XHG消弧、消谐振动及过电压保护装置的原理和选择.doc

XHG消弧、消谐振动及过电压保护装置的原理和选择引言随着城市建设发展的需要和供电负荷的增加，架空线路逐步被除数固体绝缘的电缆线路所取代，变电站10kV出线中电缆所占比重越来越高，导致10kV系统的单相接地电容电流越来越大，远远超过了规程规定的10A，根据电力行业标准DL、T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合的规定，在变电所设计中需要在10kV中压电网中采用XHG消弧、消谐及过电压保护装置的设置。1 10kV中性点不接地系统的特点选择电网中性点接地方式要考虑许多因素的问题，它与电压等级、单相接地短路电流数值、过电压水平、保护配置有关，并直接影响电网的绝缘水平，系统供电的可靠性和连续性， 主变压器的安全运行以及对通信线路的干扰，10kV中性点不接地系统的特点，当一相发生金属性接地故障时，接地相对地电位为零，其它两相对地电位比接地前升高3倍，当发生金属性接地故障时，流过故障点的短路电流仅为全部线路接地电容电流之和，其值并不大，发出接地信号，值班人员在两小时内选择和排除接地故障，保证连续不间断供电。2 间歇性弧光接地的危害实践证明中性点不接地系统存在许多问题，随着电缆出线增多，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，当系统电容电流大于10A后，将带来一系列危害，具体表现如下：21当发生间歇性弧光接地时，可能引起高达3.5倍相电压的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使小电流供电系统的可靠性大受影响。22配电网的铁磁通量谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧毁事故，和熔断器的频繁熔断，严重威胁配电网的安全可靠性。23当有人误触带电部位量，由于受到大电流的烧灼，加重了对触电人员的伤害，甚至伤亡。24当配电网发生单相接地时，电弧不能自灭，很可能破坏周围的绝缘，发展成相间短路，造成停电或损坏设备，因小动物造成单相接地而引起相间故障造成的停电事故也时有发生。25配电网对地电容电流增大后，对架空线路来说，树线矛盾比较突出，尤其是雷雨季节，因单相接地引起的短路跳闸事故占很大比例。3 单相接地电容电流的计算31空载电缆电容电流的计算： IC=0.1*UP*L式中：UP电网线电压（kV）L电缆长度（KM）32架空线电容电流的计算：IC=（2.7-3.3）UP*L*10-3式中：UP电网线电压（kV）L架空线长度（kV）2.7系统是用于无架空地线的线路3.3系数是用于有架空地线的线路3.3 同杆双回架空线电容电流：IC2=（1.3-1.6）IC式中：1.310kV线路1.635kV线路Ic单回线路电容电流通过以上计算比较得出电缆线路的接地电容电流是同等长度架空线路的37倍左右，所以在城区变电所中，由于电缆线路的日益增多，配电系统的单相接地电容电流值是相当可观的，又由于接地电流和正常时的相电压相差90，在接地电流过零时，加在弧隙两端的电压为最大值，造成故障点的电弧不易熄灭，常常形成熄灭和重燃交替的间隙性和稳定性电弧，间隙性弧光接地能导致危险的过电压，而稳定性弧光接地会发展成相间短路，危及电网的安全运行。4 采用消弧线圈补偿或自动跟踪补偿式消弧线圈存在的问题：其优点是：降低故障点的残流，有利于接地电弧的熄灭；避免了长时间燃弧而导致相间弧光短路。其缺点是：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；使小电流选线装置灵敏度降低甚至无法选线；用电感电流去抵消电容电流时，对于弧光接地时的高频分量部分无法抵消，因而并不能有效地限制弧光接地过电压。5 XHG消弧、消谐振动过电压保护装置的优点：51当中性点不接地系统加装本装置后：一旦系统发生单相弧光接，装置可在30mS之内动作，不仅使故障点的电弧立即熄灭，同时也有效地限制了弧光接地过电压； 置动作后，允许200A的电容电流连续通过2小时以上，以便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； 装置可将发生在相与相之间和相与地之间的各种过电压限制在3.5倍以下； 若系统发生单相金属接地或单相弧光接地时，本装置动作可使接触电压和跨步电压大大降低，更有利于保障人身安全； 该装置的保护功能不受电网大小和运行方式的影响； 该装置具有较高的功能价格比，可取代消弧线圈、接地变压器及其控制屏，还可以省掉PT柜。52XHG消弧、消谐及过电压保护装置的主要部件及其作用：三相组合式过电压保护器TBP：TBP是一种特殊的高能容的氧化锌过电压保护器，起限制系统过电压的作用，与一般的氧化锌避雷器（MOA）结构不同，主要具有以下优点：TBP过电压保护器采用最大能容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，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。TBP过电压保护器的冲击系数为1，各种电压波形下放电电压值相等，保护性能不受过电压波形的影响。TBP放电瞬时值与残压相近，无截波，有利于保护绕组型设备的匝间绝缘。TBP过电压保护采用四星形接法，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60%-70%，保护的可靠性在为提高。TBP过电压保护器是本装置中限制各类过电压的第一器件，在接触器JZ未动作之前将电压限制在安全范围以内。可分相控制的高压真空快速接触器JZ：分相控制的交流真空快速接触器，一端分别接至母线，另一端直接接地。正常运行时JZ均处于断开状态，受控制器ZK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。JZ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迅速转变成稳定的金属性直接接地，从而保护了设备，使其不受损害。控制器ZK（包括电压信号转换器）：控制器ZK，是本装置的核心控制部件，它根据PT提供的Uao、Ubo、Uco、U的信号来判定故障相别和故障类型（PT断线、金属接地和弧光接地），按照预先设定的方式控制高压真空接触器JZ。高压限流熔断器组件FUR：高压限流熔断器是整个装置的后备保护器件，可防止因误码率接线或装置故障造成判断时导致相间短路，具有以下特殊功能： 容量大，可达63KA； 迅速，开断时间一般为1-2ms； 限流效果好，可把故障电流限制在最大短路冲击电流的1/5以下。带有辅助二次绕组的电压互感器PT；当被保护的系统发生单相接地时，电压互感器PT的开口三角两端电压U立即由低电位变成高电位，使控制器投入工作。6 XHG装置的工作原理61正常运行时微机控制器不断检测PT提供的电压信号，一旦系统发生PT断线、单相金属接地或单相弧光接地时，PT辅助二次的开口三角电压立即由低电平转为高电平，微机控制器启动中断，并根据PT二次电压的变化，判断故障类型和相别。62如果是PT单相断线故障，则ZK面板上显示故障相别和断线信号，装置输出开关量接点信号，同时可通过RS485（或RS232）接口与微机监控系统实现数据远传。63如果是单相金属性接地故障，则ZK面板上显示故障相别和金属接地信号，装置输出开关量接点信号，由微机控制器向真空接触器发出动作命令，同时可通过RS485（或RS232）接口与微机监控系统实现数据远传。64如果是单相弧光接地故障，则微机控制器向真空接触器发出动作命令，真空接触礁器快速动作将不稳定的弧光接地转化为稳定的金属性接地。则ZK面板上显示故障相别和弧光接地信号，装置输出开关量接点信号，同时可通过RS485（或RS232）接口与微机监控系统实现数据远传。65该装置与小