調(diào)容式消弧線圈說明書

1、調(diào)容式消弧線圈說明書一 概述對于不同電壓等級的電力系統(tǒng)，其中性點的接地方式是不同的，根據(jù)我國國情，我國666KV配電系統(tǒng)中主要采用小電流接地運行方式。為了有效防止系統(tǒng)弧光接地，消除接地故障，提高供電質(zhì)量，按照國家對過電壓保護設(shè)計規(guī)范新規(guī)程規(guī)定，電網(wǎng)電容電流超過10A時，均應(yīng)安裝消弧線圈裝置。由于中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)接地電流小，其對附近的通信干擾小也是這種接地方式的一個優(yōu)點。以前我國電網(wǎng)普遍采用手動調(diào)匝式消弧線圈，由于不能實時監(jiān)測電網(wǎng)的電容電流，其主要缺陷表現(xiàn)在以下兩個方面：（1） 調(diào)節(jié)不方便，需要裝置退出運行才能進行調(diào)節(jié)。（2） 判斷困難，無法對系統(tǒng)運行狀態(tài)做出準確判斷，因此很難保證

2、失諧度和中性點位移電壓滿足要求。我公司所研制生產(chǎn)的DT-ACHC系列調(diào)容式消弧線圈裝置，該成套裝置采用先進的PC104工控機系統(tǒng)，總線式結(jié)構(gòu)，全彩色大屏幕液晶屏，全漢字顯示。具有運行穩(wěn)定可靠、顯示直觀，抗干擾能力強等特點，同時系統(tǒng)具有完善的參數(shù)設(shè)置及信息查詢功能。該系統(tǒng)克服了以前各消弧線圈裝置調(diào)節(jié)范圍小的缺陷，能夠進行全面調(diào)節(jié)。該裝置采用殘流增量法和有功功率法等先進算法，對高壓接地線路進行選線，選線準確、迅速。本產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力供電行業(yè)、發(fā)電廠、冶金、礦山、煤炭、造紙、石油化工等大型廠礦企業(yè)的變配電站，適用電壓等級6110KV，是老式消弧線圈理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品，同時也是新建變電站接地補償及選

3、線裝置的首選配套產(chǎn)品。二 產(chǎn)品特點1、 控制器采用工控機系統(tǒng)，運行穩(wěn)定可靠。2、 采用全彩色液晶全中文顯示，參數(shù)顯示、設(shè)置及查詢方便直觀。3、 調(diào)節(jié)準確、速度快，且調(diào)節(jié)范圍寬，可在0100%額定電流全范圍調(diào)節(jié)。4、 內(nèi)嵌高壓接地選線模塊，采用殘流增量法及有功功率法，使選線快速準確。5、 設(shè)有RS232及RS485通訊接口，可實現(xiàn)與上位機的通訊，達到信號的遠距離傳送。6、 可實現(xiàn)報警顯示。7、 設(shè)有標準并口打印機，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)打印，接地信息打印。8、 具有一控二功能，可實現(xiàn)同一系統(tǒng)內(nèi)兩套消弧線圈隨系統(tǒng)運行情況自動變換。三 產(chǎn)品型號說明四 性能指標1、 電壓等級：6KV110KV2、 母線段數(shù)：兩段

4、3、 電容電流測量誤差：小于2%4、 調(diào)檔時間：小于20ms5、 接地殘流：小于5A6、 控制器電源：一路交流220V， 額定頻率：50Hz一路直流220V/110V，額定頻率：50Hz7、 控制器適用環(huán)境溫度：-10+45濕度：小于95%8、 選線路數(shù)：842路9、 通訊接口：RS232/RS485五 工作原理（一） 工作原理消弧線圈是一個裝設(shè)于配電網(wǎng)中性點的可調(diào)電感線圈，當電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，消弧線圈的作用是提供一個電感電流，補償單相接地的電容電流，使電容電流減小到規(guī)定值以下；同時，也使得故障相接地電弧兩端的恢復(fù)電壓速度降低，達到自動熄滅電弧的目的。本成套裝置為調(diào)容式消弧線圈裝置，首先

5、根據(jù)系統(tǒng)運行方式及發(fā)展情況，確定消弧線圈在過補償條件下的額定容量，即可確定在接地故障時可提供的電感電流。增設(shè)消弧線圈二次電容負荷繞組，同時在該消弧線圈的二次繞組上并聯(lián)若干組（一般為四至五組）低壓電容器，通過控制器控制真空開關(guān)或反并聯(lián)晶閘管的通斷組合來控制二次電容器投入的數(shù)量，來調(diào)節(jié)消弧線圈二次容抗的大小，從而改變消弧線圈一次側(cè)電感電流的大小。電力系統(tǒng)正常運行時，消弧線圈裝置工作在最大過補償狀態(tài)，保證電網(wǎng)中性點不高于電網(wǎng)額定相電壓的15%，控制器實時監(jiān)測電網(wǎng)線路的對地總?cè)菘埂？刂破髟谥行渣c電壓上升到電網(wǎng)額定相電壓的30%及以上時，轉(zhuǎn)入故障工作狀態(tài)。根據(jù)故障前最近一次所測得電網(wǎng)線路的對地總?cè)菘箒碚{(diào)

6、節(jié)消弧線圈的感抗，以降低接地弧道中的殘流，實現(xiàn)滅弧和消除接地過電壓。當接地故障消除，電網(wǎng)線路電壓恢復(fù)，中性點電壓下降時，控制系統(tǒng)退出故障工作狀態(tài)，轉(zhuǎn)入最大過補償狀態(tài)。（二） 電容電流測量方法當系統(tǒng)未發(fā)生接地故障時，消弧線圈與系統(tǒng)對地電容形成串聯(lián)諧振回路，等效原理圖如圖所示：其中：E0系統(tǒng)不平衡電壓U0位移電壓I0零序電流XL消弧線圈電抗R阻尼電阻XC被測電容容抗建立如下方程：E0=U0+I0*XC在該式中，U0、I0可實測，而E0不能測量，無法求出XC。為此，改變一下消弧線圈擋位，調(diào)檔前后E0、XC不變，建立如下方程組： E0=U01+I01*XC E0=U02+I02*XC解方程組得： XC

7、=（U02-U01）/（I01-I02）電容電流IC可求得：IC=相電壓/XC六 裝置總體構(gòu)成該裝置由接地變壓器、調(diào)容式消弧線圈、電容調(diào)節(jié)柜、微機控制器、阻尼電阻箱等構(gòu)成，總體構(gòu)成圖如下：（一） 接地變壓器消弧線圈系統(tǒng)在接入時必須有電源中性點，在其中性點上接入消弧線圈。接地變壓器的作用是在電力系統(tǒng)為型接線或Y型接線中性點未引出時，用接地變壓器構(gòu)造成系統(tǒng)中性點。接地變壓器采用Z型接線的變壓器，即ZN，yn11連接的變壓器。由于變壓器高壓側(cè)采用Z型接線，每相繞組由兩段組成，并分別位于不同相的兩鐵心柱上，兩段線圈反極性連接，兩相繞組產(chǎn)生的零序磁通相互抵消，故零序阻抗很低，同時空載損耗也非常小，變壓器

8、容量可以100%被利用。用普通變壓器帶消弧線圈時，消弧線圈容量不超過變壓器容量的20%，而Z型變壓器則可帶90%100%容量的消弧線圈，可以節(jié)省投資。接地變壓器除可以帶消弧線圈外，也可帶二次負載，代替站用變。在帶二次負載時，接地變壓器的一次容量應(yīng)為消弧線圈與二次負載容量之和；接地變壓器不帶二次負荷時，接地變壓器容量等于消弧線圈容量。（二） 調(diào)容式消弧線圈調(diào)容式消弧線圈與普通消弧線圈的區(qū)別，主要是在增設(shè)消弧線圈的二次電容負荷繞組，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。N1為主繞組，N2為二次繞組，在二次側(cè)并聯(lián)若干組用真空開關(guān)或晶閘管通斷的電容器，用來調(diào)節(jié)二次側(cè)電容的容抗值。根據(jù)阻抗折算原理，調(diào)節(jié)二次側(cè)容抗值，即可以

9、達到改變一次側(cè)電感電流的要求。電容值的大小及組數(shù)有多種不同排列組合，以滿足調(diào)節(jié)范圍和精度的要求。 當消弧線圈的額定電流小于100A時，一、二次繞組無抽頭，其電流調(diào)節(jié)范圍為10A至額定電流。當消弧線圈的額定電流大于或等于100A時，一、二次繞組帶有中間抽頭，對于投運初期電容電流小時，可在低電流檔運行，其電流起點為100A。電容電流增大后，可運行于高檔位。 （三） 微機控制器1 控制器型號：2 功能特點微機控制器采用工業(yè)控制計算機（PC104）做為主機，顯示部件采用全彩色液晶顯示器。工控產(chǎn)品的可靠性保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；彩色中文顯示方式使數(shù)據(jù)顯示更為直觀。微機控制器是整套裝置的核心部分，所有的計算

10、、顯示、通訊及控制部分都是由它來完成的。其具有以下功能：（1） 可自動測量電容電流，自動進行調(diào)節(jié)控制。（2） 可顯示系統(tǒng)電壓、位移電壓。（3） 可顯示消弧線圈電流、頻率、殘流、脫諧度、時間等參數(shù)。（4） 具有接地次數(shù)統(tǒng)計及對應(yīng)接地時的系統(tǒng)參數(shù)記錄功能。（5） 可通過控制器手動操作電容器投切。（6） 隨時打印系統(tǒng)故障信息或查詢打印。（7） 設(shè)有通訊功能，可通過RS-232、RS-485口實現(xiàn)與上位機的通訊。一臺微機控制器可以控制一組消弧線圈，也可以同時控制兩組消弧線圈，同時具備兩臺控制器并聯(lián)運行功能。3 控制器構(gòu)成控制器由多路開關(guān)、信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換、光電隔離、I/O口、PC104主板、顯示

11、液晶等構(gòu)成，原理構(gòu)成如下圖所示。該控制器硬件架構(gòu)采用標準工業(yè)6U機箱，母板加插板式結(jié)構(gòu)，接線端子排直接固定在插件板上，抗干擾能力強，接線及維護方便。為了使系統(tǒng)有更強的抗干擾能力，在設(shè)計線路板時，電源板、信號調(diào)理板等均采用了多層板結(jié)構(gòu)。同時，控制器的接插件、接線端子等均采用進口或臺灣生產(chǎn)。母板垂直安裝于控制器內(nèi)，各插板從控制器后插入，各插板在控制器的位置如下圖所示，各插板的位置是固定的，不能插錯。（1） 電源板：為控制器提供高可靠性電源。提供的電源有+5V、+12V、+15V、 -15V、+24V。各電源地相互獨立，提高抗干擾性。（2） 執(zhí)行板：為系統(tǒng)提供輸出信號，以控制電容柜真空開關(guān)的通斷，來

12、實現(xiàn)檔位調(diào)節(jié)。（3） 主板：采用PC104工控機主板，該主板為控制器的核心，配有電子硬盤以存儲應(yīng)用程序。（4） 信號調(diào)理板：該板作用是將現(xiàn)場信號經(jīng)CT輸入板變換后，轉(zhuǎn)換成計算機所需的標準信號。（5） 信號輸入板1：將現(xiàn)場的零序電壓互感器信號及零序電流互感器信號（前八路），輸入到該板進行信號變換。（6） 信號輸入板（24）：將現(xiàn)場的零序電流互感器信號（942路）輸入到這三個信號輸入板中，進行信號變換。4 控制屏控制器安裝在控制屏上，控制屏標準尺寸為800mm600mm2260mm，一面控制屏可安裝兩臺控制器?？刂破脸惭b有控制器外，還安裝有電流表、電壓表及各種接觸器等低壓電器。包括整屏的電源開關(guān)

13、，電源指示及報警，照明，消音按鈕等。5 控制程序流程圖：（四） 阻尼電阻箱在自動跟蹤消弧線圈中，調(diào)節(jié)精度較高，殘流較小，接近諧振點運行，為防止產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓，在消弧線圈接地回路采用增加阻尼電阻的方法以確保系統(tǒng)正常運行時，中性點位移電壓不超過15%相電壓。增加阻尼電阻的方法采用消弧線圈串聯(lián)運行的形式。阻尼電阻選用抗高溫且性能優(yōu)良的不銹鋼電阻，當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)將該阻尼電阻短接，以免燒毀阻尼電阻；當系統(tǒng)恢復(fù)正常時，斷開阻尼電阻短接觸點，使阻尼電阻正常串接消弧線圈回路中，否則系統(tǒng)有可能因失去阻尼電阻而出現(xiàn)諧振過電壓。本公司采用ZX18型不銹鋼電阻，根據(jù)消弧線圈容量選用不同的阻值。電阻

14、短接回路采用兩套方案保護：方案一：采用真空接觸器動作保護：接觸器動作電源選用兩套獨立的回路，一套選用交流220V，一套選用直流220V，增加了系統(tǒng)運行的可靠性。方案二：采用可控硅實現(xiàn)電子式保護，采用自觸發(fā)式短接動作時間更快，靜態(tài)無觸點短接更安全可靠。（五） 電容調(diào)節(jié)柜電容調(diào)節(jié)柜由電容器、真空開關(guān)（或晶閘管）等構(gòu)成?？刂破鞲鶕?jù)對電網(wǎng)對地電容電流的采樣，自動跟蹤調(diào)節(jié)二次側(cè)電容器的容量，從而自動補償系統(tǒng)的單相接地電流。電容控制柜內(nèi)裝有若干只電容器，容量配置比例為：C1：C2：C3：C4：C5：=1：2：4：8：16：。根據(jù)二進制組合原理，4只電容有16種組合，即實現(xiàn)16種調(diào)節(jié)；5只電容有32種組合，

15、即實現(xiàn)32種調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)開關(guān)采用真空開關(guān)（或大功率雙向晶閘管），調(diào)節(jié)速度快。電容器選用自愈式電容，額定電壓為1000V。七 接地選線單元接地選線單元集成于控制器內(nèi)，選線線路最大為42路。設(shè)有三種選線方法，即 “有功功率法”、“殘流增量法”及“有功功率法+殘流增量法”可由用戶設(shè)定。1. 有功率法：當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地線路的零序功率中包含有消弧線圈、接地變壓器銅損、鐵損及系統(tǒng)對地絕緣電阻所產(chǎn)生的有功功率；非接地線路零序功率中只包含自身產(chǎn)生的有功功率，兩者相差很大，可判別有功功率較大的為接地線路。2. 殘流增量法：當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，首先采集各線路的零序電流，并記錄下來；然后控制消弧線

16、圈改變一檔，再把各線路的零序電流采集一遍，也記錄下來，同時求出各消弧線圈在調(diào)檔前后零序電流的變化量。因為非接地線路的零序電流在調(diào)檔前后無明顯變化，而接地線路的零序電流變化量為調(diào)檔前后電感電流的調(diào)節(jié)值，所以零序電流變化量最大者即判為接地線路。3. 有功功率法+殘流增量法：該選線采用有功功率及殘流增量為綜合判據(jù)，對接地線路進行判斷選線。由于該方法集成了兩種方法的優(yōu)點，所以選線更為準確。八 控制器操作說明（一） 操作面板控制器操作面板如上圖所示。1 指示燈（1） 運行（綠色）：系統(tǒng)正常運行時，該指示燈點亮。（2） 故障（紅色）：當控制器檢測到供電系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，該指示燈點亮。2 按鍵（1） 復(fù)位：按

17、下該鍵系統(tǒng)重新啟動工作。（2） 確認：執(zhí)行光標所在功能時，按下該鍵。（3） 返回：當從各下拉菜單功能返回到主運行畫面時，按下該鍵。（4） 方向鍵：移動光標時，按方向鍵，“ ”為上、下移動，“”為左右移動。（5） 加減鍵：按“+、-”鍵，可進行數(shù)據(jù)的加減操作，每按一次，所操作數(shù)據(jù)加一或減一。3 數(shù)據(jù)顯示說明數(shù)據(jù)顯示采用彩色液晶顯示器，中文顯示，菜單操作方式，顯示直觀，操作方便。數(shù)據(jù)顯示畫面如下圖：（1） 菜單區(qū)：設(shè)有“文件、設(shè)定、調(diào)節(jié)”三項下拉菜單。（2） 數(shù)據(jù)顯示區(qū)a. 調(diào)節(jié)方式：顯示系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式。（系統(tǒng)設(shè)有人工調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)兩種方式）b. 檔位：顯示系統(tǒng)當前工作的檔位。c. 容流：顯示系統(tǒng)

18、發(fā)生單相接地時，流過接地點的電容電流。d. 殘流：系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，接地點對地電容電流被消弧線圈補償后的殘余電流。當系統(tǒng)過補償方式運行時，殘流數(shù)值為負；全補償方式時為零；欠補償方式時為正。e. 脫諧度：系統(tǒng)發(fā)生單相接地時容性電流減去感性電流的差與容性電流的百分比。f. 零序電壓：系統(tǒng)不平衡電壓值（顯示為互感器二次電壓值）。g. 調(diào)節(jié)方式：顯示控制器對有載分接開關(guān)調(diào)節(jié)動作指示。h. 信息：顯示系統(tǒng)的接地故障信息。（3） 時鐘顯示區(qū) 時鐘顯示區(qū)位于顯示屏右上角，顯示當前的日期、時間。（二） 菜單操作系統(tǒng)設(shè)置三個主菜單：文件、設(shè)定、調(diào)節(jié)。1 文件：按方向鍵選中“文件”菜單，按“確認”鍵系統(tǒng)顯示子菜

19、單如下：a. 測量：按方向鍵選中“測量”項，按“確認”鍵，系統(tǒng)彈出參數(shù)測量畫面：按“”鍵，可顯示系統(tǒng)各零序電流值（132路），再次按“”鍵，系統(tǒng)顯示3342路零序電流值。按“返回”鍵，返回到系統(tǒng)主畫面。b. 記錄：選中該子菜單，確認后顯示系統(tǒng)歷史接地信息，顯示內(nèi)容有檔位、容流、殘流、零序電壓及接地時間、日期等。按“”鍵可查看以前的歷史記錄。c. 通信：選中該菜單后，按確認鍵，系統(tǒng)可與上位機進行通信，將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳送到上位機。d. 打印：選中該功能，按確認鍵，系統(tǒng)打印出接地信息。2 設(shè)定：按方向鍵選中“設(shè)定”菜單，按“確認”鍵系統(tǒng)顯示子菜單如下圖所示：a. 時間（設(shè)定系統(tǒng)時間或日期）：選中該

20、功能后按確認鍵，時間顯示區(qū)的年數(shù)據(jù)顯示為高亮，按“”鍵選擇要修改的數(shù)據(jù)（日期或時間），按“+”“”鍵可進行修改。b. 機號：設(shè)定本控制器編號，供系統(tǒng)進行通訊時上傳，以使上位機識別。c. 調(diào)節(jié)方式：可設(shè)定為自動方式或人工方式（手動），按方向鍵選擇，按確認鍵進行確定。d. 電壓等級：電壓等級可設(shè)定為3KV、6KV、10KV、35KV、66KV等。按方向鍵選擇相應(yīng)電壓等級，按確認鍵確定。e. 檔位：選擇進入該功能后，按“+”“”鍵進行修改。f. 檔位電流：設(shè)定各檔位的補償電流數(shù)值。按方向鍵選擇所要修改的數(shù)據(jù)，按“+”“”鍵修改數(shù)據(jù)。 g. 電阻：設(shè)定阻尼電阻。h. 選線方式：設(shè)定選線方式，系統(tǒng)設(shè)有“

21、有功功率法”“殘流增量法”及“有功功率法+殘流增量法”供選擇。i. 路數(shù)：指系統(tǒng)的出線路數(shù)。j. 線路編號：可設(shè)定各出線線路的編號。數(shù)據(jù)設(shè)定方法同f。 3 調(diào)節(jié)：該功能只限于人工方式（如需手動調(diào)節(jié)時，將系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式設(shè)定為人工方式），按方向鍵選中“調(diào)節(jié)”菜單，按“確認”鍵系統(tǒng)開始進行人工調(diào)節(jié)。按下按鍵“ ”可進行人工調(diào)檔。九 控制器接線控制器后面板如下圖所示：說明：1 JB11：1、2為打印機電源輸出節(jié)點。3為交流電源（220V）相線，4為零線，5為保護地線。 K為電源開關(guān)。2 JB21：為1#消弧線圈檔位回讀及調(diào)檔輸出端子。a. I11I15為1#消弧線圈檔位回讀輸入信號。b. GND1為1#

22、接地端。c. COM1為1#公共端。d. BJ1、BJ2為裝置報警輸出節(jié)點。e. O11O15為1#消弧線圈輸出信號，用以控制電容控制柜的五個真空開關(guān)。f. OCM1為1#消弧線圈輸出信號公共端。3 JB22：為2#消弧線圈檔位回讀輸入端子及檔位輸出端子。端子定義基本同JB21，只是中間的兩個端子有別于JB21，ML1、ML2為母聯(lián)開關(guān)輸入端子，該端子只用于一套控制器控制兩套消弧線圈時，當兩段母線的母聯(lián)開關(guān)閉合時，將該信號輸入到控制器，用于控制器協(xié)調(diào)兩套消弧線圈系統(tǒng)同時工作。4 JB31：數(shù)據(jù)通訊接口。（1） RXD1（2） TXD1（3） GND（4） 485+（5） 485-（6） RXD

23、2（7） TXD2（8） GND5 DB：打印機并行接口，數(shù)據(jù)輸出。6 JB51：控制電壓信號輸入接口（1） 1UAB1（2） 1UAB2（3） 2UAB1（4） 2UAB2（5） 1U01（6） 1U02（7） 2U01（8） 2U027 DZ1DZ4： CT輸入端子。I1I42為現(xiàn)場零序互感器信號輸入端，1I0、2I0為兩套消弧線圈系統(tǒng)的I0信號。十 成套裝置選型本公司部分產(chǎn)品規(guī)格如下表，供用戶做選型參考，對于用戶所需特殊規(guī)格，本公司可按要求為用戶訂做。產(chǎn)品型號電壓等級（KV）消弧線圈容量（KVA）電流調(diào)整范圍（A）DTXH -TR-90/6690525DTXH -TR-180/661801050DTXH -TR-270/662702075DTXH -TR-360/6636030100DTXH -TR-540/6654060150DTXH -TR-150/1010150525DTXH -TR-300/10103001050DTXH -TR-450/10104501075DTXH -TR-600/10106001010060150DTXH -TR-900/101090060150DTXH -TR-550/3535550525DTXH -TR-1100/