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    MXYZ全電壓監測及PT柜
     http://www.ebookgiveaways.com/product614586.html 

    1概述

    目前在6~35kV輸配電系統,過電壓防護及絕緣監測一直是一個重要課題。常規設計中,在變電站的中壓母線段上會有一臺PT避雷器柜,使用電磁式電壓互感器,用于測量三相對地電壓和監視對地絕緣等。PT高壓側接有高壓熔斷器作為保護,兩者共同安裝在專設的PT柜內,且PT的中性點直接接地。過壓保護方案使用電站型避雷器用作母線過電壓保護同樣裝在PT柜內。隨著現代電力的快速發展,這種傳統的設計存在許多局限性。運行經驗表明,電網系統內經常發生PT高壓熔斷器異常熔斷、PT設備燒毀等故障,嚴重威脅作業人員的人身安全,同時產生巨大的設備損失,甚至可能引起母線短路、主變掉閘等電網停電事故。

    研究表明,PT故障的本質原因是PT過勵磁。一方面,單相接地電弧熄滅或重燃時,線路對地電容電荷進行重新分配,此過程中將形成電磁振蕩并產生過電壓,zui高過電壓倍數可達3.5倍,從而導致PT過勵磁,我們稱其為Ⅰ類故障。頻繁間歇性孤光接地使PT過勵磁發熱,終可能引起PT固體絕緣失效。另一方面,35 kV中性點不接地系統中,在一定電網擾動條件下,如果PT被激發鐵磁諧振,鐵磁諧振將會持續相當長時間,導致PT長時間處于過勵磁狀態,終將會造成嚴重的PT故障,我們稱其為Ⅱ類故障。

    針對這些問題,本裝置結合了我公司多項已經成熟應用的原創技術:1、低殘壓母線過電壓保護,使得保護殘壓比常規避雷器降低30%,并且增加了荷電壽命。有效針對各種設備的過電壓防護,并對自身保護有脫離防暴設計。2、PT抗諧保護技術,不僅抑制諧振過電壓,并對柜內重要元器件進行限流限壓保護。3、監控裝置采用快速DSP芯片,不僅快速處理分析,并記錄電網中暫態波形,對廣泛使用的故障錄波器功能升級和擴展??傊?,本裝置取代了傳統的PT避雷器柜,為系統提供更完善的母線過電壓保護及PT保護,大大提高了系統運行的穩定可靠性。

    2 PT故障理論分析

    2.1Ⅰ類故障(鐵磁諧振)的原理

    中性點不接地系統的等值電路見圖1,PT勵磁電感與系統對地電容形成并聯諧振回路,在某些條件下將會激發鐵磁諧振現象。


    圖1中性點非有效接地系統的等值電路

    線路對地等效容抗為XC0,PT對地等效電抗為Xm,正常運行時,XC0&lt;&lt;Xm,系統不發生諧振;但在某種電網擾動的激勵作用下,PT鐵心發生飽和導致Xm減小,當XC0/Xm>0.01時,系統就可能發生鐵磁諧振。

    鐵磁諧振主要分為基波諧振、高頻諧振和分頻諧振3種形式。發生諧振時,通常兩相電壓升高,一相電壓降低,并形成“虛幻接地”現象,鐵磁諧振導致PT鐵心飽和,勵磁電流倍增。鐵磁諧振一旦被激發,持續時間較長,只有諧振條件被破壞才可能中止。

    需要指出,1/2分頻諧振區域的參數區間zui大,且危害zui為嚴重,一旦發生分頻諧振,PT鐵心將進入深度飽和,導致PT嚴重的過流、過熱故障。

    2.2Ⅱ類故障((弧光接地過電壓)的原理

    Ⅱ類故障主要由間歇性弧光接地過電壓導致,其原理見圖2。假如系統C相接地,非故障A、B相充以與線電壓對應的電容電荷;當電弧熄滅時,A、B兩相電壓恢復至相電壓,其電荷將重新分配至三相;經過半個周期后電弧重燃,電荷將再次重新分配。電弧熄滅或重燃后的電荷分配實際是一種電磁振蕩過程,能夠形成zui高可達3.5倍的過電壓。頻繁的弧光接地過電壓引起PT過勵磁,終引發PT過熱故障。


    圖2Ⅱ類故障(弧光接地過電壓)電荷分配過程示意圖

    需要指出,目前城市電纜化率不斷提高,造成系統電容電流急劇增加,如果消弧線圈容量不足,電弧可能發生多次重燃,弧光接地引起的電磁振蕩過程更加劇烈,這是PT故障多次發生的重要原因。

    故從Ⅱ類故障原理的角度考慮,我司特別推薦客戶選用“快速消弧及接地選線裝置”從根本上解決弧光接地過電壓的問題,大幅度減少PT鐵磁諧振的可能。

    3現有消諧措施的局限性

    3.1改善PT勵磁特性,提高PT勵磁特性的飽和點電壓。

    PT勵磁特性的飽和點電壓過低,在運行過程中容易進入PT鐵心飽和狀態。提高PT勵磁特性的飽和點電壓能有效提高PT抗過勵磁能力,降低PT故障率。然而目前各互感器生產商的品質差次不齊,且使用單位很少具備檢測手段,故單純靠改善勵磁特性,也很難保證其運行安全。

    3.2在PT高壓側中性點串接單相PT

    該措施在早期敞開式10 kV/35 kV系統使用過,目前應用非常少,其缺點主要有:一是破壞了PT中性點接地條件,影響PT測量精度和性能;二是單相接地或諧振時,閉口三角繞組內形成很大環流,PT負荷增加,極易引發PT過熱故障;三是PT開口三角繞組被短接后,無法發出系統單相接地信號。

    3.3 PT二次開口三角繞組接入阻尼電阻

    二次電阻阻值應滿足:R△<0.4Xm/K132(K13為PT一次繞組與開口三角繞組的變比),該電阻阻值很小(約數kΩ)。二次消諧存在兩個缺陷:一是不具備一次限流功能,因此對于Ⅱ類故障不起作用;二是電阻熱容量小,單相接地或鐵磁諧振均在開口三角繞組形成零序電壓,可能導致二次電阻長時間過熱燒毀。運行經驗表明,二次電阻發熱燒毀的案例很多,且對Ⅱ類故障無限流效果,這是二次消諧的重要缺陷。

    3.4在PT高壓側中性點側串接碳化硅電阻,增加諧振回路阻尼。

    碳化硅電阻是一種類似于氧化鋅避雷器的壓敏電阻,具有非線性伏安特性:正常運

    行條件下呈現為高阻(約百kΩ)特性;當鐵磁諧振或電荷轉移引起零序電流增加時,其阻值快速下降(幾十kΩ)。上述電阻特性存在兩個缺點:一是正常運行時阻值過大可能導致PT三相電壓不平衡;二是PT過勵磁時,阻值太小,消諧和限流功能下降,不利于抑制PT故障發生。

    4電壓監控及PT保護成套裝置

    電壓監控及PT保護成套裝置基于Ⅰ類故障(鐵磁諧振)和Ⅱ類故障((弧光接地過電壓)的理論分析,對中壓配電網的不接地和諧振接地運行方式進行各項試驗,并突破性的采用了新型保護器件,同時配置微機消諧技術作為后備保護,實現全局性消諧。提供全面的母線電壓保護及監測波功能,極大地方便了用戶對于供電系統的管理和控制。

    4.1一次原理


    圖3一次原理圖

    標注釋義:GN隔離開關、FU高壓熔斷器、PT電壓互感器、MXR新型自適應消諧器、OVP防爆型大容量低殘壓過電壓保護器、VS帶電傳感器、MXZK-L錄波型電壓智能監控器、MX-EXK微機二次消諧裝置。

    4.2基本原理

    正常運行時,智能電壓監控器實時不間斷的監測PT提供的電壓信號,一旦發生PT斷線、過壓、欠壓、低電壓、諧振、弧光接地等現象,監控器利用DSP高速、重復的數據處理能力實現傅立葉分析,通過對電壓互感器PT的二次電壓進行采集、判斷,及時準確地對系統各種狀態進行分析,判斷出系統的故障情況,液晶屏顯示故障類別,并對故障進行錄波和存儲,同時輸出相應的開關量接點信號,用于報警。裝置具有RS485或RS232接口,配有標準的Modbus通訊規約,與用戶微機監控系統實現數據遠距離通訊和數據傳送。

    4.3消諧原理

    將保護型消諧器串聯安裝在PT中性點與地之間,正常運行狀態下為低阻狀態,而PT一次繞組的阻抗為MΩ級,因此不會對PT的各項性能產生影響;當發生諧振或電荷轉移時,新型自適應消諧器因過流發熱而溫度升高,電阻快速增長,發揮良好的阻尼和限流作用。當諧振消失后,電阻隨著溫度下降,自動恢復至低阻值狀態,使得PT自動恢復至正常運行狀態。

    MXR新型自適應消諧器具有優異的“自適應”特性,即諧振能量越大,消諧時間越短;沖擊涌流越大,限流作用越強。

    微機二次消諧裝置實時采集電壓互感器PT的二次電壓,當系統發生諧振故障時,首先鑒別高頻、基頻和分頻諧振,準確判斷系統存在諧振過電壓后,消諧裝置就啟動消諧程序,發出高頻脈沖群,使在開口三角形繞組兩端的晶閘管交替過零觸發導通,使PT飽和過電壓迅速消除,達到消除諧振的目的。該裝置作為自適應消諧器的后備消諧措施,同時該消諧裝置具有可視化的人機界面和故障記錄功能。

    4.4核心技術

    4.4.1錄波型智能監控器

    (1)本裝置集電壓監測、諧波監測、故障錄波等功能一體化,可取代常規的PT柜監測儀表及保護裝置;

    (2)通過采集電壓信號,實時顯示系統的電壓和動態波形;

    (3)實時對系統的諧波含量進行監測;

    (4)可準確對PT斷線、過壓、欠壓、低電壓、諧振、弧光接地等進行判斷和分析;

    (5)運行故障追憶功能齊全,顯示近20次歷史故障記錄;

    4.4.2微機二次消諧裝置

    (1)對高頻、基頻和分頻諧振進行判斷,并顯示諧振類型;

    (2)提供可視化人機界面,界面友好易閱讀;

    (3)采用大容量雙向可控硅交替過零導通手段,實現PT快速二次消諧;

    4.4.3綜合保護型一次消諧器

    (1)結構簡單、體積小巧,安裝方便,運行可靠;

    (2)正常運行條件下,消諧器呈現低阻,不改變電壓互感器的運行工況,對互感器的測量精度不會產生影響。發生PT鐵磁諧振時,消諧器因快速呈現高阻而實現快速消諧;

    (3)能夠限制電壓互感器一次繞組的激磁電流突增,防止因電壓互感器一次繞組電流增加,熔斷器熔斷后因能量不足不能滅弧引發的母線短路事故。

    (4)新型自適應消諧器能夠實現連續快速消諧,基波諧振的消諧時間約為1.56s,分頻諧振的消諧時間約為2.1s左右,諧振過電壓幅值越大,消諧時間越短,對于電氣設備絕緣極為有利;

    (5)在3.5倍工頻過電壓作用下,消諧器能夠將PT激磁電流限制在100mA以下,不會導致因PT一次熔斷器熔斷后不能熄弧引發的母線短路事故;

    (6)針對諧波含量較大或經常發生接地故障的系統,用戶可以選配新型自適應自監測消諧器,該消諧器在完成上述功能情況下,額外增加了自檢功能,可實時對消諧器的動作情況進行監測和告警。

    4.4.4防爆型大容量低殘壓過電壓保護器

    (1)陡坡響應特性好,無截波,對保護設備無不良影響;

    (2)響應速度快,無放電時延,響應速度為納秒量級;

    (3)耐污穢,并可廣泛應用于高海拔地區;

    (4)該產品具有防爆功能;

    (5)10kV2ms方波電流可達2000A;35kV2ms方波電流可達1500A。

    (6)具有良好的低殘壓特性,保護殘壓比普通避雷器低30%以上,更可有效的保護設備的絕緣。

    4.4.5高飽和點電壓互感器

    (1)選用勵磁特性飽和點較高的互感器,鐵心不易飽和,很難激發起諧振;

    (2)采用優質硅鋼片,降低工作磁密,有效遏制zui大過電壓下互感器不飽和;

    4.5型號命名

    型號命名規則:MXYZ-電壓等級-方波電流/2ms-隔離方式-選配;

    隔離方式分:固定式隔離開關IS,隔離手車IH;

    方波電流:600、800、1000、1500、2000A;

    選配:如需要新型自適應自監測消諧器,代號為SC

    例:MXYZ-12kV-1000A/2ms-IS,即表示2ms方波電流要求是1000A,其他標配,自適應消諧器不帶自檢功能。

    4.6技術參數


    4.7技術標準

    主要依據下列標準進行設計與制造:

    GB11022-2011《高壓開關和控制設備共用技術要求》

    GB 4208-2008《外殼防護等級(IP代碼)》

    GB/T 11021-2014《電氣絕緣耐熱性和表示方法-行業標準》

    GB1208-2006《電流互感器》

    GBT 156-2007《標準電壓》

    GB3906-2006《交流金屬封閉開關設備和控制設備》

    DL T593-2015《高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求》

    4.8使用條件

    zui高氣溫+40℃

    zui低氣溫-25℃

    zui熱月月平均相對濕度不大于95%

    平均海拔≤1000米

    使用場所無酸堿腐蝕處

    污穢等級滿足防污等級Ⅱ級要求

    防護等級IP4X

    如超出以上使用條件,請與我司聯系共同商議。

    5一次接線方案和結構示意

    5.1一次主接線方案


    圖4一次接線方案

    5.2結構示意圖


    圖5結構示意圖


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