XHK-II消弧线圈、.doc

XHK-Ⅱ型消弧线圈自动调谐及接地选线成套装置
目录
一、型号说明 (1)
二、XHK-Ⅱ成套装置的结构及组成原理 (1)
2-1接地变压器 (1)
2-2 有载消弧线圈 (1)
2-3 自动调谐及选线控制器 (3)
2-4 阻尼电阻控制箱 (5)
2-5 中性点电压互感器 (6)
2-6 隔离开关 (6)
2-7 控制屏 (6)
三、运行维护注意事项 (6)
3-1 总则 (6)
3-2 正常运行时注意事项 (7)
3-3 系统单相接地时注意事项 (8)
3-4 装置异常时注意事项 (8)
3-5 维护注意事项 (9)
2
一、型号说明
X H K －Ⅱ □ □ □
有载消弧线圈的档位数 系统额定线电压(kV) 有载消弧线圈的容量(KVA) 设计序号 控制装置 消弧线圈
二、XHK-Ⅱ成套装置的结构及组成原理
XHK-Ⅱ型自动调谐及选线成套装置组成原理如图 4.1所示,包括以下七个部
分。

2-1．接地变压器
对于66KV 、35KV 配电网，变压器绕组通常为Y 接法，有中性点引出，不需
要使用接地变压器。

对6、10KV 配电网，变压器绕组通常为△接法，无中性点引
出，这就需要用接地变压器引出中性点，接地变压器的一次侧设有无励磁调压。

接地变压器具备以下特征：（1）零序阻抗低，（2）激磁阻抗大，（3）功耗
小。

绕组为Z 接线，它可带次级绕组，也可只有初级绕组。

接地变压器每相由匝
数相等的两个串联分绕组组成，每个磁心上的两个分绕组之间及它们对次级分绕
组的零序互磁通为零。

单相接地时，这种变压器的每个分绕组上的流过的电流是流过消弧线圈电
流的1/3。

因而变压器的额定功率为：
3
)3/(23'p c U I W ⨯⨯⨯=
图4.1 自动调谐及选线成套装置示意图
根据我国电力行业标准DL/T620-1997,接于YN,d接线的双绕组或YN,yn,d 接线的三绕组变压器中性点上的消弧线圈的容量,不应超过变压器三相总容量的50%,并不得大于变压器任意一相绕组的容量。

2-2．有载消弧线圈
有载消弧线圈是一带铁芯的电感线圈，设有9档到14档分接头，通过电动机来调整分接头的位置改变消弧线圈的电感量。

消弧线圈接在变压器或发电机的中性点上，当系统发生单相接地时，流过消弧线圈的电感性电流与流入接地点的电容性电流相位相反，接地弧道中的残流即为电感电流与电容电流的差值。

调整电感电流，就可以使残流达到最小值，从而消除接地过电压。

消弧线圈的补偿是预补偿，既在系统发生单相接地前，消弧线圈已处于最佳补偿状态，这也是现在的补偿装置所普遍采用的方式。

消弧线圈的选型应参考系统的电容电流，根据电容电流大小来决定消弧线圈的补偿范围。

2-3．自动调谐及选线成套装置
1、功能特点
PC104构成的自动调谐及选线成套装置具有以下几个特点：
（1）全中文界面，操作维护简单方便。

微机调节器配有大屏幕LCD汉化显示屏，所有菜单均以汉字显示，便于运行人员维护、操作。

（2）抗干扰性好，可靠性高
微机调节器采用二次电源技术，可抵御毁灭性电磁干扰，一、二次系统全部采用光/电隔离，可彻底消除一次系统对调谐器的干扰。

调节器设计了双重Watchdog自复位电路，可实现系统的自动恢复。

（3）完善的保护功能
XHK-Ⅱ型设计了完善的保护功能，包括阻尼电阻的双重短接保护、档位到头闭锁、来回调节闭锁、连调闭锁、单相接地动作闭锁等完善的闭锁保护功能，使整个系统动作安全可靠。

（4）超大容量的事件记录和报警功能
XHK-Ⅱ型系统配置大容量可读写电子盘，可记录100次以内接地信息及各种故障信息的历史数据，当位移电压过高，调档失败，单相接地时，在大屏幕LCD 上有中文提示信息。

（5）完善的远动功能
XHK-Ⅱ型系统设计了完善的远动功能，可实现与传统远动装置（RTU）的连接，实现系统的远方监控。

系统还设计有二个RS-232、RS-485串行接口，可作变电站综合自动化系统的一个子站接入综合自动化系统中。

（6）完善的控制功能
XHK-Ⅱ型系统调谐器设计最多可同时控制二台消弧线圈，无论单台运行或联机运行，都能自动识别，同以往的单台消弧线圈控制器相比，可有效降低设备投资。

（7）准确的接地选线功能
XHK-Ⅱ型系统设计了选线模块，可完成48路出线的接地选线(并联运行的出线数不限）。

采用人工智能、视在功率、零序阻抗变化、谐波变化、五次谐波等多种选线算法进行表决，显著提高了接地选线的准确性和可靠性。

（8）完善的自检功能
XHK-Ⅱ型系统定时对主要部件进行自检，一旦发现装置部件异常，即在大屏幕LCD上以汉字显示故障，并设有开关量输出向远方报警。

2、调节原理
()[]C L X X j R I V -+⋅=110&&()[]C L X X j R I V -+⋅=220&& （1）微机调谐器是根据电网的脱谐度进行调节的。

其中ε为脱谐度，I L 为消弧线圈电感电流，I C 为电网的电容电流。

由于I L 为消弧线圈上电感电流,为已知量，因此只要测量出系统对地的电容
电流，即可计算出电网的脱谐度。

当系统正常运行时，其零序回路的等值电路图如图4.2所示。

其中： U 0
U 0：系统的不对称电压；
C ：系统对地的等效电容；
R ：回路电阻；L ：有载调节消弧线圈。

图4.2 系统的零序等效电路
当消弧线圈在L 1档时，测量零序回路电流为I 1，当消弧线圈在
L 2档时，测量零序回路电流为I 2，故：
(1-1） (1-2)
由（1-1）和（1-2）即可求出R 和X C 。

控制器以脱谐度和残流为判断依据的，投运前先将脱谐度的范围设定为ε=ε1～ε2，当系统的脱谐度超出此范围，调谐器发出指令，控制电机来调整消弧线圈的有载开关，使调整后的脱谐度及残流满足要求。

3、接地选线原理
在分析了国内众多厂家选线的原理和方法的基础上，提出了自己的一套独具特色的选线方案，其选线原理如下：
中性点经消弧线圈接地故障线路的选择成为长期困扰供电系统的一道难题，国内外研究机构和生产厂家对此都进行了大量的研究并推出了基于不同选线原理的各种小电流接地系统故障选线装置，运行结果表明：现有的小电流接地选线装置均存在不同程度的不足，影响到装置选线的准确性。

XHK-Ⅱ型消弧线圈自动调- I C
C
L I I = ε C
C X U I φ=
谐及选线成套装置避免了同类装置的不足之处，独创性采用人工智能、视在功率、零序阻抗变化、谐波变化、五次谐波等多种选线方式进行选择，极大提高了选线的准确性，尤其是人工智能方式，它采用大容量数据库方式，能从以往的故障中取得有益经验，达到自学习功能，随着系统运行时间的增加，系统故障选线将越来越准确，某供电局将XHK-Ⅱ型消弧线圈自动调谐及选线成套装置与国内某牌的接地选线装置接入同一系统实际接地测试，XHK-Ⅱ型消弧线圈自动调谐及选线成套装置选线准确率100%，该方法已获得国家知识产权局批准的专利（专利号：99239118.0 和99227803.1）。

XHK-Ⅱ型系统自动识别消弧线圈的运行状态，对单相接地发生时，消弧线圈线圈是否存在、阻尼电阻是否被短接等各种状态自动采取最佳选线方案，并且系统有自学习、自适应功能，随着选线次数的增多，各种选线方案的权重因子将得到动态调整，从而大大提高了接地选线的准确性。

小电流接地选线模块配在控制器内，使用工业控制计算机计算分析故障时的零序电压电流参数，判断接地线路，当配有继电器输出模块时，可迅速切除故障线路。

2-4． 阻尼电阻及控制器
阻尼电阻是用来限制谐振过电压，保护整套装置安全有效地运行的一个重要组成部分。

系统的零序电流为:
其中： Uo 为系统的不对称电压， R 为阻尼电阻，
XL 为消弧线圈的感抗， XC 为系统的等效容抗。

增加阻尼电阻的目的是，当系统发生谐振时(即X C =X L ),保证中性点的位移
电压U N 小于15%相电压，维持系统的正常运行，防止谐振过电压。

当系统发生单
相接地时，中性点流过很大的电流，这时必须将阻尼电阻短接。

R
)
(00C L X X j R U I -+=&)()()(00C L L L N X X j R jX R U jX R I U -++=+⋅=&&&
图4.3 阻尼电阻的保护
其中：保护单元采用可靠性极高的可控硅，使一次、二次回路完全隔离。

当系统发生单相接地时，中性点电压升高，开口三角输出电压增加，中性点电流增大。

当大于设定值时，可控硅触发，迅速将阻尼电阻短接，当单相接地消失后，可控硅在过零时自动关断，恢复正常运行。

2-5．中性点电压互感器
由于消弧线圈内的电压互感器不能保证测量精度，可以另外选用0.5级的中性点电压互感器，用以测量中性点电压，当中性点电压超过设定值时，系统判断接地。

2-6．隔离开关
安装于消弧线圈前,用于投切消弧线圈。

常用型号、外形及安装尺寸见附录十的附图6、附图7 。

2-7．控制屏
用于安装调谐器,接线端子和操作开关。

三、运行维护注意事项
3-1．总则
1、装置的运行应由专人负责，其他人员请勿进行设定参数，按动开关的操作。

操作人员应熟知控制器操作方法，每次操作应有记录。

2、各参数经研究设定后应作记录，记录设定时间，设定值等，以便将来检查。

设定了的参数若非需要请勿频繁变动。

3、如非可控硅保护方案，阻尼电阻控制器的直流220V电源必须保持接通，以保证交流断电时，阻尼电阻的直流保护仍能正常工作。

4、消弧线圈每调一档约需要10—25秒，在有载开关工作过程中不进行实时计算。

因此动作过程中脱谐度不再改变。

5、当发生单相接地时，显示屏显示接地信息,同时阻尼电阻被短接，直至故障解除。

当本站发生单相接地时，控制器自动闭锁消弧线圈调节。

6、对整套装置应定期进行检查，内容包括：
(1) 如非可控硅保护方案，交、直流电源是否正常。

(2) 显示参数检查，对比设定参数记录，看是否有变化。

(3) 若消弧线圈在最大补偿电流档位运行，而脱谐度仍小于15％，说明消弧线圈容量不能满足要求，应报有关部门及时处理。

(4) 中性点位移电压是否超过15％相电压，档位输入是否正常。

(5) 阻尼电阻、消弧线圈、接地变有无异常情况。

7、动作检查，人为调节一档分接头，检验有载开关动作是否正常，自动调节是否正常。

8、消弧线圈、接地变等一次设备应按有关规程进行定期设备检修。

3-2．正常运行时注意事项
1、在正常情况下，消弧线圈自动调谐装置必须投入运行；
2、正常情况下消弧线圈自动调谐装置应投入自动运行状态；
3、消弧线圈和其它电气设备一样，由调度实行统一管理,操作前必须有当值调度员的命令才能进行操作；
4、消弧线圈自动调谐装置投入运行操作步骤：
（1）、合上PK屏后交、直流电源开关；
（2）、合上消弧线圈与中性点之间单相隔离开关；
（3）、合上微机调谐器电源开关；
5、消弧线圈自动调谐装置退出运行操作步骤：
（1）、断开微机调谐器电源开关；
（2）、拉开消弧线圈与中性点之间单相隔离开关；
（3）、断开PK屏后交、直流电源开关；
6、禁止将一台消弧线圈同时接在两台接地变压器（或变压器）的中性点上；
7、接地变压器与系统母线之间应装断路器，不能用熔断器代替；
8、运行人员应熟知整套设备的功能及操作方法，特别是微机调谐器面板上的键盘操作；
9、运行中阻尼控制器的直流220V电源必须保持接通以保证交流断电时,阻尼控制器仍能正常工作（微机调谐器断电时也要确保直流220V电源接通，对可控硅保护方案无此项要求）；
10、消弧线圈投入运行前，调度部门必须对下列定值进行整定；
（1）、脱谐度范围整定
注: 调档深度=I MAX/I MIN
消弧线圈电流级差为等差时，设定残流范围作为调节依据
（2）、稳定时延一般整定2到5分钟。

（3）、保护恢复时间一般整定为10秒。

为确保装置正常运行，设定值不得随意改动。

如发现设定值与本规程不同时，应及时向有关部门汇报。

11、微机调谐器在运行中应监视并记录下列内容：
（1）、脱谐度，显示值应在脱谐度设定范围之内；
（2）、电容电流，能够准确显示；
（3）、残流，等于消弧线圈当前档位下补偿电流与电容电流之差；
（4）、中性点电流，通常小于5安培；
（5）、中性点电压，小于15%相电压；
（6）、有载开关档位，能够正确显示；
（7）、有载开关动作次数，显示有载开关动作累加值；
（8）、调谐器+5V和±12V电源指示灯，正常时调谐器三个红色指示灯亮；
（9）、打印机在线指示灯，正常时打印机上一个绿色指示灯亮；
（10）、PK屏直流电源指示灯，正常时“直流电源指示灯”亮。

12、接地变和消弧线圈在运行中应监视并记录下列内容：
（1）、运行无杂音；
（2）、油位应正常，油色透明不发黑；
（3）、应无渗油和漏油现象；
（4）、套管应清洁、无破损和裂纹；
（5）、引线接触牢固，接地装置完好；
（6）、吸湿剂不应受潮；
（7）、上层油温应正常；
（8）、表计指示准确。

13、运行人员每半年进行一次消弧线圈运行工况分析，分析内容包括：系统接地的次数、起止的时间、故障的原因、微机调谐器各参数的记录、整套装置运行是否正常等。

分析报告向主管部门和生技处各抄送一份。

3-3．系统单相接地时注意事项
1、系统发生单相接地时，禁止操作或手动调节该段母线上的消弧线圈。

2、拉合消弧线圈与中性点之间单相隔离开关时，如有下列情况之一时禁止操作。

（1）、系统有单相接地现象，已听到消弧线圈的嗡嗡声。

（2）、中性点位移电压大于15%相电压。

3、发生单相接地必须及时排除，接地时限一般不超过2小时。

4、发生单相接地时，应监视并记录下列数据：
（1）、接地变和消弧线圈运行情况。

（2）、阻尼电阻控制器运行情况。

（3）、PK屏面板上，电阻短接指示灯。

（4）、微机调谐器显示参数：电容电流、残流、脱谐度、中性点电压和电流、有载开关档位和有载开关动作次数等。

（5）、单相接地开始和结束时间。

（6）、单相接地线路及单相接地原因。

（7）、天气状况。

3-4．装置异常时注意事项
1、若巡视中发现下列情况之一时，应向调度和上级主管部门汇报
（1）、消弧线圈在最高档位运行，且脱谐度小于10% （说明消弧线圈的容量已不能满足要求）。

（2）、中性点电压大于15%相电压。

（3）、接地变或消弧线圈有异常响声。

（4）、阻尼电阻箱异常。

（5）、微机调谐器异常。

（6）、PK屏端子排上保险丝熔断。

（7）、打印机缺纸。

2、当调谐器自动功能异常时,根据调度命令，可以改为手动。

3、PK屏电源保险丝熔断或PT二次回路保险丝熔断，应立即更换。

4、打印机缺纸，需及时更换纸卷。

3-5．维护注意事项
1、接地变和消弧线圈应定期进行预防性试验，试验项目包括：
（1）、绕组的直流电阻测量。

（2）、绕组的绝缘电阻测量。

（3）、绝缘油的试验。

2、中性点PT应定期进行预防性试验，试验项目包括：
（1）、绕组的绝缘电阻测量。

（2）、变比测量。

3、阻尼电阻控制器的检验每年进行一次，试验项目有：
（1）、检查各紧固件是否牢固，并旋紧松动的紧固件。

（2）、检查接线是否松动，并旋紧松动的接线端子。

（3）、PK屏内继电器的灰尘进行清除。

4、PK屏的检验每年进行一次，试验项目有：
（1）、检查各紧固件是否牢固，并旋紧松动的紧固件。

（2）、检查接线是否松动，并旋紧松动的接线端子。

（3）、PK屏内继电器的灰尘进行清除。

5、微机调谐器的检验每年进行一次，试验项目有：
（1）、检查电流、电压二次回路是否正常。

（2）、检查远动遥信回路和遥控回路是否正常。

（3）、改变系统运行方式，检查微机调谐器是否能正确响应。

（4）、手动改变有载开关档位，检查各档位显示是否正确。

（5）、模拟中性点PT二次电压（或开口三角），当大于35%相电压时，是否接地报警。