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CRX系列智能型消弧消谐及过电压保护装置

发布时间:2018-01-26   浏览量:1656次

智能型消弧消谐及过电压抑制装置(简称CRX)适用于3~35kV三相非直接接地电力系统中,用来对电网中出现的各种过电压进行限制,可提高电网运行的安全性和供电的可靠性。该装置可取代过去常用的消弧线圈及电压


l  产品用途

我国现有的运行规程规定,对3~35kV中性点非直接接地的电网,发生接地故障时,允许继续运行两小时,如经上级有关部门批准,还可以延长。但规程对于“单相接地故障”的概念未做明确界定,如单相接地故障为金属性接地,故障相电压降为零,其余两相的对地电压将升高至线电压UL,因而这类电网的电气设备如变压器、电压/电流互感器、断路器及电缆等的对地绝缘水平,都能满足长期承受线电压作用而不损坏的要求。但是,如果单相接地故障为弧光接地,则其过电压一般为3.15~3.5倍的相电压,在这样高的过电压持续作用下,势必造成固体绝缘的积累性损伤,在健全相形成绝缘的薄弱环节,进而发展为相间短路事故。

传统观念认为,3~35kV电网属于中压配电网,此类电网中内部过电压幅值不高,所以,危及电网绝缘安全的主要因素不是内部过电压,而是大气过电压,因而长期以来采取的过电压保护措施仅仅针对防止大气过电压,主要技术措施仅限于装设各种类型的避雷器,其保护值较高,对于内部过电压起不到限制作用。

随着电网的发展,架空线路逐步被固体绝缘的电缆线路所取代。由于固体绝缘击穿的积累效应,其内部过电压,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由此激发的铁磁谐振过电压,已成为这类电网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。弧光接地过电压会使电压互感器发生饱和,激发铁磁谐振,导致电压互感器严重过载,造成熔断器熔断或互感器烧毁。由于弧光接地过电压持续时间长,能量极易超过避雷器的承受能力,导致避雷器爆炸。

目前国内大多采用消弧线圈补偿或自动跟踪补偿式消弧线圈接地方式解决弧光接地过电压问题,其优点是:

1、降低了故障点的残流,有利于接地电弧的熄灭;

2、避免了长时间燃弧而导致相间弧光短路。

3、对于金属性接地,系统可带故障运行两小时,减少了跨步电压差。

缺点是:

1、容易产生串联谐振过电压和虚幻接地现象;

2、放大了变压器高压侧到低压侧的传递过电压;

3、使小电流选线装置灵敏度降低甚至无法选线;

4、用电感电流去抵消电容电流时,对于弧光接地时的高频分量部分无法抵消,因而不能有效地限制弧光接地过电压。

国外采取中性点直接接地的方式,国内也有少数地区电网采取了经小电阻接地的方式。虽然抑制了弧光接地过电压,但牺牲了对用户供电的可靠性。这种系统在发生单相接地时,不论负荷是否重要,一律人为增加接地电流,使断路器跳闸,扩大了停电范围和时间。由于加大了故障电流,发生弧光接地时,会加剧故障点的烧毁。

智能型消弧消谐及过电压抑制装置(以下简称CRX)是安徽昌瑞公司生产的新型消弧产品,该产品在系统发生弧光接地时,将弧光接地转化为金属性接地,彻底消除了弧光接地过电压

,考虑到柜内具有电压互感器,因而该CRX还可作为PT柜,根据用户需要可增加了消谐、PT切换等PT柜的功能,另外,还可配备内置选线。上述功能使得CRX具备了消弧、消谐、PT切换及选线的作用,由于一机多能,节约了现场宝贵的空间。


l  产品特点


正常运行时微机控制器不断检测PT提供的电压信号,一旦系统发生PT断线、单相金属接地或单相弧光接地时,PT辅助绕组(开口三角)的电压立即由低电平转为高电平,微机控制器启动中断,并根据PT二次电压的变化,判断故障类型和相别。

如果是PT单相断线故障,则装置输出开关量接点信号;如果是单相金属性接地故障,则装置输出开关量接点信号,也可根据用户要求由微机控制器向真空接触器发出动作命令;如果是单相弧光接地故障,则微机控制器向真空接触器发出动作命令,真空接触器快速动作将不稳定的弧光接地转化为稳定的金属性接地;在上述故障发生时,装置输出开关量接点信号,同时可通过RS485接口与微机监控系统实现数据远传。

对于中性点不直接接地系统加装CRX后:

1、  

在发生弧光接地时,装置内故障相的真空接触器可在30ms内合闸,将弧光接地转化为金属性接地,不仅使故障点的电弧立即熄灭,同时也彻底消除了弧光接地过电压;

2、  

本装置的保护功能不受电网大小和运行方式的影响;

3、  

装置结构简单,安装方便,适用于供、用电企业的中性点不直接接地电网。

4、  

本装置具有较高的性价比,能取代消弧线圈及其配套设备、电压互感器柜及其保护装置以及小电流接地选线装置,节约现场的安装空间。

5、  

配有小电流选线的CRX,能够迅速准确查找出单相接地故障线路,对防止事故的进一步扩大,减轻运行维护人员的工作量有重要意义。

6、  

保护功能全,装置具有消弧、消谐、PT切换、及内部与外部各类过电压保护功能,还可加配内置小电流选线;

l  型号含义

 

l  技术数据

额定电压(最高电压)(kV):6(7.2)、10(12)、35(40.5)

额定电流(A):50、63、80、100、125、160、200

额定频率(Hz):50

额定开断电流: 63kA

控制器参数:  

电源电压:AC/DC 220V±10%

通讯接口:RS485或

RS232

通讯协议:MODBUS

l  装置的一次原理接线图

装置的一次原理接线如图2所示。该图可作为本装置的图标,表示在电气一次系统接线图中。

图2


l  使用条件

1、  环境温度:-10℃ ~ +60℃

2、  大气压力:80 ~ 110 kPa

3、  空气相对湿度:90%(25℃)、50%(40℃)

4、  海拔高度:<2000m,特殊情况可达4000m。

5、  安装地点应具有防御风、雨、沙和防尘设施。

6、  使用地点不得有爆炸危险的介质,周围介质中不得含有腐蚀和破坏绝缘的导电介质或气体,不允许环境充满蒸气及含有较严重霉菌存在。


l  结构、外形及安装尺寸


整套装置为固定式开关柜,外型尺寸可根据用户要求加工,6kV(或10kV)仿GZS1柜子结构如下图所示,对6kV、10kV的柜体,考虑今后用户检修方便,宽度一般不小于1000,对于35kV柜体,宽度一般不小于1800;深度和高度可以按照与其并柜的柜体尺寸来定。图3中尺寸为6kV、10kV的柜体推荐尺寸。

图3

1.  微机控制器

微机控制器根据电压互感器提供的信号,判断故障类别(PT断线、金属接地、弧光接地)和相别,向控制室或上位机发出故障信号,当发生弧光接地时,在20ms之后向故障相真空接触器发出动作命令。

2.  高压隔离开关

用来控制装置的投运和退出,在装置需要检修或调试时,与系统隔离并形成明显的断开点。

3.  高压限流熔断器FU

在出现两相短路、由于装置内部故障或人员误接线等原因导致通过本装置两相接地短路时,可在1~2ms之内快速实现截流,并将装置退出,避免造成两相短路的后果。

4.  电压互感器PT

为系统中的保护及计量设备提供电压信号,为装置提供被保护系统的二次电压和辅助二次电压信号。若选用了我公司的专用PT,还可最大可能地避免铁磁谐振。

5. 交流快速真空接触器

在接到微机控制器的动作命令后的10ms之内故障相完成合闸动作,使弧光接地故障快速转化为金属性接地。

6.  三相组合式过电压保护器TBP

将相对地和相与相之间的各种过电压限制在设备绝缘允许的较低的水平。

7.  零序CT和接地电流表

在装置动作时,通过接地电流表可较准确地读出系统的接地电容电流。

8.  一次消谐器  CRD-XX

CRD-XX一次消谐器能够消除电压互感器产生的铁磁谐振。限制电压互感器一次绕组的激磁电流突增,防止因电压互感器一次绕组电流增加,熔断器熔断后因能量不足不能灭弧引发的母线短路事故。

装置安装在PT中性点与地之间,采用了正温度技术,利用电阻的阻尼作用,可破坏其谐振条件,使谐振消除。在正常运行状态下电阻为0,不改变PT的零序回路,因此不会影响互感器的测量精度,也不会放大中性点不平衡电压;在谐振发生时,电阻趋于∞,相当于互感器不接地,也就破坏了零序谐振回路。

9.  智能瞬时开关 PTK

  并联与一次消谐器上。正常工作时,合闸状态。当系统发生谐振过电压,控制器发出指令,PTK迅速打开,投入一次消谐器。限制过电压。


l  装置的现场安装与现场调试

1.现场安装注意事项

1.1 装置一、二次设备的现场安装工作,原则上应由用户负责。若应用户要求,我公司可以提供技术指导。

1.2 主母排对地、不同相母排之间应不小于不同相带电导体之间的最小安全距离,否则应加装相间隔板或套热缩套管。

1.3 装置中的单相避雷器TBP,在搬运和安装过程中严禁手提电缆。TBP的各相电缆之间应有一定的距离。TBP的电缆不得沿着其它相母排敷设,与不同相母排之间应有一定的距离。

1.4 装置在现场做整体耐压试验之前,应将TBP电缆从母排上断开,并切断微机控制器和真空接触器的控制电源。

1.5 在现场安装过程中,对主回路的高压限流熔断器和PT高压侧的高压熔断器等元件应小心轻放,避免损坏。

2. 装置的现场调试项目和标准

2.1 主回路、控制回路和辅助二次回路工频耐压试验

用2500V摇表测试主回路绝缘电阻不低于500MΩ,控制和辅助二次回路用2500V摇表测试绝缘电阻不低于10MΩ,方可进行工频耐压试验,加压标准与时间见表1。

2.2 TBP绝缘电阻测试和工频放电试验

安装、试验的方法及注意事项见附件2《TBP试验、接线方法和注意事项》。

2.3 高压限流熔断器FU及PT高压侧熔断器测试

用万用表电阻档测试FUR组件中的高压限流熔断器FU应导通;

用万用表电阻档测试PT高压侧熔断器应导通。

2.4 装置的传动试验及模拟试验

检查保护装置各部均正常后,检查控制器工作电源是否符合要求,若是,投入控制器工作电源,检查控制器显示是否正常;若正常,则可进行传动试验(本部分及后述部分关于控制器的部分操作可参看附录1《CRX控制器说明书》)。

传动试验完毕且设备正常时,用本公司的专用模拟测试仪,向装置施加试验电压进行PT断线、单相金属接地、单相弧光接地等模拟试验。

做PT断线、单相金属接地和单相弧光接地试验时的加压数值见下表(单位:V),同时装置相应的输出信号接点应接通。

2.5 装置的整组动作试验

装置通入工作电源,隔离开关断开时液晶屏上应有“停运”字样。

分别将各相的FU撞杆抬起模拟熔断器熔断,装置面板应显示熔断器熔断,

用装置面板上的操作按钮分别合、分各相接触器,应正常动作。

在一相真空接触器合闸时,操作另一相真空接触器令其合闸,控制器自动先分已合闸的真空接触器,再合上相应相真空接触器(设备投运后,若一相真空接触器合闸后,在其它相发生弧光接地时,其真空接触器不再合闸)。

合上主回路隔离开关,液晶屏上应有“投运”字样。

2.6 装置的投运试验

确认控制器工作正常、面板显示正确后,投入装置的隔离开关;

检查保护装置工作正常后,测量运行系统各相电压及PT开口三角电压;

断开隔离开关的辅助接点,在隔离开关合闸状态下,通过装置面板上的操作按纽将任一相真空接触器合闸,由保护装置电流表读取系统单相接地电容电流值。


l  装置的运行、维护与检修

1、装置运行中的检查项目

检查装置面板显示是否正常;

检查盘上仪表指示是否正常;

装置运行中有无异常声音。

2、装置异常运行的处理

2.1 面板显示异常

应检查PT二次回路及输出电压是否正常,PT二次熔断器是否熔断。

若上述检查未发现异常,则与本公司技术人员联系。

2.2 装置运行中有异常声音

应仔细检查辨认是电磁声音、机械震动声音还是放电声音,同时测试PT二次输出电压分析判断是铁磁谐振、绝缘不良或系统异常等引起,根据不同原因采取相应对策。

3、装置动作后的处理

3.1 装置故障报警后的处理

装置故障报警后,可先按照装置异常运行时的处理方法进行检查,若未发现异常,则与本公司技术人员联系。

3.2 装置发出PT断线信号时的检查处理

根据装置面板上显示的故障相别,检查PT高压侧熔断器是否熔断,PT一次回路是否良好。

3.3 装置发出金属接地信号时的检查处理

利用自动选线装置或人工选线,参考装置面板上提示的故障相别,选出故障线路。当故障线路被切除或故障消失后,装置自动恢复到正常工作状态。

3.4 装置真空接触器动作后的检查处理

当系统发生单相弧光接地时,故障相真空接触器合闸,此时,应做如下检查处理:

读取电流表指示的接地电流值,检查FU撞杆是否弹出,调出装置的记录数据。

根据小电流选线装置的选线结果及装置的记录数据进行处理。若故障线路暂时不具备停电条件,则可先进行转移负荷的倒闸操作,此时由于装置处于动作状态,故障点的电弧已经熄灭,非故障相的弧光接地过电压被限制在线电压的水平,不必担心系统运行的安全问题。

当故障线路被切除或故障消失后,可通过装置面板上的“复位”按纽将装置复位。

3.5 高压限流熔断器FU熔断时的处理

若高压限流熔断器FU的撞杆已经弹出则表明熔断器已经熔断,此时应做如下检查处理:

²  检查系统电容电流是否过大;

²  调阅装置的记录数据,并检查现场,看是否在装置动作时系统发生了二相异地的相继接地故障;

²  检查PT高压侧熔断器是否完好,系统是否发生了铁磁谐振。

²  若是发生了不同相的相继接地故障,或系统发生铁磁谐振,则用户可先用备品将损坏的FU更换下来,使装置恢复运行,然后通知本公司补充备品。

²  若系统电容电流过大,则应更换熔断器使其额定电流不小于系统的电容电流。

4、装置的检修

4.1 安全措施

装置检修前或装置动作后更换易损件之前,须做好下述安全措施:

²  检查真空接触器在分闸位置。

²  拉开装置的隔离开关;

²  切断装置的工作电源;

²  完成停电、验电、装设接地线等保证安全的技术措施;

²  取下PT高压侧熔断器;

²  取下高压限流熔断器FU,并用导线取代之;

²  将TBP接线断开。

4.2 装置正常检修时的检查项目

装置1~2年检查一次,或随母线等设备一同检修。正常检修时可进行如下检查试验:

装置一、二次回路的绝缘电阻测试及工频耐压试验;

TBP的绝缘电阻及工频放电电压测试;

高压限流熔断器FU的通断试验,有条件时可测试直流电阻值;

通过装置面板上的操作按纽进行传动试验。

4.3 装置故障修复后的检查

当装置更换微机控制器或更换微机控制器的部件后,应采用专用模拟测试仪进行模拟试验。

若用户暂时没有专用模拟测试仪,也可根据本装置的原理用调压器、隔离变、电压表等临时组成试验设备。

当装置更换真空接触器或更换真空接触器的部件后,应进行传动试验,有条件时真空接触器应在90%额定工作电压下做动作试验。


l  设计、检测及服务

本公司负责根据用户要求进行图纸设计及参数选择,设备组装完毕后,由专业检测人员进行二次模拟试验及一次1:1试验,检测合格后方能出厂。如用户需要,本公司可提供现场安装指导及调试服务,用户需提供必要的配合与协助。

设备正常工作时不需要维护和检修,但在受到大的故障电流冲击后必须进行仔细检查,检查熔断器是否损坏,撞杆是否弹出,检测接触器的触头是否良好。

在设备发生故障时,用户可要求我公司派遣技术人员到现场提供服务,但用户有责任提供设备的故障现象,以便我司能较好地做好出差的前期准备工作。

在遵守保管及使用要求的情况下,从投运之日起6个月或从发货之日起12个月内,产品由于质量原因而发生损坏或不能正常工作,我公司将无偿地为用户维修或更换。

我公司对设备实行终身维修,并且长期以最优惠的价格提供备品配件.