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GEXHQ系列消弧线圈自动补偿及接地选线成套装置


前言


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 ,3~10kV电缆线路构成的系统,当单相接地故障电流大于30A时、中性点应装设消弧线.系 统中性点装设消弧线圈的主要作用是:1)补偿系统的电容电流.减少故障点的接地电流值:2) 减缓电弧熄灭时故障点恢复电压的上升速度。

当电网中性点采用经过消弧线接地时、在发生单相接地故障后、消弧线产生电感电流以补偿 电网的对地电容电流,使故障点残流减小电弧自熄,大大提高了电网供电可靠性.

我国国民经济的持续发展,电网规模越来越大,特别是电缆在配电网中的大量使用,系统电容电流 大幅度増长、接地电弧就不能自行熄灭.严重的威胁若安全生产.传统的老式消弧线不能在线实时 监测系统电容电流的化•只能通过人工的计算来调节需要补偿的电感量•存在若误差大,调节不 便补偿效果差等不可避免的缺点,因此被逐渐淘汰.近几年国内研制生产了多种形式的自动跟踪补 偿消弧线圏、基本解决了上述问题、但也有不足之处:如调气隙式是用电动机带动传动机构' 其调节 速度较慢,且振动和噪声比较大;调励磁式二次系统电源结构复杂,可靠性不高,并且上述消弧线 调节范围均较窄•一股只能达到消弧线最大电流的30% ~ 100%.不能进行全范围调节.

随着大功率晶闸管的快速发展' 晶闸管的单管容量及其断态可重复反相电压都大大提高,且性能 穏定.而成本降低用晶闸管替代机械开关构成调装置的价位己达到用户可以接受的程度为此, 我公司采用晶闸管(或真空开关)•来投切消弧线圏二次侧电容器组、由折算到一次侧的容抗产生可 调的容性电流、由于该容性电流与消弧线的电感电流方向相反即呈相减关系,因而通过调节控制 消弧线二次侧电容器组,就可以最终控制接地电流,使接地电流限制在一定范围内•电弧可以自行 熄灭.,

为妥善解决两台消弧线并列运行中、配合调节不协调,电容电流的測星不准确、出现一台负载 重,另一台负载很轻的不合理运行状态•我公司采用一台控制控制两台消弧线的自动潤技术, 从算法上解决了两台消弧线并列运行中电容电流的测量问题在调节过程中•两台消弧线配合 调节,合理分配负.保证了整个系统运行的平衡

本装置调谐速度快、调节范围宽,具有阶梯.线性调节特性、无谐波污染,可靠性高、而损耗和 噪声小,提高了电网运行的安全性和供电质量.可适用于6 - 66kV电压等级配电网的电容电流补偿, 在电力系统的变电站或发电厂己经得到了广泛的应用、在矿山.石化等企业供电系统的应用也越来 越广泛.对提高系统供电可靠性及安全运行有明显的效果


一、消弧线圈调节原理


1.调容式消弧线

容式消弧线圈设有两个绕组其中L1为消弧线圈主绕组,L2为二次绕组.二次绕组连接电容器组 C1~C5.由于感性电流和容性电流的相位相差180。,两者可以进行算术运算,因此可通过投、切电容 器来改变消孤线圈的电感电流从而实现对系统电容电流进行补偿。

2.调匝式消弧线圏

匝式消弧线圈根据电感量等分原理,设置多个抽头、每一个抽头对应一个电感值.通过有载开关 短截公共端和抽头改变消弧线感抗,调节电感电流大小、对系统电容电流进行补偿为自动调谐创造 条件,调流范围一般1/3调至1,必要时可做到1/4调到1,根据消弧线的容量及调流范围,有载开关 为9-15档(干式可调到25档、具体根据消弧线圈的容量和用户的需求).


二、引用标准


DL/T620 1997       《交流电气装賞的过电压保护和绝缘配合》

GB/T 10288-2008       《干式电力变压器技术参数和要求》

GB/T 10229-1988       《电抗器》

GB1094. 1 - 5           《电力变压器》

GB311. 1 ~ 6           《高压输变电设备的绝缘配合》

GB/T 11022-1999    《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》

I EC 60214-1:2003       《有载分接开关》

国家电网公司输变电设备技术管理规范[2005]10kV-66kV消弧线圏装菁技术标准


三、成套装置的简介

1适用领域

GEXHQ系列成套装置可广泛应用于电力系统变电站、发电厂以及煤矿、钢铁、冶金、化工等大型厂矿企业 的6kV - 66kV供电系统中.

国家电网公司输变电设备技术管理规范(2005l«10kV - 66kV消弧线圈装置技术标准》

2功能特点

一台控制器同时控制两台消弧线圈单独或并列运行:

的补偿电流在0 ~ io(n额定电流范围内分级调节;

无传动、转动机构,噪声低无谐波污染•维护简单:

可以同我公司生产的小电流设备协同工作,配上小电流接地选线装置时,若单相接地故障不是瞬时性 的,可准确选故障出线;

采用模块化的标准设计' 安装.调试.维护简便:

本产品选用的DSP1C微处理器,计算速度快' 可靠性高,抗干扰能力强:

全中文液晶显示.汉字菜单揉作简单 现场参数设置.调试方便快捷;

可保存16次的接地故障信息(掉电保持),并可随时查询、也可通过装置面板的微型打印机输

配有RS-232C. RS-485远动接口.适用于无人值班变电站或综合自动化设备

投运后,本机基本上不需要维护.

3    使用环境条件

海拔高度不超过2000米;

环境渴度:-5C~5OC;

大汽压力:80 - 110kPa;

空气相对湿度:90% ( 25C) . 50% ( 40C ):

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

汽及含有严重笛菌存在

装置安装地点应具有防御风.雨、沙和防尘设施

4技术指标

适用电压等级:6kV、10kV, 35kV、66kV;

调节最大级数调容32级调匝15级;

电容电流测量误差<2%;

单相接地故障时残流< 5A (与接地残流设定值有关> ;

单相接地故障时补偿电网脱度<10^ (与接地残流设定值有关);

可选配小电流接地选线功能;

手动/自动方式切换功能.

5成套装置构成

 主要由下列元器件组成:

Z型接地变压器(当系统有中性点引出时可不用):

消弧线圈(此处指调容式消弧线圏.设有二次调节统组): 电容补偿柜;

阻尼电阻(预调时):

消弧线补偿控制器;

中心控制屏;

小电流接地选线装置,


5. 1接地变压器

5. 1. 1选型说明

5. 1. 2工作原理

接地变压器釆用Z型接线(或者称曲折型接线),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、因而Z型接地变压器的零序阻抗很小(一般小于10Q).空载损耗低,变压器容量可以利用90*以 上.而普通变压器零序阻抗要大很多•消弧线圈容星一般不应超过变压器容量的20乱一股系统不平衡电压较大 时,Z型变压器的三相统蛆做成平衡式就可以满足测量需要.当系统不平衡电压较小时(例如全电缆网络)• Z 型变压器的中性点要做出30V- 70V的不平衡电压以满足测量需要

接地变压器除可带消线圈外、也可带二次负载,代替站用变在帯二次负载时,接地变压器的容金应为消弧线 圈容豆与二次负载容量之和.

对于35kV、66同配电网、变压器绕组通常采用Y接法、有中性点引出就不要使用接地变压器对于6kV. 10kV配电网•压器绕组通常采用△接法,无中性点引出,这就需要用接地变压器引出中性点.接地变压器的作 用就是在系统为△型接线或Y型接线中性点未引出时,用于引出中性点以连接消弧线

5. 1. 3主要技术参数

系统电压:6. 3 kV、10. 5 kV、35kV、66 kV

中性点电流:10- 250 (A)

额定容量:50 - 2500 ( kVA )

額定频率:50Hz

相数:3相

连结组标号:ZN (无二次绕组)• ZN. yn1. Zn, yn11 (有二次绕组) 一次电压分接:,5供或±2x2.5% 绝缘介质及耐热等级:全绝缘F级

1B升限值: 冷却方式: 防护等级: 泄漏比距: 噪音(2m) 安装方式:

100K

AN (空气自冷)、AF (强迫风冷) IP00 (无外)、IP20、 2. 5cm/kV

:小于60分贝

户内、户外

执行标准为:GB10229. IEC289

绝缘水平:


系统电压
设备最高电压kV
(有效值)
額定短时工 频耐受电压
kV
额定雷电冲击电压kV
(有效值)
6kV
7.2kV
25kV
Imin 60kV
10kV
12kV
35kV
Imin 75kV
35kV
40. 5kV
85kV
Imin 200kV



5. 1. 4油浸式接地变压器

油浸接地变选型表


型号
额定电流
外型尺寸(mm) (LXBXH)
轨距(AXA1)
GE JDS-140-6
39
1200X800X1250
400X400
GE JDS-230-6
63
1450X860X1410
660X520
GE JDS-300-6
83
1597X1090X1420
660X660
GE JDS-350-6
96
1597X1090X1420
660X660
GE JDS-430-6
118
1610X1130X1480
660X660
GE JDS-500-6
138
1700X1200X1540
820X820
GE JDS-530-6
146
1700X1200X1540
820X820
GE JDS-600-6
165
1780X1260X1670
820X820
GE JDS-625-6
172
1780X1260X1670
820X820
GE JDS-690-6
190
1800X1280X1700
820X820
GE JDS-750-6
207
1820X1301X1740
820X820
GE JDS-215-10
35
1450X860X1410
660X520
GE JDS-315-10
52
1597X1090X1410
660X660
GE JDS-440-10
73
1601X1130X1480
660X660
GE JDS-565-10
93
1700X1200X1540
820X820
GE JDS-690-10
114
1780X1260X1670
820X820
GE JDS-815-10
134
1820X1301X1740
820X820
GE JDS-1000-10
165
1940X1460X1810
820X820
GE JDS-1125-10
186
2000X1520X1890
820X820
GE JDS-1250-10
206
2040X1580X1950
820X820
GE JDS-1500-10
248
2140X1680X2100
820X820
GE JDS-556-35
25
1950X1380X2215
660X660
GE JDS-1112-35
50
2375X1900X3095
820X820
GE JDS-1048-66
25
2050X980X2270
820X820
GE JDS-2096-66
50
2500X1850X3970
820X1000



注:以上数据仅供参考、我公司保留更改数据的权利用户如有特殊要求•清与我公司技术人员直接联系


5. 1- 5干式接地变压器 干式接地选型表


型号
额定电流
外型尺寸(mm) (LXBXH)
轨距(mm) (D)
GE JDG-91-6
25
960X805X1278
580
GE JDG-182-6
50
1380X700X1650
660
GE JDG-273-6
75
1509X800X1740
660
GEJDG-364-6
100
1550X1030X1800
820
GE JDG-546-6
150
1600X1300X2200
1000
GE JDG-152-10
25
960X805X1278
580
GE JDG-304-10
50
1380X700X1650
660
GEJDG-456-10
75
1509X800X1740
660
GE JDG-608-10
100
1550X1030X1800
820
GE JDG-912-10
150
1600X1300X2000
1000
GE JDG-556-35
25
1950X1380X2215
820
GEJDG-1U2-35
50
2050X980X2270
1000
GEJDG-1048-66
25
2000X1500X3800
1200
GE JDG-2096-66
50
2500X1850X3970
1435



注:以上数据仅供参考.我公司保留更改数据的权利,用户如有特殊要求、请与我公司技术人员直接联系.


5. 2消弧线圈(设有二次调节绕组

5. 2. 1选型说明

5. 2. 2工作原理

消弧线是一种可调节的中性点接地电抗器接在变压器或发电机的中性点上,当系统发生单相接 地时消弧线提供的感性电流与系统的电容电流相位相反•接地道中的残流即为电感电流与电容电 流的差值.消弧线等值电抗的変化通过其二次电容器组的投切实现,这样就可以使接地残流达到最 小值•从而消除接地过电压.

消孤线圈的补偿是预补偿•即在系统发生单相接地前、消孤线圏己处于最佳补偿状态•这也是现在的补 俄装置所普遍釆用的方式。

5. 2. 3技术参数

系统电压:6kV. 10kV. 35kV. 66kV

电流范围:250A及以下

额定容量:3300kVA及以下

额定频率:50Hz

数:单相

温升限值:100K

冷却方式:AN (空气自冷> .AF (强迫风冷)

防护等级:IPOO (无外壳)、P20、IP23. IP30 (有外壳) 泄漏比距:2. 5cm/kv

安装方式:户内、户外

执行标准:GB10229. GB6450. GB1094

绝缘水平:


系统电压 (KV)
设备最高电压(有效值) (KV)
额定短时耐受工频电压 (KV)
额定雷电冲击电压 (全波峰值)(KV)
6
7.2
25
60@lmin
10
12
35
75 彻 min
35
40.5
85
200@lmin


5. 2. 4油浸式消弧线
浸消弧线圏选型表



型 号
额定电流
A
外形尺寸(WXDXH) (mm)
轨 距 (mm)

GEX11Q-S-85/6
24
1350X750X 1400
400X550

GEXHQ-S-150/6
43
1400X885X 1465
400X550

GEXIIQ-S-200/6
57
1500X 1150X1500
400X550

GEXHQ-S-250/6
71
1500X 1170X1650
400X550

GEXHQ-S-300/6
85
1500X 1250X 1680
400X550

GEXHQ-S-350/6
99
1500X 1250X1680
400X550

GEX1IQ-S-400/6
113
1500X 1310X1790
450X660

GEXIIQ-S-450/6
128
1500X 1310X1790
450X660

GEXHQ-S-500/6
142
1500X1320X1830
500X660

GEXIIQ-S-550/6
156
1500X 1320X 1830
500X660

GEXHQ-S-600/6
170
1500X 1340X 1870
500X660

GEX11Q-S-150/10
26
1300X885X 1465
400X550

GEXHQ-S-250/10
43
1400X 1170X1610
400X550

GEXHQ-S-350/10
60
1500X 1250X1680
400X550

GEXHQ-S-450/10
77
1500X 1310X1790
450X660

GEXHQ-S-550/10
94
1500X 1320X 1830
450X 660

GEXIIQ-S-650/10
111
1500X 1340X 1870
500X660

GEXIIQ-S-800/10
136
1550X 1420X1905
550X660

GEXI1Q-S-900/10
153
1550X 1495X1945
550X660

GEXIIQ-S-1000/10
170
1650X1630X2150
550 X820

GEXIIQ-S-1200/10
204
1700X 1780X2260
550X820

GEX1IQ-S-556/35
25
1550X 1790X1900
550X820

GEXHQ-S-1112/35
50
1750X2200X2300
660X820

GEXIIQ-S-1048/66
25
1250X2700X2000
660X820

GEXHQ-S-2096/66
50
1250X3080X2250
660X 1070


注:以上数据仅供参考•我公司保留更改数据的权利、用户如有特殊要求,清与我公司技术人员直接联系

5. 2. 5干式消弧线圈 干式消弧线圈选型表

5. 3电容调节柜

5. 3. 1产品选型


型号
额定电流
A
外形尺寸(WXDXH) (mm)
轨距 (mm)
GEXHQ-G-91/6
25
1170X1360X1365
700X 1030
GEX1IQ-G-182/6
50
1170X 1360X1365
700X 1030
GEXIIQ-G-273/6
75
1630X 1440X2250
700X 1030
GEXIIQ-G-364/6
100
1700X 1580X2250
700X 1030
GEXHQ-G-564/6
150
1900X2200X2500
700X 1030
GEXI1Q-G-152/10
25
1170X 1360X 1430
700X 1030
GEXHQ-G-304/10
50
1170X 1360X 1490
700X 1030
GEXIIQ-G-456/10
75
1630X1440X2250
700X 1030
GEXI1Q-G-608/10
100
1700X1580X2250
700X 1030
GEXIIQ-G-912/10
150
1900X2200X2500
800X1030
GEX1IQ-G-556/35
25
1700X 1600X2250
800X1030
GEXHQ-G-1112/35
50
1900X2100X2300
900X 1050
GEXHQ-S-1048/66
25
1800X2300X2100
800X 1200
GEXI1Q-S-2096/66
50
2000X2600X2300
1000X 1500



注:以上数据仅供参考' 我公司保留更改数据的权利用户如有特殊要求、请与我公司技术人员直接联系.


5. 3电容调节柜

5. 3. 1产品选型


5. 3. 2工作原理

电容调节柜由消弧线补偿装置根据电网对地电容的大小、自动跟踪调节消弧线二次侧电容器组的容 最,消弧线的容量确定后,可根据配电网的最大运行方式和最小运行方式确定电力电容器组的容量并依据 消弧线圈容量和电网的调谐要求,按一定的数学规律确定电容器组的组数当电容器组的容屋从0到消孤线圏 的额定容量变化时、消弧线圈的等效电抗由额定时的Zn变化到无穷大、其中的电流就在0到额定值之间分级变 化、变化级差由电容器组的组数确定’

电容器组的配賞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' 对消强.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.

电容调节柜一般装有4组电容、容量配置原则为C1:C2:C3:C4 = 1:2:4:8.根据二进制组合原则,4只电容有 16种组合,可实现16级调节.

电容器选用自愈型电容电容器内部装有限流线圈•可以有效地限制浪涌电流.另外其内部还装有过压力 保护装置和放电电阻.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


5. 4中心控制屏

5. 4. 1控制屏的外形尺寸

控制屏为前单开玻璃门后双门PK-10型控制屏,尺寸有两种:800(宽) « 600 <深)« 2360 (高)和800 (宽)* 600 (深)* 2260 (高)(mm),顔色由用户确定.


5- 4. 2控制屏的外形示意图



5. 5消弧线圈补偿控制器

5. 5. 1工作条件

电源龟压:AC220V或DC220V

耗:不大于30W

输入电压:Un=100V

输入电流:ln = 5A

额定频率:50Hz

5. 5. 2功能说明

控制器是整套装置的核心' 采用总线内藏,运行速度高的DSPIC控制器•完成消弧线的自动调谐.大屏幕液 晶显示,全汉化菜单,调试方便.并配有微型打印机,远传通讯口,继电器接点输出等强大功能,抗干扰能力强、 完全满足变电站无人值班及综合自动化的要求

5. 5. 3控制器面板指示灯的说明

运行监视灯(运行):该灯不断闪烁即表示装置正常工作,如长亮或长暗则装置有故障.

电源指示灯亮:表示装置电源工作正常

接地指示灯亮:表示系统接地

故障指示灯亮:表示装置故障

通讯灯闪烁:表示装置正在进行与上位机通讯-


四、成套装置的选型及订货须知

1、消弧线容量的确定

容量选择应考虑下述问题:

系统目前对地电容电流lc (应以实測值为准);

根据我国电力行业标准DL/T620-1997,消粥.线圈的容量应根据电网5-10年的发展规划确定、特别是线路长度的 増加量' 据此估算远期系统电容电流因此容量可按下列公式推算:

W1. 5 ~ 2. 5 (lc x Un/,3).

式中:W-消弧线的容量,kVA

lc-电容电流' A

Un-系统标称电压,kV

2、接地变压器容量的确定

从理论上讲、接地变压器不带二次负荷时.接地变压器容量等于消弧线圈容量;但通常选择时,接地变压器 容量相对消弧线容量要留有一定的裕度,一般接地变压器容量是消弧线圈容量的1. 1 ~ 1.6倍

3、订货须知

为了更好地为您服务,请提供以下资料:

1)本系统所运行的电压等级、所需容量是否需要并列运行、一次设备安装场地尺寸.

2)接地变压器是否由用户自行购置,若需我方提供•则说明是否需要二次统组

13 I接地变压器及消弧线圈容量

4 I接地变压器•消弘线圈的绝缘形式(干式或油浸式)户内还是户外安装使用

5)是否配小电流接地选线装置、若需配、请提供变电站出线线路总数.

6)控制屏尺寸及颜色.

7) 变电站站用交、直流电源参数


五、电容电流估算

1、电缆线路电容电流的估算

电缆线路的电容电流远大于架空线路的电容电流、必须单独计算、其值与电缆的載面积、电缆结构,额定电压密切相关,考附表1估算.

2、架空线路电容电流的估算

一般3 - 353架空线路每相对地电容为5OOO-6OOOpF/km,由此可以估算不同电压等级线路每公里的单相接地电容电流 值见附表2.考虑变电站设备的电容电流时可用附衰2中増大的百分值予以修正.

3、同杆双回路架空线

此时电容电流并非为单回线的两倍,将其等效为单回线计算电容电流为:

lc= (1. 4-1.6) Id

式中:Id为双回路中一回路长度的电容电流;常数1.6对应35kV线路:1.4对应103线路

附表1交联聚乙烯绝缘电缆接地电容电流的平均值单位:A/kM



电统导 体校面 积
hb2
YJV. YJLV
6/6KL 6/10KV
YJV、 YJLV
8. 7/1OKV, 8. 7/15KV
YJV, YJLV
26/35KV




电容
(u F/km)
6KV接地 电容电流
A/kn>)
电容
(uF/km)
10KV 接 地电容电
A/km
电容 (U
F/k
35KV 地电容 电流 A/km
25
0. 19
0.65
0.15
0.85


35
0.21
0. 72
0.18
1-03


50
0.23
0.79
0.19
1.08
0.11
2.31
70
0.27
0.92
0.21
1.20
0. 12
2. 52
95
0. 30
1.03
0.24
1.37
0.13
2. 73
120
0. 32
1.10
0.26
1-48
0. 14
2.94
150
0. 35
1.20
0.28
1.60
0.15
3.15
185
0.38
1-30
0.30
1.71
0. 16
3.36
240
0.42
1.44
0. 34
1.94
0.18
3. 77
300
0. 47
1.61
0.37
2.11
0.19
3.98
400
0.55
1.89
0. 43
2.46
0.21
4. 40
630
0. 66
2.26
0.52
2.97
0. 25
5. 24
800
0.74
2.53
0.57
3. 26
0. 28
5. 86
1000
0.82
2.81
0.63
3.60
0. 30
6.29



附表2:无避雷线架空线单相接地电容电流平均值单位:< A/kM


额定电压KV
每公里单相接地电A/KM
变电站影响接地电流増大率(%)
6
0. 02
18
10
0. 03
16
35
0.10
13



六、服务承诺

为了使用户放心地使用我公司的产品公司制定了完善的售前和售后服务条例'协助用户现场安装调试,负责对用户进行原理、使用及维护等方面的培训,定期对用户进行回访、指导并协助用户进行年度维护


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