消弧线圈成套装置使用说明tk.docx
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消弧线圈成套装置使用说明tk
TK型自动补偿消弧线圈成套装置
安装使用说明书
编号：
0TK.466.8151
山东泰开电力电子有限公司
2014年6月
山东泰开
电力电子有限公司
安装使用说明书
0TK.466.8151
TK型自动补偿消弧线圈成套装置
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共16页
八、包装以及运输
8.1包装
8.2运输
资料来源
编制
校核
标准化
提出部门
审定
标记
处数shu数
更改文件号
签字
日期
消弧线圈工程部
批准
安装使用说明书
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TK型自动补偿消弧线圈成套装置
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一、产品概述
电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰及接地装置等问题有密切的关系。
国内外中压电网的运行经验表明，谐振接地即中性点经消弧线圈接地方式在供电可靠性、人身安全、设备安全和通信干扰方面，具有很好的运行特性。
为此，我国电力规程DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》和GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》规定：
3～66kV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，中性点应采用消弧线圈接地方式。
TK型自动跟踪补偿消弧线圈成套装置是在总结消弧运行经验和广泛收取用户意见的基础上，自主开发的高可靠性、稳定性，贴近用户需求的消弧线圈成套装置，已广泛应用于电力系统及工业用户。
二、原理简介
消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流IL补偿接地电容电流IC，使接地电流减小，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到熄灭电弧的目的。
当消弧线圈正确调谐时，不仅可以有效地减少产生弧光接地过电压的机率，还可以有效地抑制过电压的幅值，同时也最大限度地减小了故障点热破坏作用及接地网的电压升高等不利因素。
从发挥消弧线圈的作用上来看，脱谐度的绝对值越小越好，最好是处于全补偿状态，即调谐至谐振点上。
但是在电网正常运行时，调谐至全补偿的消弧线圈会产生危险的串联谐振过电压，这是不允许的。
如何来解决这一矛盾呢？
方法是在消弧线圈上串联阻尼电阻，从而增大电网阻尼率，使得电网正常运行时串联谐振过电压小于15%相电压，等待接地故障的发生。
当出现单相接地后，瞬间将阻尼电阻短接掉，从而实现最佳补偿。
图2.1消弧线圈接地系统发生单相接地时的等值回路
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三、装置特点与主要技术指标
3.1装置特点
✧更高的安全性
阻尼电阻串联在消弧线圈的出线侧，可有效避免系统的谐振过电压。
✧更优的电容电流测量及跟踪方法：
电流的测量精度在2%以内，并且整个测量和跟踪算法采用同一信号两次测量的比值作为基本参数，完全避免由于测量通道误差和变化带来的测量结果和跟踪的不稳定。
✧更高的可靠性
装置采用STM32F103ZET6芯片作为核心控制器，采用强弱电隔离、隔离电源、软硬件看门狗、硬件连续自检技术、光电隔离、无触点设计，保证系统的高可靠性。
✧录波功能
对单相接地发生时中性点电压和中性点电流进行录波，并支持历史数据查询和录波数据的输出。
✧控制系统模块化
控制单元最大可支持两母段。
控制单元的各功能模块均设计成独立插件，根据用户的需求进行配置。
✧操作更方便
控制器操作采用示波器设计风格，简单明了。
同时支持手动操作。
配置液晶显示触摸屏，系统运行状态一目了然。
✧更完备的历史数据记录、查询和导出
查询功能可方便地查看系统的运行状况，记录接地录波数据。
这些历史数据还可以通过USB接口方便的导出。
✧灵活的通讯方式
控制器有RS-232、RS-485串行接口及通讯组件，可作为一个子站接入各种综合自动化系统，具有遥测、遥信、遥控功能。
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✧自诊断功能
系统有自诊断功能，及时发现装置本身的异常，并告知用户。
3.2主要技术指标
✧适用电压等级6、10、35、66kV；
✧消弧线圈调节深度（补偿电流上、下限之比）2.5；
✧补偿电流分级可调，最大级数30；
✧中性点电流分辨率小于50mA；
✧补偿电流谐波含量小于1%；
✧电容电流检测精度小于2%；
✧录波采样率9600Hz；
✧对电容电流小于100A的电网，接地残流无功分量小于2A，对电容电流小于200A的电网，接地残流无功分量小于5A；
✧对接地时间大于2s的稳定接地现象，接地选线装置选线准确率100%；
✧选线路数单台最大48路；
✧一台控制器最大可以控制2台消弧线圈并联运行。
✧工作电源：
AC220V±10%50Hz或DC220V±10%、DC110V±10%；
✧电源容量：
65W。
✧机箱外形尺寸：
⏹控制单元机箱：
19”×4U×178mm（宽×高×深）。
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✧装置使用条件：
⏹环境温度：
-25℃～+55℃；（低于25度协议中需注明）
⏹湿度：
≤90%；且无导电尘埃存在；
⏹大气压力：
80～110Kpa；
⏹海拔高度不超过1000米；（高于1000米海拔需注明）
⏹安装场所：
室内不含腐蚀金属及绝缘的气体和蒸汽；
⏹无剧烈震动和强烈颠簸及地面水平度不超过5度。
3.3装置的典型配置
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
备注
1
干式消弧线圈
XHDCZ-630/10.5
台
1
2
接地变压器
DKSC-700/10.5-100/0.4
台
1
3
空气有载开关
MFKI120
台
1
可选真空有载开关
4
控制器装置
TK-XH
套
1
选线、录波功能可选
5
控制屏
PK-10
面
1
6
阻尼电阻器
RNK-10
台
1
7
电压互感器
JDZ-10
只
1
8
避雷器
HY5WZ-17/45
只
1
9
并联中电阻（含单极接触器）
套
1
推荐选用
10
单极隔离开关
GN19-12/400A
台
1
11
箱体
户内尺寸3000*2000*2400
户外尺寸3200*2200*2600
套
1
可选
12
辅材
含电缆等
套
1
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四、成套装置的组成结构及配置
成套装置由接地变压器、调匝消弧线圈、有载分接开关、自动调谐控制器、监控主机、控制屏、阻尼电阻箱及零序电流互感器等组成。
（注：
若带选线功能，可选择小电流接地选线或并联中电租选线两种选线方式）
4.1型号说明
4.2接地变压器
对于没有中性点的电网，利用接地变压器为电网提供人为的中性点。
接地变压器绕组采用Z接线方式，具有零序阻抗低、激磁阻抗大，功耗小等特点。
接地变压器可以设有次级绕组，兼作站用变压器为变电站提供动力照明电源，当接地变兼做所用变使用时，接地变的容量等于消弧线圈的容量加上所用变的容量，单独使用时，接地变的容量大于或等于消弧线圈的容量。
（如电网为星形结线方式时，成套装置接地变压器可省略）。
4.3可调消弧线圈
调匝式消弧线圈采用有载调压开关调节消弧线圈的抽头以改变电感值。
它可以在电网正常运行时，通过实时测量流过消弧线圈电流的幅值和相位变化，计算出电网当前方式下的对地电容电流，根据预先设定的最小残流值或失谐度，由控制器调节有载调压分接头，使之调节到所需要的补偿档位，在发生接地故障后，故障点的残流可以被限制在设定的范围之内。
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消弧线圈容量应主要根据系统单相接地故障时电容电流的大小来确定，并应留一定裕度。
Q=1.35ICUn/√3
式中Q——消弧线圈的容量,kV·A;
Un——系统标称电压，kV；
Ic——对地电容电流，A。
对于改造工程，Ic应以实测值为依据；对于新建工程，则应根据配电网络的规划、设计资料进行计算。
计算系数K——一般采用过补偿，K取1.35。
4.4阻尼电阻箱
为了取得最佳补偿效果，系统可能运行在临界谐振状态，为防止系统位移电压超限，需要加装阻尼电阻，阻尼电阻位于阻尼电阻箱中。
就阻尼谐振而言，串并联电阻均有效果，目前国内皆采用与消孤线圈直接串联的方法，简称高压串联法。
4.5自动调谐控制器
自动调谐控制器是成套装置的控制中心，它负责实时跟踪测量电网电容电流的变化，预先调节消弧线圈电感，实现自动跟踪调谐。
当电网发生单相接地时，切除阻尼电阻，实施补偿。
自动调谐控制器的CPU采用的是STM32F103ZET6芯片，系统稳定可靠，且高速，主频达72MHz；调理通道采用高速多路同时采样及频率自适应技术，同时对中性点电流、中性点电压、参考电压进行直接交流采样和全数字化处理，结合光电隔离技术，彻底消除谐波干扰和电磁干扰；控制单元采用模块化设计，各功能均设计成独立插件，可根据用户的不同需求组合成不同系统。
4.6控制屏
控制屏作为成套装置的一部分用于安装控制器，控制屏现场应安装在变电站主控室内。
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4.7零序电流互感器
系统如需要选线，则需要装设零序电流互感器。
五、人机界面操作
TK型自动跟踪补偿消弧线圈成套装置的配备5.7"TFT-LCD触摸屏幕显示及菜单按钮，可方便实现人机界面操作。
5.1功能键操作说明
TK型自动跟踪补偿消弧线圈成套装置监控单元提供了两个区域功能键，每个区域功能健的分布及使用说明如下：
1、【屏幕菜单主功能操作按键】区
屏幕菜单主功能包括：
查询、设定、打印、导出、手升、手降、急停共计7个主功能选项，其选择是通过触屏和对应的【数控键】实现的。
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2、【数控键】区
【数控键】区包含数字【0】～【9】、方向键【↑】、【↓】、【←】、【→】、复位键、取消键、以及确认键，用以实现参数选取、设定及确认功能。
有六个ＬＥＤ显示灯Ｌ1～Ｌ6,分别为运行灯，故障灯，1号接地指示灯，2号接地指示灯，母联指示灯，通讯指示灯。
5.2人机界面及主菜单界面
5.2.1人机界面
图5.2人机界面
5.2.2主菜单界面描述
1、主界面：
默认的显示界面，主要包含如下信息：
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✧站所名称、中性点电压（折合到一次侧的值）、中性点电流、电容电流、接地残流、脱谐度、档位等参数；有查询、设定、打印、导出功能、手升、手降、急停等。
✧显示最多2个母线段与装置连接的状态信息。
⏹运行信息：
电网和装置正常运行，若电网当前已经停运和PT断线，显示界面显示“装置退出”。
⏹接地：
发生接地故障，对应的故障灯亮。
⏹选线支路：
如有选线，将选出的接地支路进行显示。
2、查询：
✧查询功能：
测量查询、接地查询（包括：
接地线路、开始时间、结束时间等）、调档查询、清空查询。
3、设定：
按设定后，首先输入密码，然后才能设定系统设置、1号消弧设置、2号消弧设置及选线设置、选线设置等。
系统设置：
装置地址、通讯规约、波特率、日期时间、修改密码。
1、2号消弧设置:
电压等级、调节方式、测量方式、补偿方式、档位级数、档位电流、残流下限、电压阀值。
选线设置：
选线方式、线路编号、所属母线、CT变比、跳闸延时。
（1）设定档位级数为消弧线圈档位数，设置档位电流即消弧线圈的所有档位的电流。
对应调匝驱动板有拨码开关，拨码开关为二进制算法，分别为１、２、４、８、１６。
（2）测量方式：
方式1为实时计算方法，方式2为谐振电压曲线法，方式3为谐振电流曲线法。
（3）补偿方式有过补、欠补、全补；正常情况下选择过补方式。
（4）线路编号设定母段1的为1001,1002，1003等，母段2的设为2001,2002,2003等，依次论推；对应的每个支路所属母线设定为1、2。
（５） 电压等级有６ＫＶ、１０ＫＶ、３５ＫＶ、６６ＫＶ。
（6）装置地址设为01或02。
（7）调节方式有自动调节和手动调节。
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（8）波特率有1200、2400、4800、9600、19200和38400，一般情况下选择9600。
（9）CPU板中有RS232和RS485，通过短接帽选择两种方式。
（10）采集板上有U0启动电压，通过拨码开关可以设置20V、25V、30V、35V、40V。
（11）通讯规约有ＣＤＴ和ＭＯＤＢＵＳ两种。
（12）电压阀值在测量方式２和测量方式３的情况下进行设定。
4、打印：
打印主显示界面中档位、中性点电压、中性点电流、电容电流、残流、脱谐度等；装置接地消失后，打印机会自动打印。
5、导出：
从ＵＳＢ口把接地信息数据导出。
信息数据为ＴＸＴ格式。
6、急停：
装置在升降档过程中，按急停会使调档失败。
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六、现场安装与调试
6.1消弧线圈的安装要求
6.1.1消弧线圈的安装地点，应根据地区的实际电网的具体情况来决定，但要保证电网在任何运行方式下，都能满足过补偿运行的要求，并考虑系统的发展，不应将多台消弧线圈集中安装在电网的某一处，应分散安装在网络中的各个供电中心，这样不仅可以分区运行，而且在发生单相接地故障时，不致使大部分网络失去消弧线圈的补偿。
在供电网络内应尽量避免只安装一台消弧线圈运行。
6.1.2消弧线圈的外部接线是上端经刀闸与变压器中性点相联结，下端与发电厂、变电站的接地网相联结。
应当指出，并不是任何一台变压器的中性点，都能接消弧线圈，在选择装消弧线圈的变压器时，一方面要考虑和消弧线圈串联的变压器的阻抗，另一方面还要考虑因接入消弧线圈而使变压器过负荷的条件，以下几条可供参考。
6.1.2.1在Y/△接线的变压器，消弧线圈的电流是流过变压器线圈的，因变压器有一个接成三角形的线圈，无论磁路的结构如何，在这个线圈中，一定会出现抵消零序电流的环流。
所以，消弧线圈的容量，不大于该变压器额定容量的５０％时，变压器不会受到任何不利的影响。
6.1.2.2对于Y/Y/△接线的三线圈变压器，因考虑三线圈变压器的容量比，为满足变压器２h过负荷３０％的规定，则消弧线圈的容量，不得大于三线圈变压器的任一线圈的容量，一般选择消弧线圈的容量为不大于该变压器容量的1/3。
6.1.2.3对Y/Y接线的三相内铁型变压器，因考虑到受零序电压降和铁壳损失的限制，一般消弧线圈的容量，不宜大于变压器额定容量的２０％。
6.1.2.4Y/Y接线的单相变压器组或外铁型三相变压器，因其零序阻抗很大，不应将消弧线圈接在这种变压器的中性点上。
6.2现场安装
根据厂家提供的技术图纸和实际情况，制定完整的施工图纸，并严格按照施工图纸进行接线。
制定现场施工图和现场安装时应注意以下问题：
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✧开关柜过流保护的整定或熔断器柜的选型按照与接地变压器同容量的变压器整定方法处理；
✧接地变压器、消弧线圈和电阻箱要就近放置，且它们之间的连线全部用铜排或铝排；
✧阻尼箱的接地端与大地必须可靠连接；
✧如有选线，保证各个支路的零序CT的极性一致；
✧一个开关下引出两条出线时，若其末端不连在一起，应作为两条线路处理；
✧一个开关下引出两条出线时，若其末端连在一起，按一条线路处理；
6.3现场调试
装置安装接线完毕，正式投入运行前，要进行现场调试，步骤如下：
1、检查线路
a、查看系统一次侧接线，确认连线正确无误；
b、查看阻尼箱内接线，确认无误；
c、查看屏内接线，确认无误。
2、投运前控制器检测
a、给控制屏送电
b、更新配置文件
将该站的配置文件用触摸屏和数控键更新，更新完毕后，查看配置，确认已经更新。
c、手动调档测试
给有载开关电源（AC220V）送电，将调档方式设置为手动，从最低档上调档位，一直到最高档，然后下调档位，一直到最低档，确认档位调节无误，然后调档方式设为自动。
3、投运前投切阻尼电阻检测
a、给阻尼箱（DC220V、AC220V）送电
b、电压回路切电阻检测
将屏内与PT柜及中性点电压信号线断开，给消弧控制器U0输入端加35V电压，查看确认阻尼回路可控硅是否动作，电压信号消失后可控硅是否断开。
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4、试投运
a、将各相应控制开关（PT、中性点电压、有载开关电源、阻尼箱电源等）合上，并确认消弧控制器运行在自动调档方式；
b、将消弧线圈的隔离开关合上；
c、将消弧线圈断路器闭合；
d、查看消弧一次、二次有无异常现象，如有异常马上停运；
e、消弧控制器运行情况查看：
中性点电压显示相应的数值；
有载开关开始调档，正确的检测出电容电流，消弧线圈根据残流下限设置停在合适的档位；
f、接地试验（如条件允许时）；
5、正式投运
试运行没有异常现象发生，就可以转入正式运行。
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七、装置定检维护
7.1定检维护项目
装置的运行应有专人负责，其他人员请勿进行参数设定，操作人员应熟知控制器的使用方法，每次操作应有记录。
各参数经研究设定后应有记录，记录设定时间，设定值等，以便将来检查。
设定了参数若非需要请勿频繁变动。
运行中阻尼电阻控制器的电源必须保持接通，以保证阻尼电阻能可靠投切。
调匝消弧线圈每调一档需要10秒，在调档未完成前勿再次调节档位。
如监控界面发生异常，可尝试重新启动控制器。
对整套装置应定期进行检查，内容包括：
✧交、直流电源检查，观察电源是否正常；
✧显示参数检查，对比参数设定记录，看是否有变化；
✧若消弧线圈在最大补偿电流档位运行，说明消弧线圈容量不能满足要求，应报有关部门及时处理；
✧中性点位移电压是否超过15%相电压，档位输入是否正常；
✧阻尼电阻、消弧线圈、接地变有无异常；
✧动作检查，手动调节档位，检验动作是否正常，自动调节是否正常。
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8、吊装及运输
8.1吊装
8.1.1组合共箱式装置或分立式装置中的箱体组件不应采用叉车搬运。
户内安装可采用钢管垫底滚推的方法将产品就位，户外安装应使用吊机吊装就位。
8.1.2吊装应按有关起重安全规程进行，并应根据装置铭牌标称重量选择合适起吊设备。
8.1.3组合共箱式装置，采用底起吊方式，应采用专用吊具，以避免碰坏顶盖，严禁吊装柜体吊环。
有包装箱的接地装置在起吊时，应在包装箱的四下角垫木有起吊标志处挂钢丝绳起吊。
8.1.4装置在起吊时应保证起吊钢丝绳之间夹角不大于60°，同时应保证装置平稳起落。
8.2运输
8.2.1装置运输过程中，其倾斜度应不大于30°。
8.2.2对于震动易损的元件，如熔芯、侧装绝缘子等，长途运输前可拆下，单独采用防震包装，运输到后再安装。
8.2.3组合共箱式装置或分立式装置中的箱体组件在运输时，应按其使用正常位置放置，且一定将其底座或包装底盘与运输工具之间牢固绑扎好，运输过程中不允许有移动和明显摇晃现象。
除箱体的底座、挂钩及顶部吊环外，不允许绑拉箱体的其它部位。
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