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读.docx
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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读.docx
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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读
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:
3-10kV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-25℃—45℃
✧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0—30A
✧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(<10Ω),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5~25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:
C2:
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Xl=Xc),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,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:
2360×800×600和2260×800×600(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、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RS-232、RS-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:
外加信号法≤±1.5%
幅值法、相位法≤±2%
5.2残流设定范围:
-10A~+10A
5.3 位移电压:
OV-系统相电压,测量误差≤2%
5.4 位移电流幅值:
0-5A(或10A),测量误差≤±2%
5.5 位移电流相位:
0-360°,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:
0-40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。
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,可实现消弧线圈在手动状态的有载调节。
将控制器设定为自动状态时,可实现消弧线圈自控运行。
8.10 母联功能
两台或两台以上的消弧线圈可并列运行。
8.11 报警功能
8.11.1 单相接地报警:
当中性点位移电压超过相电压的20%时,控制器显示屏单相接地旁的图形由虚变实,同时发出报警信号。
8.11.2 调档失败报警:
当控制器自动升或降指令发出后,在20秒内有载开关无动作或动作不到位,控制器显示屏调档失败旁的图形由虚变实,同时发出报警信号。
6.8.11.3 位移过限告警:
当中性点位移电压超过相电压的15%时,控制器显示屏上位移过限旁的图形由虚变实。
8.11.4 容量不适告警:
如果由于系统电容电流过大,使所配消弧线圈不能满足补偿电流需要时,控制器显示屏上容量不适旁的图形由虚变实。
8.11.5 交流或直流失压报警
8.11 通讯功能:
RS232或RS485串行口及硬接点
8.12对时功能
8.13录波功能
8.14接地/断线判别功能
8.15消谐功能
九、控制器操作方法
9.1前面板布置:
见图八
图八前面板
9.2 后面板布置:
见图九
图九后面板
9.3 操作说明
9.3.1 检查接线、插板等是否正确。
9.3.2将“自动”开关拨至“分”状态。
9.3.3 开机
打开控制器前面板上电源开关,待装置自检和初始化完成后,屏幕进入主画面如图十所示。
据主界面下方提示:
按“◄”键进入参数设定界面,按“回车”键进入接地信息界面。
正常运行显示信息如图十:
图十运行画面
位移电压:
系统中性点即消弧线圈首端对地电压。
电感电流:
消弧线圈处于目前档位时,能补偿的电流,IL=U相/XL,IL表示电感电流,U相表示相电压,XL为消弧线圈所在档位感抗。
电容电流:
系统发生金属性接地时,流过接地点的电容电流,Ic=U相/Xc,该值为控制器通过多种方法测量计算所得值。
残流:
电感电流与电容电流之差。
容量不适:
当控制器测量计算出系统电容电流小于消弧线圈第一档电感电流或者大于消弧线圈最大档电感电流时,本报警信号由“空心”变“实心”。
新站刚投运电容电流较小或老站线路较长,电容电流较大时,常出现本报警信号,表示消弧线圈容量不适合系统容流范围。
位移过限:
当位移电压高于15%系统相电压时,显示本报警信号。
主调状态:
系统并联运行时,1号控制器设为主调,2号控制器设为副调,当系统容流发生变化时,主调机优先调整,副调机不调档。
9.3.4参数设定
9.3.4.1、密码设定:
按“▲”键三次,显示为3时,按“►”键进入下一屏。
9.3.4.2、参数设定:
在参数设定屏,按“►”键移动光标,选择所需设定参数,使要设定的参数处于反显状态。
选好后按“回车”键,使屏幕右下脚的增量显示到合适的数,然后通过按“▲”键或“▼”键据选定的增量增加或减少,反复操作,直到参数设定完为止。
同时按下“►”和“回车”键返回上一参数,按“◄”键进入下一屏。
如图十一,画面显示信息如下:
系统电压:
105表示10kV系统,63表示6kV系统,385表示35kV系统。
主调设定:
单机运行时,设为1,并联运行时,其中一台为主机,设为1,其他为副机,设为2
最小残流:
系统调档时,需调整残流至比本设定值大为止,该值用于调整系统脱谐度,一般设为1,最大不超过5。
起调设置:
位移电压变化量最小值(幅计法)或相位变化量最小值(幅相法),超过此值则启动调档。
该值一般设为最大位移电压的40%。
频调闭锁:
控制器每小时允许启动调档次数,超过本设定次数,不启动调档,该值一般设为5
投运上限:
位移电压最小值为多少时,认为消弧线圈已投运,该值一般设为1~5V。
起调延时:
防止扰动,达到起调设定值的稳定时间,至少为5s,一般整定为100~300s。
修正系数:
外加信号法时修正通道值。
图十一参数设定画面
本屏参数设定完成后,按“◄”键进入下一屏,若是调容式,则进入电容组参数设置屏,若是调匝式,则进入消弧线圈各档位感抗设定屏,如图十二,画面显示信息如下:
线圈感抗:
对于调容式,指电容器组短接后,一次线圈纯感抗。
绕组变比:
调容式一次线圈和二次线圈额定电压比。
电容C1~C5:
电容器各组电容值,单位:
μF。
短路阻抗:
调容式消弧线圈低压短路,高压加电压,当短路电流达到额定值Ih时,高压侧所加电压值Ud与Ih的比值。
图十二电容器组参数设置(针对调容式)
本屏参数设定完成后,继续按“◄”键进入选线设置屏,包括线路编号设置和线路零序互感器变比设置,按“◄”可以进行翻页设置。
如图十三。
图十三选线设置
9.3.4.3、调试屏设定:
调试屏一中的“调整时间”部分:
当设定为“2”时,显示当前年、月、日、时、分、秒,且可对其可进行修改,修改方法同参数设定部分;修改后当设定为“1”时,对所做的修改确认。
调试屏一中的U0、I0及Iz调试部分:
是出厂调试人员为校对回路所做的工作。
调试屏二是为调试人员配做的观察屏,可观察各种采集参数是否正常。
按“►”键进入下一屏。
图十四调试屏
9.3.4.4、确定屏
在本屏按“◄”键是对前面所做的各种设定不保存。
按“►”键是对前面所做的各种设定保存。
9.3.5 并列运行的操作
当两段母线并列运行时,如没有母联辅助接点引入,应将控制器上的母联开关打到“合”的位置;如有母联辅助接点引入时,应将控制器上的母联开关打到“分”的位置。
当两段母线并列运行时,应将一台控制器设为主机,另一台设为从机。
首先主机测量调整,当主机容量不够时,通过双机通讯通知从机调整,从机调整到位后再通知主机重新调整到合适的档位。
对于多台消弧线圈联机或两台一控一系统相距较远,无法通过串口传送数据时,系统联机采用单独运行方式,各系统通过设置不同的稳定延时,自动判断其他消弧线圈的动作,此时各台消弧线圈计算的电容电流为其他消弧线圈补偿后的电容电流。
9.3.6 手动、自动操作
当需手动运行时,将“自动”开关打到“分”状态,点动“升”或“降”微动按键即可进行手动升或降操作;当需自动运行时,将“自动”开关打到“合”状态即可。
9.3.7 打印。
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