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滤波补偿柜消弧柜有源滤波柜

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日志

 
 

消弧消谐及过电压保护装置 消弧过电压保护装置 小电流接地选线  

2010-06-20 08:14:40|  分类: 无功补偿谐波治理 |  标签: |举报 |字号 订阅

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ZRXHG-10KV  PT、消弧消谐柜

技术条件书

1、技术要求

   本设备技术协议书适用于:ZRXHG-6KV  PT、消弧消谐柜,主要包括该设备的功能、结构、安装、试验等方面的技术要求。

1、1遵循的主要标准

ZRXHG002-2003 《ZRXHG智能消弧消谐及过电压保护综合装置》

GB11022《高压开关通用技术条件》

GB311.1-97《高压输变电设备的绝缘配合》

DL/T539《户内交流高压开关柜和元部件凝露及污秽试验技术条件》

DL/T593《高压开关设备的共用订货技术条件》

SD/T318《高压开关柜闭锁装置技术条件》

1、2环境条件

1.2.1周围环境温度

最高温度:40℃

最低温度:-25℃

最大日温差:25K

1.2.2 海拔高度:≤2000m

1.2.3 污秽等级:Ⅱ级

1.2.4 环境相对湿度:日平均:95%;月平均:90%

1.2.5地震烈度:8级

1.2.6水平加速度:0.15g

1、3工程条件

1.3.1系统概况

系统电压:10KV

系统最高电压:12KV

系统额定频率:50Hz

系统中性点接地方式:非有效接地

1.3.2安装地点:户内

1.3.3其它要求

柜内所有设备为加强绝缘型,其泄漏比距为≥1.8cm/KV(瓷绝缘)和2.0cm/KV(有机绝缘)

1、4开关柜基本技术参数

1.4.1柜    型:  KYN(28)-12 

柜体尺寸:800*1500*2300(宽×深×高) mm ,柜体根据需方要求制作,配齐隔离开关及机械操作闭锁。柜体颜色及并柜尺寸、眉头印字与买方柜体一致。

组屏排列方式:根据图纸要求,与开关柜一致。

买方应提供开关柜并柜孔图纸、开关柜外形尺寸图纸(电子版),以方便我公司做柜体结构方案。

买方应提供一次系统图,柜体排列图。

卖方按买方提供二次原理图重新设计二次原理图由买方签字确认,买方提供端子排列图,柜顶小母线排列图。

本柜母线室水平主母排由买方提供;卖方只负责本柜套管及分支排,所有分支排以下及柜内排套绝缘热缩管;本柜不含柜顶小母线,卖方只负责将柜内相应引线引至小母线端子。

本协议中:PT、消弧柜为中间柜。

二次控制电源:DC220V。

二次端子:国内名优端子。                        

本柜所需PT消弧消谐微机保护。

 

1.4.2绝缘水平:(见下表)

额定电压

雷电冲击耐压(峰值)

1min工频耐压(有效值)

相对地

隔离断口间

相对地

隔离断口间

10

60

60

42

48

2功能

2.1具有雷电过电压及操作过电压保护功能。

2.2具有消除瞬时接地功能。

2.3具有消除弧光接地过电压功能,在20ms之内将弧光接地转化为金属性接地。

2.4具有消除谐振过电压功能。

2.5具有单相母线直接接地选线、报警功能。

2.6装置工作对系统无暂态侵害。

3结构

3.1柜体为  KYN(28)-12,材质为:敷铝锌板,全组装结构、面板粉沫喷涂处理,整个柜体结构牢固。

3.2整个柜体的防护等级不低于IP4X。

3.3开关柜结构合理、可靠有效的机械联锁装置,达到防误操作要求,防止带负荷分合隔离开关;防止误入有电间隙;防止误分合高压开关。

3.4开关柜应满足全工况的要求。柜内相对地、相间的空气间隙不小于125mm,带电体距绝缘隔板空气间隙不小于30mm。绝缘材料采用具有耐电弧、阻燃、耐泄漏电流的DMC、SMC模板。

3.5开关柜根据功能用隔板分隔成主母线室、仪表室、器件室。

3.6开关柜的柜体设计满足抗震要求,保证真空接触器分合闸时不造成控制保护元件的误动。

4主要参数

4.1过电压保护器             

型号:XHG-10KV          (带串联间隙)

额定电压122KV

数量:1套/台

相对地工频放电电压17KV

4.3智能控制器               

型号:ZRXHG-12

数量:1件/台

a)能够自动判断配电网运行的状态,判断有无过电压发生;

b)能够自动判断配电网发生的过电压的性质;

c)能够自动判断接地的相别;

d)能够自动判断接地的性质(弧光接地或金属性接地);

e) 能够根据故障的性质发出相应地动作指令和警告信号;

f)    有故障记录及通信功能,可以记录故障达15次以上,通讯接口为RS485接口。

4.4电压互感器                

型号:JDZJ-10

变比:10000/√3/0.1/√3/0.1/3   0.5/6P    50/50VA

数量:  3只/台

4.5永磁接触器               

型号:JCZ1-12/D250-2.5

数量:3只/台

4.6撞击装置        

型号:ZRZJQ

数量:1只/台

4.7快速熔断器                

型号:XRNT1-12/200

数量:3只/台

4.8高压熔断器                

型号:XRNP1-12/0.5

数量:  3只/台

4.9柜体 、高压隔离开关、高压母线套管及隔离开关上端母线分支由供方统一提供。

5、供货范围

5.1 XHG-12KV  PT、消弧消谐柜 1台,其中包括:柜体、消弧消谐过电压微机保护器、永磁接触器、组合式过电压保护器、电压互感器、高压隔离开关、快速熔断器、高压熔断器等所有柜内元件及其附件。

5.2柜内套管、母线、绝缘子。

5.3备品备件及专用工具。

6技术服务

6.1项目管理

   合同签订后,卖方指定负责本工程的项目经理,负责协调卖方在工程全过程的各项工作,如工程进度、技术联络、图纸文件、制造确认、包装运输、现场安装、调试验收等。

6.2技术文件

随产品卖方应提供产品合格证、安装使用说明书、部件清单、产品出厂试验报告等文件。

6.3监造与验收

由买方和卖方双方协商,在适当时间对设备进行监造与验收。

7质量承诺

   产品自发货之日起,投运后一年内或发货后十八个月因质量问题不能使用,卖方免费为买方更换或修理。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

消弧消谐过电压保护装置

长期以来,我国3~35KV(含66KV)的电网多采用中性点不接地的运行方式。此类电网在发生单相接地时,非故障相的对地电压将升高到线电压(UL),但系统的线电压保持不变,所以我国国家标准规定,3~35KV(66KV)的电网在发生单相接地故障后允许短时间带故障运行,因而这类电网的各类电气设备,如变压器、电压/电流互感器、断路器、线路等一次设备的对地绝缘水平,都应满足长期承受线电压而不损坏的要求。

传统观念认为:3~35KV(含66KV)电网属于中低压的变压配电网,此类电网中的内部过电压的绝对值不高,所以危及电网绝缘安全水平的主要因素不是内部过电压,而是大气过电压(即雷电过电压),因而长期以来采取的过电压保护措施仅是以防止大气过电压对设备的侵害。主要技术措施仅限于装设各类避雷器,避雷器的放电电压为相电压的4倍以上,按躲过内部过电压设计,因而仅对保护雷电侵害有效,对于内部过电压不起任何保护作用。

然而,运行经验证明,当这类电网发展到一定规模时,内部过电压,特别是电网发生单相间歇性弧光接地时产生的弧光接地过电压及特殊条件下产生的铁磁谐振过电压,已成为这类电网设备安全运行的一大威胁,其中以单相弧光接地过电压最为严重。

随着我国对城市及农村电网的大规模技术改造,城市、农村的配电网必定向电缆化发展,系统对地电容电流在逐渐增大,弧光接地过电压问题也日益严重起来。为了解决上述问题,不少电网采用了谐振接地方式,即在电网中性点装设消弧线圈,当系统发生单相弧光接地时,利用消弧线圈产生的感性电流对故障点电容电流进行补偿,使流经故障点残流减小,从而达到自然熄弧。运行经验表明,虽然消弧线圈对抑制间歇性弧光接地过电压有一定作用,但在使用中也发现消弧线圈存在的一些问题:

(1)由于电网运行方式的多样化及弧光接地点的随机性,消弧线圈要对电容电流进行有效补偿确有难度,且消弧线圈仅仅补偿了工频电容电流,而实际通过接地点的电流不仅有工频电容电流,而且包含大量的高频电流及阻性电流,严重时仅高频电流及阻性电流就可以维持电弧的持续燃烧。

(2)当电网发生断线、非全相、同杆线路的电容耦合等非接地故障,使电网的不对称电压升高,可能导致消弧线圈的自动调节控制器误判电网发生接地而动作,这时将会在电网中产生很高的中性点位移电压,造成系统中一相或两相电压升高很多,以致损坏电网中的其它设备。

(3)消弧线圈体积大,组件多,成本高,安装所占场地较大,运行维护复杂。

(4)随着电网的扩大,消弧线圈也要随之更换,不利于电网的远景规划。

目前国外对3~35KV电网采取中性点直接接地的方式,国内也有少数地区采取了经小电阻接地的方式,虽然抑制了弧光接地过电压,克服了消弧线圈存在的问题,但却牺牲了对用户供电的可靠性。这种系统发生单相接地时,人为增加短路电流使断路器动作,不论负荷性质及重要性,一律切除故障线路而且也不能分辨出金属性或弧光接地。使并不存在弧光接地过电压危害的金属性接地故障线路也被切除,扩大了停电范围和时间。由于加大了故障电流,对于弧光接地则加剧了故障点的烧损。

★20毫秒消弧速度是消弧的关键

 

1.彼得生(W.Peterson)理论:故障点接地电弧在暂态高频振荡电流通过第一个零点时熄灭,此时非故障相上的自由电荷延对地电容重新分布,于是在各相上产生了位移电压Udv;此后每经过半个工频周波,接地电弧重燃一次,由于非故障相上积聚的自由电荷不断增多,位移电压逐步升高,非故障相的暂态过电压随着接地电弧的重燃次数的增多而增高。假定首次电弧发生在电压负最大开始,第一次过零熄弧时(经历5毫秒),非故障相暂态电压+13/6Um,以Udv=+5/3Um为轴线正旋波变化;经过半个工频周期后(经历15毫秒),非故障相暂态过电压为-25/6Um,以Udv=-25/9Um为轴线正旋波变化;再经过半个工频周期后(经历25毫秒),故障相达到负最大值时重燃,随着过零次数增加,过电压逐渐增大。由于相间电容的抑制作用,过电压最大到3.5Um。所以:如果消弧时间超过25ms,过电压已经发生。

2.瞬时性故障的统计

 

⒊从彼得生(W.Peterson)理论的过电压产生的时间和瞬时性故障的统计,得出结论:消弧时间必须小于25ms,否则将失去意义。

 

 

★20毫秒消弧速度的实现:永磁真空接触器

 

1.传统真空接触器--弹簧操动型:由弹簧储能、维持储能、合闸与合闸维持及分闸四个部分组成,结构过于复杂、制造工艺复杂、加工精度要求高,尽管成本很高,但产品的可靠性却不能完全保证,而且因为弹簧储能、维持储能需要过程时间,所以合闸速度大于80毫秒,甚至120毫秒。此弹簧操动型是其它厂家普遍采用的方式。

2.传统真空接触器--电磁操动型:要求用户配备专门的蓄电池组,合闸线圈消耗功率过大,电磁机构结构笨重,动作时间大于60毫秒。

3.新一代真空接触器--永磁真空接触器。我公司与华北电力大学及数家国内知名真空接触器厂家合作,引进乌克兰技术,采用磁能高达50MGOe(397.9kJ/m3)的第三代稀土永磁材料,共同研发出永磁真空接触器。其具有结构简单、绝缘强度高、机械性能好、免维护、可靠性高,并且动作的能量由永磁提供,没有储能过程的时间,所以合闸速度小于20毫秒,合闸电流只需3A。

 

★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20ms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160A的电容电流连续通过2小时,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,适用于变电站,同样适用于发电厂的高压厂用电系统;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。

 

★装置主要组成部件及其功能

 

XHG-Ⅳ消弧消谐过电压保护装置组成原理如图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TBP

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)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)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)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。

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.可分相控制的高压永磁真空接触器(KA-KC)

这是一种特殊的高压永磁真空接触器,其三相分体,各相一端分别接至母线,另一端接地。正常运行时真空接触器处于断开状态,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,其它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。

图1消弧消谐过电压保护装置电气原理图

 

3.多功能微机控制器ZRXHG-Ⅳ(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,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、消谐的综合控制,并且装置能够完成电压互感器短线报警功能。

(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FUR2

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ZRXHG-Ⅳ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。

 

★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ZRXHG-Ⅳ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,其它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)真空接触器闭合数秒后(根据接地性质不同,动作时间不同),微机控制器ZRXHG-Ⅳ令故障相的真空接触器断开,若真空接触器断开后,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;若真空接触器断开后,再次出现弧光接地故障,真空接触器将进行第二次闭合,数秒后,第二次断开;第二次断开后,仍然出现弧光接地故障,则微机控制器ZRXHG-Ⅳ认定这一故障为永久性弧光接地,此时发出指令使故障相的真空接触器第三次闭合,ZRXHG-Ⅳ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。在真空接触器闭合或断开过程中,出现的短暂过电压,由TBP进行限制保护。

(3)故障相真空接触器第三次闭合,闭合时间为2小时,在此期间若故障消除,微机控制器ZRXHG-Ⅳ需手动复位。

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ZRXHG-Ⅳ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,消耗谐振能量,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。

 

 

概述

WZK型消弧消谐选线及过电压保护装置微机控制装置是3~35kV中性点非直接接地系统的消弧消谐选线及过电压保护装置的中央监控操作单元,是根据消弧消谐选线及过电压保护装置的控制原理,采用先进的、抗干扰能力极强PIC单片机为核心处理单元的监控装置。

本装置采用了远程集中控制设计,在实时监控消弧消谐选线及过电压保护装置的同时,可以根据将母线的电压上传,以远程监视。

本装置为就地安装设计,具有体积小,重量轻,密封性好,抗干扰能力强,抗震能力好等优点,适合在恶劣环境下使用。

2 装置功能及保护配置

本装置提供如下保护及有关功能:

2.1 弧光过电压的检测及限制;

2.2 谐振过电压的检测及消除;

2.3 绝缘监视(零序电压检测);

2.4 电压互感器(PT)高压熔断器熔断检测;

2.5电压互感器(PT)二次断线检测;

2.6 运行数据显示;

2.7 记录最新16次事件故障特征值;

2.8 记录数据存于FLASH存储器,装置掉电可保存三年以上;

2.9 通讯功能。

3 主要技术数据

3.1 额定参数:

a. 工作电压:  AC220V/DC220V(无极性要求)

b. 频   率 :   50Hz

3.2 功耗:

a. 交流电压回路:<0.2VA/相(IN=5A)

b. 工作电流回路:<5W

3.3 测量精度:

a. 电压测量误差<5%;

b. 时间测量误差不大于20ms。

3.4 环境条件

3.8.1基本环境条件:

a. 环境温度: 40±5℃

b. 相对湿度: 45%~95%

c. 大气压力: 80~110Kpa(海拔高度相对2km及以下)。

3.5正常工作环境条件:

a. 环境温度:-20℃~+50℃

b. 相对湿度:月平均最大相对湿度低于95%,机壳表面无凝露。

c. 工作环境:没有导致金属或绝缘损坏的腐蚀性气体及较严重的尘埃和霉菌,无火灾爆炸危险的物质。

3.6 绝缘性能:

3.6.1绝缘电阻:各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间,用开路电压为500V的测试仪器测定其绝缘电阻应不小于100MΩ。

3.6.2介质强度:各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间, 能承受50Hz,2kV(有效值)的交流电压,历时1min的检验无击穿或闪络现象。

3.6.3各输入、输出带电的导电端子分别对地,交流回路与直流回路之间,交流电流回路和交流电压回路之间,能承受5kV(峰值)的标准雷电波冲击检验。

3.7 抗电气干扰性能:

能承受频率为1MHz及100kHz衰减振荡波(第一个半波电压幅值共模为2.5kV、差模为1kV)脉冲干扰检验。

3.8 机械性能:

a. 工作条件:能承受严酷等级为Ⅰ级的振动响应、冲击响应检验。

b. 运输条件:能承受严酷等级为Ⅰ级的振动耐久、冲击耐

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