BY-XHJY消弧消谐成套装置

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概述

         电压互感器是电力系统测量和保护必须装置,在中压系统(3~35kV)大多采用电磁式电压互感器,由于材料自身特性的限制,其线性度是有限的,当电压过高或受到外部冲击,就会饱和,甚至发生谐振,产生很高的谐振过电压,对系统及电气设备形成很大的威胁,运行经验表明,中压系统发生的故障大多都与谐振有关。

         中性点不接地方式的电网具有结构简单,投资较小,同时在发生单相接地故障时,可以维持运行两小时,供电可靠性高的优点。长期以来,我国3~35kV的电网大多都采用这种方式。该结构电网在发生稳定单相接地时,系统的线电压不变,只是非故障相的对地电压将升高到线电压,由于该系统中的电气设备的绝缘具有较长时间承受线电压的强度,所以电网中的所有电气设备可以维持运行。但是,如果系统发生的单相接地故障为间歇性弧光接地,则会在系统中产生高达3.5倍相电压峰值的过电压,这样高的过电压如果数小时作用于电网,就会造成电气设备绝缘的积累性损伤,甚至会造成健全相对地绝缘的击穿,进而发展成为相间短路事故。在间歇性电弧接地过程中,实际系统会形成多频振荡回路,不仅会产生高幅值的相对地过电压,而且还可能出现高幅值的相间过电压,使相间绝缘闪络,造成相间短路事故。
         在早期,由于电网规模较小,单相接地时接地电容电流较小,电弧不能保持,所以电网大多采用中性点不接地方式,可随着电网规模的不断扩大以及电缆的大量使用,电容电流已得到相当规模,弧光接地时电弧不能自熄,传统做法是在中性点加一消弧线圈(可调电抗器),利用消弧线圈产生的电感电流来补偿接地点的电容电流,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,例如:
         ⑴消弧线圈仅能补偿工频电容电流,对于弧光接地电流中的高频分量和有功分量无能为力;
         ⑵影响接地选线装置的准确度;
         ⑶放大了高压侧对低压侧的传递过电压;
         ⑷精确调谐难度较大,消弧效果不理想;
         ⑸组件多,结构复杂,装置自身故障率较高;
         ⑹不利于电网的远景规划等。
         为解决上述问题,国内现在有许多厂家开始生产消弧装置,产品质量良莠不齐,技术水平差距较大,大多是以仿制为主,采用的方法就是将弧光接地直接转化为金属接地,不仅功能单一,而且实际运行效果较差,其动作时对系统以及装置自身均会产生较大的冲击,特别是在装置恢复过程中容易产生谐振。为此,我公司研制了TEV系列微机控制智能PT装置(消弧、消谐),该装置是主要针对目前国内消弧装置存在的缺陷而设计的,不仅功能齐全,而且对系统无暂态危害,全汉化菜单,智能化程度高。装置中采用我公司独有的高能限压器消弧技术,同时增加了独特的电流方向闭锁功能,避免出现一个故障点多台装置动作的弊病,具有良好的选择性。

产品功能


         本装置除具有PT柜的常规功能外,还具有以下功能:
         全面的过电压保护功能:本装置不仅可以保护大气过电压和操作过电压,而且对接地过电压和谐振过电压也具有良好的限制作用,是目前过电压保护最完善的产品。
         快速消除弧光接地故障:当系统发生间歇性弧光接地故障时,本装置能够立即动作,快速消除接地故障,同时将弧光接地过电压限制在较低的水平。
         消除非线性谐振故障功能:本装置能够准确判断非线性谐振故障,并采用一、二次相结合的办法来进行消谐,速度快、效果好、同时可限制谐振过电压,这是其他消谐装置所不具备的。
         准确的接地选线功能:本装置采用“群体比幅比相”的方法,即基波方向原理为主判据。利用人工智能的方法,多判据相互验证,准确率高。

装置的工作原理

         置是由电压互感器、过电压保护器、隔离开关、快速限流熔断器、快速真空接触器、高能限压器、微机控制去、消谐电阻等部件组成。


         当系统出现操作过电压或大气过电压时,由组合式过电压保护器将过电压限制在系统绝缘允许的范围内。
         当系统单相接地时,微机控制器TWK通过电压互感器PT对系统的零序电压和三相电压进行检测和分析,判断接地性质和接地相别,根据不同的接地性质进行如下处理:
         ∷如果接地故障是稳定的金属接地,则TWK立即发出报警,同时指示接地故障信号的性质、相别及接地的具体位置。报警信号由通讯接口和继电器干节点同时发出。
         ∷ 如果接地故障是不稳定的间歇性弧光接地,TWK立即发出动作信号,将高能限压器TRV投到故障相中,将故障相恢复电压的最高峰值限制在50%相电压左右,同时泄放接地电弧能量,减缓恢复电压的上升速度,使接地电弧在电流过零熄灭后不再重燃,从而达到快速消弧的目的。装置在消弧的同时,因限压器的作用,可将系统所产生的弧光接地过电压限制在很低的水平,从而保证了系统的安全。装置微机控制器TWK同时记录动作时间,故障性质以及故障位置等信息,并将记录信息通讯至后台管理机上。
         在消弧动作过程中,限压器TRV投在故障相上保持数秒钟,使接地弧道绝缘介质充分恢复。如在限压器TRV断开的瞬间再次出现弧光接地故障,装置将再次动作,如接地故障仍然排除不了,则判断为永久性接地故障,本装置将不再执行消弧动作,但将故障性质、故障位置发至后台,这时必须由人工排除接地故障。
         当系统发生谐振时,装置在电压较低相上瞬间投入高能限压器TRV,将系统三相对地电压降到绝缘可以承受的范围,使电压互感器自动进入线性区域,TRV同时吸收和泄放谐振能量,使谐振立即消除。因高能限压器TRV的投入,改变了系统零序回路的振荡参数,保证谐振不再发生。若在TRV退出瞬间谐振仍然存在或再次发生,这时TWK就会发出指令,在PT的二次开口三角绕组中接入一功率电阻,使谐振消除。
         本装置的选线是采用“群体比幅比相”的方法(基波方向原理)。即将所有的零序电流从大到小进行排队,取出其中最大的四条馈出线再进行相位比较,接地故障馈线的零序电流的相位应该是超前于零序电压90o,而健全馈线的零序电流的相位是滞后于零序电压90o,因此可以准确地判断出故障馈线。