaa,所以AD选用14位的aaaaa。共计8个通道aaa。每4个通道同步采用的ADaaaa,提高了采用的精度aaa,AD的外部CLK为16Maaa,从而保证了我们采样的每个周波64点采样和计算的要求aaaaa。
                                   (5)使用可编程逻辑器件
                                    传统器件的功能集中一个芯片中aaaa,减少了电路板面积和焊点数量aaaaa,缩短了总线长度aaa,提高了抗干扰性能和电路可靠性aaa,同时增强了灵活性aaaaa。
                                    采用2片ALTERA公司的EPM7128作为整个系统的数字逻辑部分aaa。该芯片可以重复编程aaaaa,内部有2500可用门aaaa,128个宏单元aaa,能满足大部分复杂逻辑的要求aaa。该芯片的使用aaa,大大减少了数字系统工作所需要的分离逻辑器件数目aaaa,增强了系统可靠性和保密性aaaa。
                                   (6)故障录波功能
                                    故障录波可以循环滚动记录8次故障波形aaaaa,包括故障发生前后的三相电压、零序电压、零序电流、三相接触器、熔断器的状态aaaaa。
                                   (7)人机接口为大液晶显示aaa,全中文菜单aaaa,并采用图形的方式显示当前的状态量aaaaa,实时直观aaaa;实时显示三相电压值、零序电压值、零序电流值aaaaa。 
                                  九、订货须知
                                    (1)   用户应提供相关的系统额定电压、系统最大单相接地电容电流aaaaa,作为装置的设计依据aaaaa。
                                    (2)   柜体的尺寸aaa,由我公司工程师进行设计并经用户签字确认以后aaa,方能最终确定aaa。
                                    (3)   用户应明确装置的功能(包括基本功能和附加功能)aaaaa,签定相对应的技术协议aaaa,如有特殊要求应在订货时提出aaaa。
                                    (4)   需要其它额外附件或备件aaaa,应在订货时注明所需的备件名称、规格及数量aaa。


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