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1、HYX 消弧、消谐及过电压保护装置 目 录l 概述l 装置使用范围及优点l 装置的使用环境l 装置的型号及主要技术参数l 装置的主要部件及其作用l 装置的工作原理l 装置的可选功能l 选型及要求l 装置的结构、外形和安装尺寸l 安装、调试、维护l 装置的包装、运输、储存l 订货须知概述随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，电力系统的安全运行及供电的可靠性已显得越来越重要。长期以来，我国640.5kV的配电网大多采用中性点不接地运行方式。这种运行方式按现有的运行规程规定，当非直接接地系统发生单相接地故障时，允许继续运行两小时，如经上级有关部门批准，还可以延长。但规程中对于“单相接地故障
2、”的概念未做明确界定。如果单相接地故障为金属性直接接地，则故障相对地电压降为零，非故障相对地电压升高至线电压（UL），这类电网的电气设备，如变压器、互感器、断路器、电缆线路等的对地绝缘水平，都能满足长期承受线电压作用而不损坏的要求，此种情况下系统可带故障运行，提高了供电可靠性。但是如果单相接地故障为弧光接地，由于不稳定的间歇性电弧多次不断的熄灭和重燃，在故障相和非故障相的电感电容回路上会引起高频振荡过电压，非故障相的过电压幅值一般可达35倍相电压。这种过电压是由于系统对地电容上电荷多次不断的积累和重新再分配形成的，是断续的瞬间发生且幅值较高的过电压，在这样高的过电压持续作用下，势必造成电气设备
3、绝缘的积累性损伤，在非故障相绝缘薄弱环节造成对地击穿进而引发相间短路事故。传统观念认为，640.5kV电网属于中压配电网，此类电网中内部过电压的幅值不高，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，对于系统内部过电压（弧光接地过电压、真空断路器操作过电压等）起不到任何保护作用。随着我国电网的发展，具有固体绝缘的电缆线路逐渐取代架空线路。由于固体绝缘击穿的积累效应，在电网内部过电压的频繁作用下，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而激发的铁磁谐振
4、过电压的作用下，导致非故障相的绝缘薄弱环节造成对地击穿，进而发展成为相间短路事故，逐渐的增多。据统计85的事故跳闸，都是由于系统发生单相接地引起的。为了解决上述问题，国内传统的方法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。其优点是：l 降低故障点的残流，有利于接地电弧的熄灭；l 避免了长时间燃弧而导致相间弧光短路。其缺点是：l 固体绝缘电缆发生单相对地绝缘击穿，将是不可恢复的非瞬时性故障，而任何种类用消弧线圈的消弧装置，对非瞬时性故障无法消除。l 用电感电流补偿电容电流时，对于弧光接地时故障电流中的高频电流和阻性电流无法补偿,严重时仅高频电流和阻性电流就可维持电弧的持续燃烧，导致消
5、弧失败；l 容易产生串联谐振过电压和虚幻接地现象；l 放大了变压器高压侧到低压侧的传递过电压；l 使小电流选线装置灵敏度降低甚至无法选线；l 由于电网运行方式的多样性及弧光接地的随机性，消弧线圈要对电容电流进行有效补偿难度很大；l 企业电网的不断扩容，消弧线圈的补偿容量无法满足用户系统要求，必须进行改造或更换，增加了投资。目前国外对640.5kV中等电压的电网采取中性点直接接地的方式，国内也有少数地区采取了经小电阻接地的方式。虽然抑制了弧光接地过电压，克服了消弧线圈存在的问题，但牺牲了对用户供电的可靠性。这种系统发生单相接地时，人为增加短路电流使断路器速断动作，不论负荷性质及重要性，一律切除故
6、障线路而且也不能分辨出金属性接地或弧光接地。使并不存在弧光接地过电压危害的金属性接地故障线路也被切除，扩大了停电范围和时间。由于加大了故障电流，对于弧光接地则加剧了故障点的烧损。装置使用范围及优点l 装置的使用范围HYX消弧、消谐及过电压保护装置，适用于640.5kV三相非直接接地系统的消弧、消谐及过电压保护。其可以消除系统中的各类过电压，特别是当系统发生单相弧光接地时，装置能迅速消除接地点弧光，以及弧光接地过电压，以提高电网运行的安全性及供电的可靠性。目前，在冶金、矿山、石化和电力系统已有广泛的应用。l 装置的优点当中性点不接地系统加装本装置后：1、系统发生单相弧光接地时，装置可在30mS内
7、动作，不仅使故障点的电弧立即熄灭，同时也有效地限制了弧光接地过电压；2、装置动作后，允许系统电容电流连续通过2小时以上，以便用户可以在完成转移负荷的倒闸操作之后再处理故障线路；3、系统中各类相对地、相与相之间的过电压均被限制到较低的电压水平，原来由此引发的绝缘击穿短路事故将大大减少；4、若系统发生单相金属性接地或单相弧光接地时，本装置动作可使接触电压和跨步电压大大降低，更有利于保障人身安全；5、由装置的工作原理可知，其限制过电压的机理与电网对地电容电流的大小无关，因而其保护性能不随电网运行方式的改变而变化；6、装置的结构简单，动作可靠，体积小，安装、检修方便适用于各种电力系统的运行7、本装置具
8、有较高的性价比，可取代消弧线圈、接地变压器及其控制屏，对于新建工程还可省掉PT柜。装置的使用环境周围空气温度最高：40，（在24小时之内测得的平均值35）最低：10 （允许在30时储运）周围空气湿度在24小时之内测得的相对湿度平均值95%在24小时之内测得的水蒸气压力平均值2.2kPa月相对湿度平均值90月水蒸气压力平均值1.8kPa海拔高度2000米 ，（特殊订货可达4000米）地震烈度不超过8度（水平加速度0.25g，垂直加速度0.105g）周围空气没有明显受到尘埃、烟、腐蚀性或可燃性气体、蒸气或盐雾的污染装置的型号及主要技术参数HYX装置的额定技术参数序号名 称单 位数 据1额定电压kV
9、7.21240.52额定绝缘水平1min工频耐受电压相间、相对地2342953断口28481104雷电冲击耐受电压相间、相对地60751855断口70852156额定频率Hz50507额定电流A50、63、80、100、125、160、17531.5、50、638防护等级外壳IP4X9外形尺寸宽mm800、1000180010深1550、1660265011高2300280012质量kg10001500三相组合式过电压保护器的性能指标额定电压（kV）有效值61035工频放电电压（kV）1423.272500A操作电流残压(kV)峰值20.433.81052mS方波冲击电流(A)400装置的主要
10、部件及其作用HYX消弧及过电压保护装置采用新颖的设计理念，能迅速消除中性点非直接接地系统弧光接地给设备带来的危害。它主要由以下几部分组成。（见原理图1）l 控制单元KZ控制单元KZ是本装置的核心部件，它根据PT提供的Uao、Ubo、Uco、U的信号来判定发生接地故障的相别及接地属性（金属性接地和弧光接地），按照程序设定的方式控制高压真空接触器。l 可分相控制的高压真空快速接触器JZ（A、B、C）三相独立、可分相控制的高压交流真空快速接触器，一端分别接至母线，另一端直接接地。正常运行时JZ均处于断开状态，受控制器KZ的控制而合闸，各相真空接触器操作回路相互闭锁，当其中任一相合闸使该相母线接地后，
11、其它两相中任何一相不会再动作。JZ（A、B、C）的作用是当系统发生弧光接地时，使故障相迅速由不稳定的弧光接地转变为稳定的金属性接地，从而保护设备不受损害。l 三相组合式过电压保护器，起限制系统过电压的作用 三相组合式过电压保护器是一种特殊的高能容的氧化锌过电压保护器，起限制系统过电压的作用，它是我公司的专利技术产品，与一般的氧化锌避雷器（MOA）结构不同，主要具有以下优点：1） 过电压保护器采用大能容ZnO非线性电阻和放电间隙组合而成，两者互为保护。放电间隙使ZnO非线性电阻的荷电率为零，ZnO非线性电阻不会老化；ZnO非线性电阻又使放电间隙动作后无续流，放电间隙不再承担灭弧任务，使用寿命长。
12、 2) 过电压保护器的冲击系数为1，各种电压波形下放电电压值相等，保护性能不受过电压波形的影响。 3) 放电瞬时值与残压相近，无截波，有利于保护绕组型设备的匝间绝缘。 4) 过电压保护器采用四星形接法，可使相间过电压大大降低。与常规避雷器相比，相间过电压降低了60-70%，保护的可靠性大为提高。过电压保护器是本装置中限制各类过电压的第一器件，在真空断路器未动作之前将电压限制在安全范围以内。l 熔断器后备保护装置RZORZO是整个装置的后备保护器件，可防止因误接线或装置故障造成误判断时导致相间对地短路时，由其快速将短路电流开断，保证系统的安全运行。l 电压互感器电压互感器在装置中起两种作用：正常
13、运行时，电压互感器可给系统电压小母线提供电压信号供综合保护装置使用。当被保护的系统发生单相接地时，电压互感器变化的电压信号，使KZ控制器立即投入工作。装置的工作原理三相过电压保护器当系统发生单相接地或发生PT断线时，PT的辅助二次输出信号U将由低电平变成高电平，控制器KZ启动对PT二次输出信号Uao、Ubo、Uco、进行计算处理，判断故障类型和相别，并做出如下处理：l 如果是间歇性电弧接地，则KZ在20ms之内判断出故障相，并向该相真空接触器发出合闸命令，真空接触器在10ms之内动作将故障相与接地网直接连接，HYX装置在30ms之内将弧光接地快速转化为金属性接地。装置动作后，若该系统为非全电缆
14、系统，根据现场情况控制器可间隔45S，控制合闸相真空接触器分闸，若是瞬间故障且已消失，则装置不再动作，系统恢复正常；若为永久性故障，则真空接触器再次将故障相合闸,待故障线路切除后装置由值班员现场手动复位或在中央控制室远方复位。l 如果是单相金属性接地，则KZ面板上显示故障相别和金属性接地信号，同时输出无源开关量接点信号。l 如果是PT断线故障，则KZ面板上显示故障相别和断线信号，同时输出无源开关量接点信号。装置的可选功能l 本装置可与小电流选线装置配合使用，完成自动选线功能。若本装置与我公司研制的小电流选线装置配合，则选线装置不需要单独预留时间，大大缩短了弧光接地过电压作用的时间。同时，我公司利用最大增量法研制的小电流选线装置，克服了目前小电流选线装置选线准确率低的问题。若用户选用其他厂家的小电流选线装置，则通常需要延迟13S的选线时间后HYX装置才动作，大大延长了弧光接地故障的持续时间。l 本装置中的电压互感器可以向计量仪表和继电保护提供电压信号，本公司可按照用户的要求对电压互感器二次回路进行设计，用户无须再单独装设常规的PT柜。选型要求装置的额定电压等于系统的额定电压。装置的额定电流不小于被保护系统的最大对地电容电流。装置的结构、外形和安装尺寸装置按GB3906-91中的固定式铠装金属封闭开关设备而设计。
