广州智光KD-XH型配电网智能化快速消弧系统

KD-XH型配电网智能化快速消弧系统安装使用说明书Ver2.2广州智光电气股份有限公司2005.4KD-XH型配电网智能化快速消弧系统安装使用说明书KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料目录目录1概述……………………………………………………12工作原理………………………………………………22.1.KD-XH型可控消弧线圈的工作原理……………22.2.KD-XH系统的测量原理…………………………32.3.KD-XH系统的控制方式…………………………32.4.KD-XH系统的选线方式…………………………33系统组成…………………………………………………43.1.接地变压器………………………………………43.2.消弧线圈…………………………………………43.3.控制柜……………………………………………53.4.中心屏……………………………………………54型号说明…………………………………………………65一般使用条件……………………………………………66技术指标…………………………………………………67系统控制器操作说明…………………………………77.1.系统控制器说明…………………………………77.2.菜单结构…………………………………………97.3.操作说明…………………………………………107.4.单相接地故障时补偿状态………………………187.5.信号、异常情况处理……………………………188系统控制器的安装与接线……………………………208.1.外形尺寸及安装尺寸……………………………208.2.装置端子定义……………………………………209吊装与运输……………………………………………229.1.吊装………………………………………………229.2.运输………………………………………………2210检查验收………………………………………………2311仓储保管………………………………………………2312设备安装………………………………………………2313调试及投运……………………………………………2414运行维护………………………………………………2514.1一次设备巡视及维护……………………………2614.2系统控制器的定期巡视…………………………2614.3小电流选线装置的定期巡视……………………26KD-XH型配电网智能化快速消弧系统安装使用说明书1概述配电网中性点接地方式的选择是关系到电力系统运行可靠性的一项重大决策，须综合考虑多种因素并通过经济比较才能决定。消弧线圈接地方式能自动消除瞬时性单相接地故障，具有减少跳闸次数、降低接地故障电流的优点。但由于不能切除非瞬时性单相接地故障，整个配电系统须承受较长时间（２小时）的工频过电压（线电压），因此对设备的绝缘水平要求高，这对配电系统设备（尤其对于某些进口设备，如电缆）是不利的；同时，非瞬时性单相接地故障的长时间存在也不利于设备及人身安全。低阻接地方式可避免配电系统出现长时间工频过电压的问题，对设备绝缘要求相对较低，不足之处在于系统中任何单相接地故障都跳闸，导致跳闸率过高；同时，在系统单相接地故障时故障点接地电流很大，也带来许多不利影响（尤其对大容量的配电网更为明显）。因此，这两种接地方式各有利弊，只能适用于一定的条件。理想的处理方式是，采用快速动作的消弧线圈作为接地设备，使得配电系统能在瞬时性单相接地故障时自动恢复正常；对非瞬时性单相接地故障，在消弧线圈补偿的同时在很短的时间（小于10秒）内能正确判断接地线路，将故障线路切除，从而提高配电网的供电可靠性。同时系统若采用80%避雷器作为过电压保护，使设备的绝缘要求可以降低至与低阻接地方式相同。这种新方式兼取了上述两种接地方式的优点并避免了它们的缺点，能适用于任何容量（可大可小）、任何结构（架空线路为主、电缆为主或它们以任意比例混合）的配电网。由广东省电力试验研究所研制、广州智光电气股份有限公司生产的KD-XH型配电网智能化快速消弧系统可以实现上述的处理要求。它采用全新的高短路阻抗变压器式可控消弧线圈（已获两项专利）和大功率可控硅技术，配以先进的新型控制器和单相接地故障检测装置，可实时跟踪配电网，对瞬时性单相接地故障具有极佳的快速补偿效果而确保能消除，对非瞬时性单相接地故障既能快速（远小于10秒）判断故障线路并跳闸（可选），又可以按传统消弧线圈接地方式持续运行。本系统采用全新的技术，避免了以往各类自动跟踪消弧线圈的各种局部缺点，从而获得更佳的消弧效果，是一种优良的新型配电网中性点补偿装置。KD-XH型配电网智能化快速消弧系统的性能已由包括现场母线人工接地试验在内的全面考核所验证，并通过了原电力工业部电力设备及仪表质量检测中心的监督检验，已先后通过了新产品技术鉴定和成果鉴定，经专家评议，该型产品为国内首创，达到国内领先水平，具有较高的推广和应用价值。KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料第2页KD-XH型配电网智能化快速消弧系统安装使用说明书2工作原理2.1KD-XH型可控消弧线圈的工作原理KD-XH消弧系统采用KD-XH型高短路阻抗变压器式可控消弧线圈，其结构原理图及等效电路图如下：该消弧线圈的结构与普通变压器类似，带有一次和二次绕组。它的一次绕组作为工作绕组（Nw）接入配电网中性点，二次绕组作为控制绕组（Cw）由两个反向并接的可控硅（SCR）短路，可控硅的导通角由触发控制器控制。该变压器的短路阻抗高达100%。调节可控硅的导通角由0至180度之间变化，使可控硅的等效阻抗ZSCR在无穷大至零之间变化，则NW两端的等效阻抗Zeq就在无穷大至变压器的短路阻抗ZSC之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无级调节。以下用表格说明可控硅在不同导通情况下的消弧线圈电感及输出电流的变化情况：可控硅导通角消弧线圈的阻抗Zeq额定电压下输出的电感电流不导通∞00度～180度ZSC+ZSCR～ZSC0～额定电流完全导通ZSC额定电流当电网发生单相接地时，控制装置根据已测量的电容值计算出需要补偿的电感电流，然后通过改变可控硅导通角，输出电感电流，并通过闭环反馈调节，令输出的电流更加精确。系统中专门设计的有效滤波设施抑制可控硅导通时产生的谐波，使输出的电流保持为工频电流。可控硅工作在与电感串联的无电容电路中，其工况既无反峰电压的威胁又无电流突变的冲击，因此可靠性得到保障。该型可控消弧线圈具有三个独特的优点：其一，因采用短路阻抗而不是励磁阻抗作为工作阻抗，因而其伏安特性可保证在0～110%额定电压范围内保持极佳的线性度；其二，因采用可控硅控制，因而其响应速度极快，且输出电流可在0～100%额定电流间连续无级调节；可采用随调控制方式，无需阻尼电阻；其三，控制系统和一次设备结构简单,噪音小，不带任何转动或传动机构，无有载开关和接触器，可靠性得到保证。KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料第3页KD-XH型配电网智能化快速消弧系统安装使用说明书2.2KD-XH系统对电网电容的测量原理KD-XH系统实时跟踪配电网，当电网对地电容变化，即消弧系统检测到接地变压器中性点电压有ΔU(ΔU1V)的变化时，KD-XH系统在1秒内测量出配电网当时的对地容抗。装置测量完成后，屏幕显示电容电流，表示当发生单相金属性接地时接地点将流过的电容电流。测量基于配电网零序回路，利用改变电感前后的中性点电流、中性点电压的向量变化来完成。计算公式：2121UUIIC&&&&−−=ω其中，，U和，分别为两组不同电感情况下的中性点电流和中性点电压的向量值。1I&1&2I&2U&2.3KD-XH系统的控制方式采用“随调”控制方式，即：当配电系统正常运行时，控制消弧线圈的电感使之远离与配电系统的对地电容发生谐振的区域；当配电系统发生单相接地时，立即按照所测的配电网对地容抗调节消弧线圈的电感，快速输出感性补偿电流。2.4KD-XH系统的选线方式采用“并行”选线方式，即：选线与补偿同时进行，不因选线而延误补偿，以便保持KD-XH系统响应极快的特性，从而保证良好的消弧效果。选线原理，请参考相应的选线装置说明书。3系统组成KD-XH型消弧系统由接地变压器、高短路阻抗变压器式消弧线圈、控制柜和中心屏组成。系统基本接线见图3－1。3.1接地变压器对于35kV、66kV配电网，变压器绕组为Y接法，有中性点引出，变压器零序阻抗较低时可不用接地变。对于6kV、10kV配电网，因变压器绕组为Δ接法，需要用接地变压器制造中性点，以便加装消弧线圈。为降低零序阻抗，接地变压器一般采用Z形接线，并可带适当的二次容量以代替站用变。3.2高短路阻抗变压器式消弧线圈KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料第4页KD-XH型配电网智能化快速消弧系统安装使用说明书3.3控制柜用于装配大功率可控硅及相应的滤波装置，与消弧线圈就近安装。3.4中心屏安装于主控室，内含KD-XH型消弧系统控制装置、单相接地故障检测装置（选件）、跳闸箱及出口端子、压板（选件）等。a．系统控制器实现对配电网单相接地故障的全过程智能化处理。通过实时采集系统中性点电压、电流的幅值和相位，自动跟踪配电网的变化，并测量配电网的电容电流；自动识别系统中永久性接地故障并选线跳闸（跳闸延迟时间可调）；自动识别系统中瞬时性故障的产生和消失，并快速启动和退出消弧线圈的补偿；自动打印出接地故障发生和消除时间、接地线路代码、是否已发送跳闸信号、接地时系统中性点电压及与其对应的电容电流、消弧线圈补偿电流等信息。控制系统实时跟踪配电网当前零序电容电流，并由此自动优化有关参数，确保接地残流限制到规定值以下。系统的相关信息可通过装置的RS-232口或RS-485口远传，适应无人值守变电站要求。系统控制器有“一控一”型和“一控二”型两种模式。“一控一”即一台系统控制器可控制一台消弧线圈；“一控二”即一台系统控制器可控制两台消弧线圈，两台消弧线圈可实现分列或并列运行，每台消弧线圈只需满足安装段容量要求即可。以此两种基本单元为基础，可实现多台消弧线圈的并联运行。b．单相接地故障检测装置（选件）配套我公司研制的DDS系列配电网接地故障智能检测装置，它采用独特的选线原理和先进的DSP技术，克服系统运行方式、接地电流小等问题的影响，通过与系统控制器的有效配合，能够正确检测出故障线路，并将选线结果远传至调度。c．跳闸箱及出口端子、压板（选件）配套我公司研制的REB系列继电器跳闸箱和相应的出口端子、跳闸压板，可以实现在选线完成后，经过延时将接地线路自动跳闸，跳闸延时可通过软件整定。配套对应线路压板，方便投退。KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料第5页KD-XH型配电网智能化快速消弧系统安装使用说明书图3－1消弧系统基本接线图（以10kV一控二方式基本接线为例）KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料第6页KD-XH型配电网智能化快速消弧系统安装使用说明书4型号说明KD–XH□□-□□□/□□–X第7页“X”为一次设备装箱壳，无为不装箱壳系统电压等级（kV）消弧线圈容量(kVA)设计序号，01代表干式，11代表油式消弧系统高短路阻抗变压器式可控电抗器系列5一般适用条件5.1、环境温度：一次设备：-30℃～+45℃；系统控制器：-25℃～+55℃5.2、空气相对湿度：日平均不超过95%，月平均不超过90%5.3、海拔高度：1000m以下5.4、大气压力：86～106kPa5.5、具有良好的接地网。注：若使用条件与以上不同时，需在订货时加以注明。6技术指标6.1、系统电压等级：6kV,10kV,35kV，66kV6.2、响应时间：≤5ms6.3、电流调节范围：0～100%额定电流6.4、电流调节方式：无级连续6.5、电容电流测量误差：≤2%6.6、接地信息记录：240次，可掉电保持6.7、控制方式：随调式KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料KD-XH型配电网智能化快速消弧系统安装使用说明书6.8、通信方式：RS-232、RS485，波特率为1200～9600bps跳线选择。6.9、通信规约：应答式，具体文本（邮件/E-mail/Fax)请与我