消弧消谐选线及过电压保护综合装置

      XHG 消弧消谐选线及过电压保护综合装置适用于3～35 中压电力系统，该产品广泛适用于 3～35KV 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，能对上述系统中的各类过电压加以限制，有效地提高了上述系统的运行安全性及供电可靠性。  
一、装置的基本功能及特点 
1. 能将系统的大气过电压和操作过电压限制到较低的电压水平，保证了电网及电气设备的绝缘安全。 
2. 装置动作速度快，可在 30ms~40ms 之内动作，能快速消除间歇性弧光及稳定性弧光接地故障，抑制弧光接地过电压，防止事故进一步扩大，降低线路的事故跳闸率。 
3. 能够快速、有效地消除系统的谐振过电压，防止长时间谐振过电压对系统绝缘破坏，防止谐振过电压对电网中装设的避雷器及小感性负载的损伤。 
4.  装置动作后，允许200A 的电容电流连续通过至少2 小时以上，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。 
5. 能够准确查找单相接地故障线路，对防止事故的进一步扩大，对减轻运行和维护人员的工作量有重要意义。 
6. 由装置的工作原理可知，其限制过电压的机理与电网对地电容电流的大小无关，因而其保护性能不随不随电网运行方式的改变而改变，大小电网均可使用，电网扩容也没有影响。 
7. 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。 
8. 能够测量系统的单相接地电容电流。 
9. 装置设备简单，体积小，安装、调试方便，即使用变电站，同样适用于发电厂的高压厂用电系统；既适用于新建站，也适用于老电站的改造。 
10. 性价比高，相对于消弧线圈系统而言，性能价格比很高。 
二、装置主要组成部件及其功能 
    XHG 消弧消谐选线及过电压保护综合装置组成原理如图 1 所示，其主要有以下六个部件组成： 
1.大容量ZNO 非线性元件组成的组合式过电压保护器  ZD-TBP 
ZD-TBP是一种特殊的高能容的氧化锌过电压保护器，与一般的氧化锌避雷器（MOA ）相比，具有以下优点： 
(1) ZD-TBP 组合式过电压保护器采用的是大能容的 ZNO 非线性电阻和放电间隙相组合的结构，由于间隙元件与 ZNO阀片的配合，解决了保护器的荷电率及工频老化问题。 (2) ZD-TBP 组合式过电压保护器的冲击系数为 1，各种电压波形下的放电电压值相等，不受过电压波形影响，过电压保护值准确，保护性能优良。 
(3) ZD-TBP 组合式过电压保护器采用四星型接法，可将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 60-70%，保护可靠性大大提高。 
    ZD-TBP 组合式过电压保护器是本装置中限制各类过电压的第一器件，主要用来限制大气过电压和操作过电压。 
2.可分相控制的高压真空接触器（KA-KC） 
     这是一种特殊的高压真空交流接触器，其三相分体，各相一端分别接至母线，另一端接地。正常运行时真空开关处于断开状态，受微机控制器控制而动作，各相之间闭锁，当其中任一相闭合使该相母线接地后，其他两相中的任何一相绝对不会动作闭合。 
    KA-KC 的作用是，当系统发生弧光接地时，使其由不稳定的弧光接地故障转变成稳定的金属性接地，从而保护了系统中的设备。

3.多功能微机控制器WZK（核心技术） 
      多功能微机控制器是本装置的技术核心部件，它以高抗干扰能力的PIC单片机为核心处理器，核心处理器由两块单片机组成，故障处理速度极快，主要具有以下功能和特点： 
(1) 自动化程度高。微机控制器的所有功能均为自动执行，无需人工操作，维护和操作简便。 
(2) 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，完全避免了外界的各种电磁干扰。 
(3) 完善的保护功能。由于微机控制器采用双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，而且速度很快。并且装置能够完成堆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。  
(4) 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。 
(5) 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报控制中心。 
(6) 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\故障时间等等信息)长期保存，用户可根据需要查询系统的故障记录。 
4.高压限流熔断器FU2 
      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： 
(1)开断容量大，可达 63KA; 
(2) 开断迅速，开断时间小于0.3ms; 
(3) 限流效果好，可使故障电流限制在最大短路电流冲击电流的 1/5 以下。 
(4) 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。 
5.电压互感器（PT） 
      电压互感器可将系统的高压三相信号转变成可供微机控制器 WZK处理的三相电压信号（Ua、Ub、Uc ）及中性点信号（Uo ）。 
6.高压隔离开关QS 
安装与本装置与电网主母线的连接处，用于本装置安装和维护时的投切。 
三、装置的基本工作原理 
1、消弧原理 
(1) 系统发生弧光接地时，微机控制器WZK 判断接地的相别及弧光接地类型，同时发出指令使故障相的真空接触器闭合，把系统由不稳定的弧光接地故障变为稳定的金属性接地故障，故障相的对地电压降为零，原接地故障点的弧光消失，其他两相的对地电压升高至线电压。这种状态是现行运行规程所允许的。 
(2) 真空开关动作后数秒后(根据接地性质不同,动作时间不同)，微机控制器WZK 令故障相的真空开关断开，若真空开关断开后，再无弧光接地故障现象，说明这一接地故障是暂时性的，系统恢复正常运行；若真空开关断开后，再次出现弧光接地故障，则微机控制器WZK 认定这一故障为永久性弧光接地，此时再次发出指令使故障相的真空开关闭合，WZK  将按照预先设定的程序发出报警信号，告知值班人员故障发生的相别。在真空开关接地点过程中出现的短暂的过电压，由TBP 进行限制。 
(3) 故障相真空开关第二次闭合接地后不再分开，只有当故障线路自动或人工切除后，由中央控制室或当地给WZK发出复位指令，WZK收到复位指令后，让故障相真空开关断开，系统恢复正常运行。 
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WZK 在PT 的开口三角绕组瞬间接入大功率的消谐电阻,利用消谐电阻破坏系统的谐振参数,消耗谐振功率,从而消除系统的谐振故障。主要具有以下特点: 
(1)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; 
(2)对电压互感器保护绕组(开口三角)的电压输出无任何影响,避免了传统消谐技术影响电压互感器保护绕组电压输出的影响的缺点。 
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该类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 20  点/20ms  左右，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。本装置配备了专用的小电流接地选线模块，该选线模块与消弧装置配合使用，无论系统发生的是何种类型的接地故障，均能够对接地线路进行准确地选择。 
(1)当系统发生金属性接地时，装置采用“群体比幅比相”的选线原理，根据线路零序电流的幅值和相位进行选线； 
(2)当系统发生弧光接地时，选线模块根据消弧装置动作前后的线路零序电流的突变量进行选线； 
(3)由于本装置采用的“故障放大法”、“最大增量法”选线原理，克服了传统选线装置选线速度慢和弧光接地时选线选线准确率低的缺点。

四、装置的型号及参数 
  

   装置的额定参数  
   1.  额定频率：50Hz 
   2. 额定电压：6     10    35   （KV ）  
   3. 额定电流：10    16   20  31.5   50   63  100   200