一、產(chǎn)品概述

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

MDT-XHK系列自跟蹤補償消弧線圈成套裝置是明電通電氣在總結(jié)十幾年消弧運行經(jīng)驗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【€圈進行有效調(diào)節(jié)和自動跟蹤，已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)及工業(yè)用戶。

二、原理簡介

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，達到熄滅電弧的目的。當(dāng)消弧線圈正確調(diào)諧時，不僅可以有效地減少產(chǎn)生弧光接地過電壓的機率，還可以有效地抑制過電壓的幅值，同時也最大限度地減小了故障點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看，脫諧度的絕對值越小越好，最好是處于全補償狀態(tài)，即調(diào)諧至諧振點上。但是在電網(wǎng)正常運行時，調(diào)諧至全補償?shù)南【€圈會產(chǎn)生危險的串聯(lián)諧振過電壓，這是不允許的。如何來解決這一矛盾呢？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)正常運行時串聯(lián)諧振過電壓小于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，從而實現(xiàn)最佳補償。

圖2.1 消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的等值回路

三、裝置特點與主要技術(shù)指標(biāo)

3.1 裝置特點

2 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。

2 更好的阻尼效果

對電網(wǎng)電容電流自動調(diào)諧過程中，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。

2 更優(yōu)的電容電流測量及跟蹤方法：

電流的測量精度在2%以內(nèi)，并且整個測量和跟蹤算法采用同一信號兩次測量的比值作為基本參數(shù)，完全避免由于測量通道誤差和變化帶來的測量結(jié)果和跟蹤的不穩(wěn)定。

2 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、無觸點設(shè)計，保證系統(tǒng)的高可靠性。

2 錄波功能

對單相接地發(fā)生時中性點電壓和中性點電流進行錄波，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。

2 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?？刂茊卧母鞴δ苣K均設(shè)計成獨立插件，根據(jù)用戶的需求進行配置。

2 平滑升級

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

2 操作更方便

控制器操作采用示波器設(shè)計風(fēng)格，簡單明了。同時支持手動操作。用戶界面為WINDOWS風(fēng)格，配置、查詢在點擊間完成。配置8” 彩色液晶顯示屏，系統(tǒng)運行狀態(tài)一目了然。

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

2 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，可作為一個子站接入各種綜合自動化系統(tǒng)，具有遙測、遙信、遙控功能。

2 自診斷功能

系統(tǒng)有自診斷功能，及時發(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)

2 適用電壓等級6、10、35、66kV；

2 消弧線圈調(diào)節(jié)深度（補償電流上、下限之比）2.5；

2 補償電流分級可調(diào)，最大級數(shù)30；

2 中性點電流分辨率小于50mA；

2 補償電流諧波含量小于1%；

2 電容電流檢測精度小于2%；

2 錄波采樣率10kHz；

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

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

2 選線路數(shù)單臺最大32路；

2 最大可以控制4臺消弧線圈并聯(lián)運行。

2 工作電源：

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

2 電源容量： 118W。 

2 機箱外形尺寸：

n 監(jiān)控單元機箱：19”×4U×163mm（寬×高×深）；

n 控制單元機箱：19”×4U×178mm（寬×高×深）。

2 裝置使用條件：

n 環(huán)境溫度：-40℃～+55℃；

n 濕    度：≤90%；且無導(dǎo)電塵埃存在；

n 大氣壓力：80～110Kpa；

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

n 安裝場所：室內(nèi)不含腐蝕金屬及絕緣的氣體和蒸汽；

n 無劇烈震動和強烈顛簸及地面水平度不超過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)、自動調(diào)諧控制器、監(jiān)控主機、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

對于沒有中性點的電網(wǎng)，利用接地變壓器為電網(wǎng)提供人為的中性點。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。接地變壓器可以設(shè)有次級繞組，兼作站用變壓器為變電站提供動力照明電源。（如電網(wǎng)為星形結(jié)線方式時，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分接頭的電感線圈，通過有載開關(guān)調(diào)節(jié)接入分接頭的位置來改變補償電流的大小。消弧線圈帶有二次繞組，以接入阻尼電阻。

4.3阻尼電阻箱

為了取得最佳補償效果，系統(tǒng)可能運行在臨界諧振狀態(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，目前國內(nèi)皆采用與消孤線圈直接串聯(lián)的方法，簡稱高壓串聯(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)換過程中，阻尼電阻承受過電壓和過電流，要求阻尼電阻的主絕緣和匝間絕緣應(yīng)有一定的強度和足夠的熱容量。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)點是安全可靠，電網(wǎng)恒阻尼率。

4.4自動調(diào)諧控制器（下位機）

自動調(diào)諧控制器是成套裝置的控制中心，它負(fù)責(zé)實時跟蹤測量電網(wǎng)電容電流的變化，預(yù)先調(diào)節(jié)消弧線圈電感，實現(xiàn)自動跟蹤調(diào)諧。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，切除阻尼電阻，實施補償。

自動調(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150MHz；調(diào)理通道采用高速多路同時采樣及頻率自適應(yīng)技術(shù)，同時對中性點電流、中性點電壓、參考電壓進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，各功能均設(shè)計成獨立插件，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（上位機）

監(jiān)控主機是整個系統(tǒng)的人機接口，它負(fù)責(zé)將自動調(diào)諧控制器計算出的電容電流、當(dāng)前的檔位信息、接地報警信息、錄波波形及當(dāng)前消弧系統(tǒng)的運行狀況等相關(guān)信息顯示給用戶，同時用戶可以根據(jù)當(dāng)前實際情況設(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)良的人機界面，操作直觀、簡單、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、歷史數(shù)據(jù)庫，可方便地設(shè)置控制參數(shù)和修改運行方式?？稍诳刂破鲗ο【€圈進行實時控制的同時分析歷史數(shù)據(jù)庫的大量歷史數(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，可方便實現(xiàn)人機界面操作。