WXHK系列自动调谐及接地选线消弧线圈成套装置使用说明书资料解析.doc
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1、WXHK系列自动调谐及接地选线消弧线圈成套装置使用说明书目 录第一章 自动调谐及接地选线消弧线圈成套装置 1一、 概述 1二、 成套装置应用范围 1三、 成套装置技术参数 1四、 成套装置的构成 2五、 型号含义 5六、 产品特点 6第二章 自动调谐及接地选线控制器 7一、 概述 7二、 控制器的主要作用 7三、 测量及选线原理 7四、 组成 8五、 主要技术性能指标 8六、 正常使用环境 8七、 电气原理 9八、 控制器主要功能 9九、 控制器操作方法 11第三章 成套装置安装及调试大纲 16第四章 成套装置运行维护注意事项 21第五章 成套装置的选型及订货须知 24第六章 服务承诺 25附
2、 录 电容电流估算 26第一章 自动调谐及接地选线消弧线圈成套装置一、 概述电力系统中性点接地是防止系统运行事故的一项重要应用技术,目前常用的方式有直接接地、经低电阻接地、经低电抗接地、经消弧线圈接地等多种方式。随着电力系统的规模越来越大,特别是电缆在配电网中的大量使用,系统电容电流大幅度增长,在这种情况下发生单相接地故障时,接地电容电流在故障点形成的电弧不能自行熄灭,同时,间歇电弧产生的过电压往往又使事故扩大,显著降低了电力系统的运行可靠性。此时如果采用中性点经消弧线圈接地方式,将能够较好地解决这一问题。因此,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中明确规定:
3、3-10kV架空线路构成的系统和所有35,66kV电网当单相接地故障电流大于10A时,中性点应装设消弧线圈;3-10kV电缆线路构成的系统,单相接地故障电流大于30A时,中性点应装设消弧线圈。中性点经消弧线圈接地也称为谐振接地,它利用消弧线圈产生的感性电流抵消单相短路时的容性电弧电流,从而自动消除电网的瞬间单相接地故障,而对于永久单相接地故障,因为电弧能够及时熄灭,从而避免了事故扩大。因此,谐振接地方式在电力系统中得到了越来越广泛的应用。但老式消弧线圈是根据系统运行方式预先手动调整好挡位,它不能根据系统电容电流的变化自动调节,因为手动调节时需要停电,而系统运行方式多变,所以使用十分不便。我公司
4、在总结消弧线圈控制装置多年运行经验的基础上,广泛采纳新老用户的建议,成功研制出WXHK系列消弧线圈自动调谐及接地选线控制器。该控制器集自动调谐和单相接地选线为一体,不仅能够实时测量、显示中性点的电压、电流信号,并据此计算电网的电容电流、脱谐度,实现自动跟踪调谐;在控制器面板液晶显示屏上实时显示当前电网的残流、回路电容、中性点电压、电流等参数;消弧线圈的当前档位信号和故障报警信号等都有远动输出,可接到调度中心;而且,能够采用多种判据进行单相接地选线。控制器还备有手动调节功能,供必要时采用。二、使用范围WXHK系列消弧线圈自动调谐及接地选线成套装置可广泛应用于6-66kV电压等级的电力系统各级变电
5、站、大中城市配电网以及发电厂、钢铁、煤炭、化工、石油等电力系统中。用来补偿电网的电容电流,提高系统供电可靠性及安全性。三、成套装置技术参数 适应电压等级 6kV、10kV、35kV、66kV 环境温度 -2545 环境湿度 90%-50%(25-40) 工作电源 AC220V,50-60Hz; DC220V 补偿方式 过补偿 容流测量误差 2% 残流范围 级差电流 选线方法 综合法 选线路数 不大于30路 通讯接口 RS232,RS485 报警输出接点容量 AC:220V、10A 零序电流输入范围 030A 带有微型打印机四、成套装置的构成A自动调谐消弧线圈成套装置并联运行示意图一 串阻型B自
6、动调谐消弧线圈成套装置并联运行示意图二 并阻型主要配置调匝式:接地变压器(系统无中性点时配置)、调匝式消弧线圈、电阻箱(串阻或并阻)、微机控制屏和有载分接开关(真空或空气)等五部分组成。调容式:接地变压器(系统无中性点时配置)、调容式消弧线圈、电阻箱(串阻或并阻)、微机控制屏和电容柜等五部分组成。1、接地变压器(又称Z形变)接地变压器的作用是在电力系统为型接线或Y型接线中性点未引出时,人为用接地变压器构造出系统中性点,用来提供消弧线圈接地中性点。通常情况下,对于66kV,35kV系统配电网,变压器绕组通常为Y型接法,有中性点引出,不需要使用接地变压器,对于6kV,10kV系统配电网,变压器的绕
7、组通常为型接法,没有中性点,这时就要用接地变人为地构造出系统的中性点。接地变压器(或称曲折型变压器)采用Z型接线,即每一相线圈分别绕在两个磁柱上,两相绕组产生的零序磁通相互抵消,故零序阻抗很低(10),而普通变压器要大得多。因此规程规定,用普通变压器带消弧线圈时,消弧线圈容量不超过变压器容量的20%,而Z型变压器则可带90%100%容量的消弧线圈,可以节省投资。此外,接地变压器也可以带二次负载,代替站用变。一般的情况下,在系统不平衡电压较大时,Z型变压器三相绕组作成平衡式;当系统不平衡度较小时,Z型变压器人为增加1% 2.5%的不平衡度,以满足测量精度的要求。2、消弧线圈消弧线圈的作用主要是当
8、系统发生单相接地时,利用消弧线圈产生的电感电流抵消单相短路时的容性电弧电流,减小了故障点接地残流值,消除电网的瞬间单相接地故障。2.1调容式消弧线圈调容式消弧线圈又称二次调节线圈,其有两个绕组,其中,一次绕组N1为主绕组,直接与变压器中性点相连,二次绕组N2为二次调节绕组,连接电容控制箱。在电容控制箱内并联有若干组用真空开关或金闸管通断的电容器,用来调节二次侧电容的容抗值,根据变压器及阻抗折算原理,从而调节一次侧感抗,以达到改变一次侧电感电流的要求。电容值的大小及组数有多种不同排列组合,以满足调节范围和精度的要求。调容式消弧线圈结构如图三所示:图三 调容式消弧线圈原理2.2调匝式消弧线圈调匝式
9、消弧线圈实际上是一种单相的铁心电抗器,通过改变绕组的线圈匝数来改变电感,电感量与匝数的平方成正比。因此,调匝式消弧线圈的线圈上设有525个接头,对应不同的匝数,用有载电动开关来调节分接头,可实现有载切换档位,从而改变电感电流。3、电容控制箱(调容式专用)电容控制箱和调容式消弧线圈配套使用。通过改变消弧线圈二次侧电容器组的容量,等效改变消弧线圈阻抗大小。电容器组的配置是以扩大补偿电流的调节范围和提高自动调谐精度为原则。由于各配电网电容电流相差很大,对消弧线圈的调谐要求也不相同,因此,电容调节柜的选择要根据不同情况进行选择,并留有一定裕度。电容控制箱一般装有4-5组电容,电容容量配置原则为C1:C
10、2:C3:C4:C5=1:2:4:8:16。根据二进制组合原则,5只电容有32种组合,可实现32级调节。电容器选用自愈型电容,其额定工作电压为800V-1000V。电容器内部装有限流线圈,可以有效地限制浪涌电流。另外其内部还装有放电电阻,因此即使在运行中出现故障,也能有效地对人身和设备起到保护作用,更加安全可靠。4、阻尼电阻箱阻尼电阻是用来抑制谐振过电压保护整套装置安全有效运行的重要组成部分,为了限制串联谐振过电压,保护整套装置安全有效的运行,在消弧线圈回路串接或并接了阻尼电阻箱。 图五 串阻方式图六 并阻方式图四 电压谐振等值回路 图四中, Uo:系统不对称电压; R:阻尼电阻; Xl:消弧
11、线圈感抗; Xc:系统等效容抗,则中性点位移电压Un为: 可以看出,当系统发生谐振时(即XlXc),阻尼电阻取适当值时,可以将中性点位移电压控制在允许值(相电压的15%)范围内。当发生单相接地时 ,中性点流过很大的电流 ,这时保护单元就会将阻尼电阻切除,当单相接地消失后,保护单元重新使阻尼电阻串接或并接系统中。阻尼电阻采用高耐压大功率不锈钢电阻,安全可靠,箱体美观大方。其中串阻方式采用交流直流双重回路,通过采集零序电压和电流,启动真空接触器投切,确保系统接地时电阻可靠短接。并阻方式采用可靠性极高的可控硅,当阻尼电阻两端的电压大于设定值时,可控硅自触发导通,可迅速将阻尼电阻短接,当单相接地消失后
12、,可控硅在电流电压过零时自然关断,阻尼电阻重新接入,装置恢复正常运行状态。5、微机控制屏用于安装消弧线圈自动调谐及接地选线控制器、中性点电压表电流表、继电器等设备,可以安装二套上述设备,便于集中控制。控制屏型号为PK-10型,采用许继集团JP-系列机柜,铝型材框架,配以特殊工艺处理的铝合金金属质感的铭牌,使机柜外观挺拔,协调,美观。PK-10型控制屏为前单开玻璃门,后双门控制屏, 尺寸有两种:2360800600和2260800600 (高宽深,单位mm),颜色由用户确定,控制屏可安装在现场,或安装在变电站主控室内。6、其他附属设备隔离开关:型号为GN19(单极)系列隔离开关主要用于分、合消弧
13、线圈补偿电路,对消弧线圈等设备检修。干式电压互感器:测量系统中性点位移电压,为微机控制器提供电压信号。氧化锌避雷器:安装在系统中性点和大地之间,用来防止系统过电压,提供系统的可靠性。五、型号含义六、产品特点1、成套性强接地成套装置是把接地变压器、有载消弧线圈、微机控制屏等设备组成一体,结构紧凑,成套性强。我公司是国内少数几家能同时提供消弧线圈、接地变压器等一次设备和控制部分的厂家,因而能确保产品产品质量和成套装置的可靠性。 2、安装灵活,成套装置具有组合箱式和围栏式两种结构形式,安装方式灵活,可适合户内和户外等各种环境条件。3、无人值守由于采用微机控制器自动化程度高,并具有通讯接口,可实现报警
14、、显示、打印及信号的远距离传送,满足无人值守变电站的要求。4、功能强大 主机采用PC104工控机,性能稳定,测量精度高,具有极强的抗干扰能力。 配有5.7寸大屏幕液晶显示器,全中文菜单,逐步提示操作,便于使用和维护。 系统设计了完善的保护功能。包括:系统接地时阻尼电阻自动短接保护,接地消失后自动复位;档位到头闭锁、单相接地闭锁等,防止误操作,使整个系统更安全、更可靠。 大容量事件记录功能。可记录500次以内接地信息以及各种故障信息。当记录信息满以后,可手动删除,重新开始记录。 强大的报警功能。可实现接地报警、容量不适报警、失电报警、调档失败报警、异常故障报警等等功能,并可通过RS232、RS-
15、485等常用接口,上传至综合自动化系统中,也可通过硬接点接入综合报警屏。 准确的选线功能。采用目前国内最先进的并联电阻选线法,可在系统发生实接地时,准确率达到100。5、测量及选线原理先进采用外加非工频信号测量法、幅值计算法、幅值相位法等多种方法测量计算系统容流,可根据系统情况灵活选择。选线部分采用有功分量、五次谐波的大小和相位、有功增量等多种方法综合选线,并采用最优化设计理论设计选线电路,可保证实接地时选线准确率为100。第二章 自动调谐及接地选线控制器一、概述WXHK系列带选线的消弧线圈控制器是我公司接地补偿装置的核心部件,其以 PC104 微型工控机为内核,实现在线实时测量与控制。其整套
16、电路采用最优化设计理念进行设计,抗干扰能力强,保证了测量、选线的准确性。有关专家认为,该产品具有当前国内外领先水平,除测量和选线最准、控制最佳、运行稳定可靠外,人机界面极为友好,操作使用方便快捷。二、控制器的主要作用WXHK型控制器能实时测量并计算系统电容电流,并将测量结果通过串行口或硬接点送到监控室,使管理人员能及时了解设备的运行情况,便于管理和维护;选线部分采用有功电流分量、五次谐波大小和相位、有功增量等多种选线算法进行综合选线,保证了实接地时选线准确率为100。 此外,本控制器还具有互锁、闭锁、打印、故障录波及三遥功能等。三、测量及选线原理3.1 测量原理3.1.1外加非工频信号测量法非
17、工频信号从消弧线圈的内附PT 二次侧注入系统,利用注入信号频率及检测到的电压和电流计算出系统的电容电流和残流,控制器根据预先设定的残流值调整到所需档位。消弧线圈调至所需的档位后,控制器的测量回路不断检测位移电压相位的变化情况,当位移电压相位的变化量使得残流超过设定值时,重新注入信号,重新测量、调档。当位移电压太低时采用定时测量。3.1.2幅值计算法控制器通过调整找出回路消弧线圈档位谐振点,根据谐振点前后两档的参数计算出系统的电容电流。再根据预先设定残流值调整到合适的档位。然后控制器的测量回路不断检测位移电压及其相位的变化情况,当检测到系统发生变化后,重新调档计算电容电流。3.1.3幅值相位法控
18、制器通过调整消弧线圈档位找出回路谐振点,利用谐振点容抗和感抗相等的原理及位移电压的相位计算出系统电容电流,根据预先设定的残流值调整到合适的档位。然后控制器的测量回路不断检测位移电压及其相位的变化情况,当检测到系统发生变化后,利用位移电流幅值与相位的变化量触发重新调档,使变化后的残流到设定范围内。3.2 选线原理选线部分采用有功分量、五次谐波的大小和相位、有功增量等多种方法综合选线,并采用最优化设计理论设计选线电路,可保证实接地时选线准确率为100。四、组成本控制器由六大部件组成:PC104主板、接口调理板、大屏幕液晶显示器、打印机、开关电源、机箱。五、主要技术性能指标5.1 电容电流测量误差:
19、外加信号法1.5%幅值法、相位法2% 5.2 残流设定范围:10A +10A5.3位移电压: OV系统相电压,测量误差2% 5.4位移电流幅值:05A ( 或 10A ),测量误差2%5.5位移电流相位:0360,测量误差2%。5.6选线路数:每台30路 ( 多于30路另议 )5.7选线准确率:实接地时 100%六、正常使用环境6.1海拔高度:1000米 ( 超过 1000 米另议 ) 。6.2环境温度:040 度 ( 超过此范围另议 ) 。6.3相对湿度:90%。6.4安装于室内,安装地点应通风良好,无影响控制器正常工作的剧烈振动和冲击,无腐蚀性气体和粉尘。七、电气原理7.1原理框图,如图七
20、所示: 图七八、控制器主要功能8.1 实时测量与控制功能实时测量系统的位移电压、位移电流幅值与相位,实时测量并计算系统的电容电流和残流,及时调整消弧线圈分接头,将消弧线圈及时调整到设定残流范围以内的档位。8.2参数设定功能8.2.1根据用户要求与现场运行实际情况设定残流范围8.2.2设定消弧线圈感抗、电容组数、电容值、消弧线圈短路阻抗等参数8.2.3通讯设定:包括通讯速率、通讯规约设定及地址设定8.2.4设定系统电压等级、选线路数、补偿最大档位数等8.2.5测量方式设定8.3显示功能控制器配有大屏幕(5.7寸)液晶汉化显示屏,逐屏显示所需参数及系统的运行状态,并给出操作提示,人机界面清晰友好。
21、8.4选线功能当系统发生单相接地时,启动选线程序,快速准确地选出接地线路。8.5存储功能 8.5.1存储调档次数8.5.2存储接地参数8.6打印功能8.6.1即时打印当前运行参数8.6.2 接地结束时自动打印接地参数、接地线路等8.7互锁功能8.7.1手动与自动互锁。8.7.2升与降互锁。8.8闭锁功能8.8.1单相接地闭锁:当系统发生单相接地时,控制器不能进行降、升操作。8.8.2档位到头闭锁:当消弧线圈的分接位置在一档或最高档时,控制器发出档位到头信号, 控制器不能降、升。8.9手动/自动切换装置设有手动/自动转换开关,将控制器设定为手动状态时,点动前面板上“上升”或“下降”微动按钮,可实
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