一、產(chǎn)品概述

電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性的技術(shù)問(wèn)題，它與系統(tǒng)的供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全、絕緣水平、過(guò)電壓保護(hù)、繼電保護(hù)、通信干擾及接地裝置等問(wèn)題有密切的關(guān)系。國(guó)內(nèi)外中壓電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，諧振接地即中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式在供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全和通信干擾方面，具有很好的運(yùn)行特性。為此，我國(guó)電力規(guī)程DL/T620-1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》和GB50169-92《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定：3～66kV系統(tǒng)的單相接地故障電容電流超過(guò)10A時(shí)，中性點(diǎn)應(yīng)采用消弧線圈接地方式。

MDT-XHK系列自跟蹤補(bǔ)償消弧線圈成套裝置是明電通電氣在總結(jié)十幾年消弧運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和廣泛收取用戶意見的基礎(chǔ)上，自主開發(fā)的高可靠性、穩(wěn)定性，貼近用戶需求的新一代控制器，能夠?qū)ο【�圈進(jìn)行有效調(diào)節(jié)和自動(dòng)跟蹤，已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)及工業(yè)用戶。

二、原理簡(jiǎn)介

消弧線圈的作用是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，提供一電感電流I_L接地電容電流I_C，使接地電流減小，也使得故障相接地電弧兩端的恢復(fù)電壓速度降低，達(dá)到熄滅電弧的目的。當(dāng)消弧線圈正確調(diào)諧時(shí)，不僅可以有效地減少產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓的機(jī)率，還可以有效地抑制過(guò)電壓的幅值，同時(shí)也最大限度地減小了故障點(diǎn)熱破壞作用及接地網(wǎng)的電壓升高等。從發(fā)揮消弧線圈的作用上來(lái)看，脫諧度的絕對(duì)值越小越好，最好是處于全補(bǔ)償狀態(tài)，即調(diào)諧至諧振點(diǎn)上。但是在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)諧至全補(bǔ)償?shù)南【�圈會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的串聯(lián)諧振過(guò)電壓，這是不允許的。如何來(lái)解決這一矛盾呢？方法是在消弧線圈上串聯(lián)阻尼電阻，從而增大電網(wǎng)阻尼率，使得電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)串聯(lián)諧振過(guò)電壓小于15%相電壓，等待接地故障的發(fā)生。當(dāng)出現(xiàn)單相接地后，瞬間將阻尼電阻短接掉，從而實(shí)現(xiàn)最佳補(bǔ)償。

圖2.1 消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的等值回路

三、裝置特點(diǎn)與主要技術(shù)指標(biāo)

3.1 裝置特點(diǎn)

? 更高的安全性

阻尼電阻安裝在消弧線圈的二次側(cè)，采用可控硅投切阻尼電阻，完全避免上一代產(chǎn)品存在的重大安全隱患。

? 更好的阻尼效果

對(duì)電網(wǎng)電容電流自動(dòng)調(diào)諧過(guò)程中，阻尼隨線圈匝數(shù)正比改變，阻尼率恒定不變，始終處于最佳阻尼效果。避免上一代產(chǎn)品阻尼效果不穩(wěn)定的缺陷。

? 更優(yōu)的電容電流測(cè)量及跟蹤方法：

電流的測(cè)量精度在2%以內(nèi)，并且整個(gè)測(cè)量和跟蹤算法采用同一信號(hào)兩次測(cè)量的比值作為基本參數(shù)，完全避免由于測(cè)量通道誤差和變化帶來(lái)的測(cè)量結(jié)果和跟蹤的不穩(wěn)定。

? 更高的可靠性

套裝置采用PC104+DSP雙CPU結(jié)構(gòu)作為核心控制器，采用強(qiáng)弱電隔離、隔離電源、軟硬件看門狗、硬件連續(xù)自檢技術(shù)、光電隔離、無(wú)觸點(diǎn)設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)的高可靠性。

? 錄波功能

對(duì)單相接地發(fā)生時(shí)中性點(diǎn)電壓和中性點(diǎn)電流進(jìn)行錄波，并支持歷史數(shù)據(jù)查詢和分析，包括錄波波形的顯示、錄波數(shù)據(jù)的輸出。

? 控制系統(tǒng)模塊化

監(jiān)控單元和控制單元分開，監(jiān)控單元最大可支持四母段。控制單元的各功能模塊均設(shè)計(jì)成獨(dú)立插件，根據(jù)用戶的需求進(jìn)行配置。

? 平滑升級(jí)

監(jiān)控單元和一臺(tái)或多臺(tái)控制單元之間采用CAN總線通信方式進(jìn)行連接，完全支持控制系統(tǒng)的平滑升級(jí)。

? 操作更方便

控制器操作采用示波器設(shè)計(jì)風(fēng)格，簡(jiǎn)單明了。同時(shí)支持手動(dòng)操作。用戶界面為WINDOWS風(fēng)格，配置、查詢?cè)邳c(diǎn)擊間完成。配置8” 彩色液晶顯示屏，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)一目了然。

? 更完備的歷史數(shù)據(jù)記錄、查詢和導(dǎo)出

監(jiān)控界面設(shè)有運(yùn)行日志、控制參數(shù)和控制方式數(shù)據(jù)庫(kù)、接地及錄波數(shù)據(jù)庫(kù)，可方便地查看系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，設(shè)置控制參數(shù)和修改運(yùn)行方式，分析接地錄波數(shù)據(jù)。這些歷史數(shù)據(jù)還可以通過(guò)USB接口方便的導(dǎo)出。

? 靈活的通訊方式

控制器有RS-232、RS-422、RS-485 串行接口及通訊組件，可作為一個(gè)子站接入各種綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，具有遙測(cè)、遙信、遙控功能。

? 自診斷功能

系統(tǒng)有自診斷功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置本身的異常，并告知用戶。

3.2 主要技術(shù)指標(biāo)

? 適用電壓等級(jí)6、10、35、66kV；

? 消弧線圈調(diào)節(jié)深度（補(bǔ)償電流上、下限之比）2.5；

? 補(bǔ)償電流分級(jí)可調(diào)，最大級(jí)數(shù)30；

? 中性點(diǎn)電流分辨率小于50mA；

? 補(bǔ)償電流諧波含量小于1%；

? 電容電流檢測(cè)精度小于2%；

? 錄波采樣率10kHz；

? 對(duì)電容電流小于100A的電網(wǎng)，接地殘流無(wú)功分量小于2A，對(duì)電容電流小于200A的電網(wǎng)，接地殘流無(wú)功分量小于4A；

? 對(duì)接地時(shí)間大于2s的穩(wěn)定接地現(xiàn)象，接地選線裝置選線準(zhǔn)確率100%；

? 選線路數(shù)單臺(tái)最大32路；

? 最大可以控制4臺(tái)消弧線圈并聯(lián)運(yùn)行。

? 工作電源：

AC220V±10%  50Hz或DC220V±10%、DC110V±10%；

? 電源容量： 118W。 

? 機(jī)箱外形尺寸：

n 監(jiān)控單元機(jī)箱：19”×4U×163mm（寬×高×深）；

n 控制單元機(jī)箱：19”×4U×178mm（寬×高×深）。

? 裝置使用條件：

n 環(huán)境溫度：-40℃～+55℃；

n 濕    度：≤90%；且無(wú)導(dǎo)電塵埃存在；

n 大氣壓力：80～110Kpa；

n 海拔高度一般不超過(guò)2500米；超過(guò)2500米的，需對(duì)裝置進(jìn)行必要的技術(shù)處理；

n 安裝場(chǎng)所：室內(nèi)不含腐蝕金屬及絕緣的氣體和蒸汽；

n 無(wú)劇烈震動(dòng)和強(qiáng)烈顛簸及地面水平度不超過(guò)5度。

四、組成結(jié)構(gòu)及配置

成套裝置由接地變壓器、帶二次繞組調(diào)匝消弧線圈、有載分接開關(guān)、自動(dòng)調(diào)諧控制器、監(jiān)控主機(jī)、控制屏、阻尼電阻箱及零序電流互感器等組成。

4.1 接地變壓器

對(duì)于沒有中性點(diǎn)的電網(wǎng)，利用接地變壓器為電網(wǎng)提供人為的中性點(diǎn)。接地變壓器繞組采用Z接線方式，具有零序阻抗低、激磁阻抗大，功耗小等特點(diǎn)。接地變壓器可以設(shè)有次級(jí)繞組，兼作站用變壓器為變電站提供動(dòng)力照明電源。（如電網(wǎng)為星形結(jié)線方式時(shí)，成套裝置接地變壓器可省略）。

4.2可調(diào)消弧線圈

消弧線圈是帶若干個(gè)分接頭的電感線圈，通過(guò)有載開關(guān)調(diào)節(jié)接入分接頭的位置來(lái)改變補(bǔ)償電流的大小。消弧線圈帶有二次繞組，以接入阻尼電阻。

4.3阻尼電阻箱

為了取得最佳補(bǔ)償效果，系統(tǒng)可能運(yùn)行在臨界諧振狀態(tài)，為防止系統(tǒng)位移電壓超限，需要加裝阻尼電阻，阻尼電阻位于阻尼電阻箱中。就阻尼諧振而言，串并聯(lián)電阻均有效果，目前國(guó)內(nèi)皆采用與消孤線圈直接串聯(lián)的方法，簡(jiǎn)稱高壓串聯(lián)法。這種方法的不足之處是，在電網(wǎng)接地和接地消失的暫態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，阻尼電阻承受過(guò)電壓和過(guò)電流，要求阻尼電阻的主絕緣和匝間絕緣應(yīng)有一定的強(qiáng)度和足夠的熱容量。制造工藝稍有不慎，可能導(dǎo)致?lián)p壞。另外，由于電阻阻值不變，隨著消弧線圈的檔位不同，故電網(wǎng)的阻尼率也是不同的。為此采用消弧線圈二次繞組并電阻的方法，其優(yōu)點(diǎn)是安全可靠，電網(wǎng)恒阻尼率。

4.4自動(dòng)調(diào)諧控制器（下位機(jī)）

自動(dòng)調(diào)諧控制器是成套裝置的控制中心，它負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量電網(wǎng)電容電流的變化，預(yù)先調(diào)節(jié)消弧線圈電感，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤調(diào)諧。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，切除阻尼電阻，實(shí)施補(bǔ)償。

自動(dòng)調(diào)諧控制器的CPU采用的是TI公司的快速DSP芯片，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，且高速，主頻達(dá)150MHz；調(diào)理通道采用高速多路同時(shí)采樣及頻率自適應(yīng)技術(shù)，同時(shí)對(duì)中性點(diǎn)電流、中性點(diǎn)電壓、參考電壓進(jìn)行直接交流采樣和全數(shù)字化處理，結(jié)合光電隔離技術(shù)，徹底消除諧波干擾和電磁干擾；控制單元采用模塊化設(shè)計(jì)，各功能均設(shè)計(jì)成獨(dú)立插件，可根據(jù)用戶的不同需求組合成不同系統(tǒng)。

4.5 監(jiān)控主機(jī)（上位機(jī)）

監(jiān)控主機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)接口，它負(fù)責(zé)將自動(dòng)調(diào)諧控制器計(jì)算出的電容電流、當(dāng)前的檔位信息、接地報(bào)警信息、錄波波形及當(dāng)前消弧系統(tǒng)的運(yùn)行狀況等相關(guān)信息顯示給用戶，同時(shí)用戶可以根據(jù)當(dāng)前實(shí)際情況設(shè)置系統(tǒng)配置。

監(jiān)控單元采用8.4” 彩色液晶顯示器 ，具有優(yōu)良的人機(jī)界面，操作直觀、簡(jiǎn)單、方便。監(jiān)控界面設(shè)有控制參數(shù)和控制方式數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，可方便地設(shè)置控制參數(shù)和修改運(yùn)行方式�？稍诳刂破鲗�(duì)消弧線圈進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的同時(shí)分析歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的大量歷史數(shù)據(jù)。

4.6 控制屏

控制屏作為成套裝置的一部分用于安裝控制器，控制屏現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)安裝在變電站主控室內(nèi)。

4.7 零序電流互感器

系統(tǒng)如需要選線，則需要裝設(shè)零序電流互感器。

五、人機(jī)界面操作

MDT-XHK系列具有恒定阻尼率的調(diào)匝式尼自跟蹤消弧補(bǔ)償成套裝置的監(jiān)控單元配備8.4"TFT-LCD大屏幕顯示及菜單按鈕，可方便實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面操作。