RZX消弧消谐选线装置和过电压保护装置

RZX消弧消谐选线装置及过电压保护装置
一、产品概述
RZX消弧消谐选线及过电压保护综合装置用于3～35KV三相非直接接地电力系统中，对各类过电压进行限制，以提高该类电网运行的安全性及供电的可靠性。

间歇性弧光接地的危害
我国3～35KV（66KV）非直接接地的电网，发生单相金属性接地时，其余两相的对地电压将升高至线电压（Ul），因而这类电网的电气设备，如变压器、电压/电流互感器、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。

传统观念片面认为，3～35KV电网属于中压配电网，此类电网中内部过电压的幅值不高，所以危机电网绝缘安全的主要因素不因该是内部过电压，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，对于内部过电压不起任何保护作用。

然而，随着电网的发展，架空线路逐渐被固体绝缘的电缆线路所取代。

由于固体绝缘击穿的积累效应，其内部过电压，特别是电网发生单相间歇型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过电压，已成为这类电网安全运行的一大威胁。

其中以单相弧光接地过电压最为严重。

现有运行规程规定，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，如经上级部门批准，还可以延长。

但规程对于“单相接地故障”的概念未作明确界定。

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，其余两健全相的对地电压升高至线电压Ul，前面已指出，这类电网中的电气设备在正常情况下都能承受这种过压而不损坏。

但是，如果单相接地故障为弧光接地，则其过电压持续作用下，势必造成电气设备绝缘的积累性损伤，在健全相的绝缘薄弱环节造成对地击穿进而进发相同间短路事故。

目前国内为限制弧光接地过电压所采取的措施
随着我国对城市及农村电网大规模的技术改造，城市10KV配电网已经向电缆化发展，城郊结合部及农村35KV（电容电流小于10A）、10KV（电容电流小于30A）电网也将进一步扩大。

为了解决这类电网弧光接地产生长时间过电压的问题，国内大多采用消弧线圈补偿或经自动跟踪补偿式消弧线圈接地的方式。

其优点是：
①降低故障点的残流，有利于接地电弧的熄灭；
②避免了长时间燃弧而导致相间弧光短路。

其缺点是：
①容易产生串联谐振过电压和虚幻接地现象；
②放大了变压器高压侧到低压侧的传递过电压；
③使小电流选线装置灵敏度降低甚至无法选线；
④用电感电流去抵消电容电流时，对于弧光接地时的高频分量部分无法抵消；
⑤由于电网运行方式的多样化及弧光接地点的随机性，消弧线圈要对电容电流进行有效补偿难度很大。

目前国外对3～35KV中等电压的电网采取中性点直接接地的方式，国内也有极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，但是牺牲了对用户供电的可靠性。

这种系统发生单相接地或弧光接地，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。

同时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。

二、装置的组成和功能
本公司生产的消弧消谐选线及过电压保护装置（简称RZX）就是为了迅速消除中性点非直接接地系统弧光接地给电气设备带来的危害而研制的最新技术产品。

它主要由以下部分组成。

1、三相组合式过电压限制器RSA，起限制系统过电压的作用
RSA是一种特制的高能容的氧化锌过电压限制器，和一般的氧化锌避雷器(MOA)结构不同，主要具有一下优点：
① RSA过电压限制器采用高能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，因而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。

② RSA过电压限制器的冲击系数为1，各种电压波形下放电电压值相等，不受过电压波形的影响，过电压保护值准确，保护性能优良。

③ RSA过电压限制器采用四星形接法，可使相间过电压大大降低，和常规避雷器相比，相间过电压降低了40%，保护的可靠性能优良。

RSA过电压限制器是本装置中限制各类过电压的第一元件，在本装置未动作之前将各类过电压限制在安全范围之内。

2、可分相控制的高压真空接触其KA、KA、KC、KD
KA、KA、KC是一组分相控制的单相真空交流接触器，一端分别接至母线，另一端经共用接地端分别接至共用接触器KD、高能限压器RV和多功能电容器。

正常运行时，接触器均处于断开状态，受控制器RZK的控制而合闸。

各相真空接触器操作回路互相封锁，当KA、KA、KC其中任何一个相合闸后，其他两个任何一相不会再动作。

KA、KA、KC的作用是当系统发生弧光接地过电压时，将故障相接触器（KA、KA、KC）任一相合闸，投入高能限压器和多功能电容器进行限压熄弧；或者是将故障相接触器（KA、KA、KC）任一相和共同接触器KD同时合闸，将弧光接地迅速转变成稳定的金属性直接接地，从而保护系统设备，使其不受损害。

3、智能控制器RZK
智能控制器RZK是本技术的核心部件。

它根据PT提供的Uao、Ubo、Uco、
U△的信号来断定接地故障发生的相别及接地属性（金属性直接接地和弧光接地），按照预先设定的方式控制高压真空接触器动作。

本控制器是由嵌入式双CPU组成，是整个综合装置测量、显示、运算、通讯和执行的中心处理机构，具有以下功能和特点：
★智能化程度高本综合装置所有的功能均为自动执行，无需人工操作，维护和操作极为方便。

★抗干扰性能好，可靠性高智能控制器采用第二次电源技术，可抵御各种电磁干扰，所有的采集接口全部采用光/电隔离，可消除一次系统对控制器的干扰。

★良好的远动功能 RZK装置设置了完善的远动功能，控制器设有RS-485串行接口，可作
为变电站综合自动化的一个子站，接入综合自动化系统。

★完善的控制功能 RZK智能控制器可同时完成对消弧、消谐和选线的综合控制，有效地降低了设备的投资成本。

★准确的选线功能 RZK智能控制器设有选线模块，可完成多路出线的单相接地选线。

采用群体比副比相，暂态电流变化等多种选线算法进行综合表决，显著提高了接地选线的准确率和可靠性。

4、高压限流熔断器XRNT，以防止因RZK误判断而引起的相间短路
高压限流熔断器是整个装置的后备保护元件，具有以下功能：
★开断容量大，可达50KA
★开断迅速，开断时间＜1.5ms
★限流效果好，可使故障电流小于短路电流的1/5
5、高能限压器RV
本综合装置的主要部件，当系统发生不稳定的间歇性弧光接地时，真空接触器立即将高能限压器RV投入到故障相，由限压器RV将故障相的最高电压限制到额定相电压的50%，使弧道的恢复电压上升到该值时就不再上升从而进行限压熄弧。

另外由于限压器RV在限压的过程中要吸收很大的电弧激励能量，同时可以对弧道起到很大的分流做作用，使弧道的恢复电压上升速度减缓，进一步保证电弧的可靠熄灭，提高系统运行的安全可靠性。

6、多功能电容器
当综合装置在进行灭弧时，该电容和弧光接地弧道并联，可以起到一定的分流作用，减小通过弧道的残流，使电弧更容易熄灭。

7、带有辅助二次绕组的电压互感器PT
用于本综合装置对系统运行状态的检测。

8、隔离开关
安装于本综合装置和电网的连接端，用于本综合装置在安装和维修时的投切。

三、装置的基本原理
本装置的工作原理如图所示：
当系统发生单相接地时，RZK将对Uao、Ubo、Uco、U△的三相信号进行计算处理，判断接地相别和接地属性，根据接地属性RZK作出如下处理：
①如果接地故障是稳定的金属性直接接地，则RZK发出故障相别及接地属性（金属接地）的指示信号。

同时RZK配有微机选线保护，由微机选线保护处理解决。

②如果接地故障是不稳定的间歇性弧光接地，则故障相接触器合闸，投入高能限压器和多功能电容器，进行限压消弧。

如果接地故障是稳定的间歇性弧光接地，则故障相接触器和共用接触器同时合闸，将接地故障转化成金属性直接接地，使故障消除。

③故障相接触器在动作合闸投入高能限压器和多功能电容器后，RZK令接地的接触器断开一次。

若接触器断开后再无弧光接地故障现象，说明这一次接地故障是暂时性的，系统恢复正常运行，RZK返回原始状态。

若接触器断开后再次出现弧光接地故障，则RZK认定这一故障为永久性的弧光接地，此时再次指令相应的故障相接触器闭合，同时共用接触器闭合，RZK将按照预先设定的程序发出警告信号，告知值班人员故障发生的相别，同时RZK自配微机选线保护进行选线处理。

在
接触器断开接地点的过程中出现短暂的过电压，由RSA进行限制。

④接触器第二次（连续的同一组）闭合接地后不再分开，只有当故障线路自动或者人工切除后，由中控室或现场给RZK发送复位指令，RZK收到复位指令后，让接触器断开，系统恢复正常。

本装置加装有高压限流熔断器，以防止因RZK误判断或误接线引起的相间短路。

四、产品的适用范围及功能
RZX系列消弧消谐选线及过电压保护装置主要用于3～35KV中性点非有效接地的电力系统，对这类电网的各种过电压，特别是单相间歇性电弧接地过电压和谐振过电压提供可靠保护。

其主要功能：
①替代电压互感器柜，提供电压监控功能。

②替代消弧线圈，消除间歇性弧光接地故障，并具有消弧线圈所不具有的限制弧光接地过电压的功能。

③替代各类消谐器，限制并消除谐振过电压。

④具有限制雷电过电压，大气过电压操作过电压的功能。

⑤根据用户要求实现PT切换功能。

五、装置的优点
当中性点不接地系统加装本装置后：
①各类相对地及相和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事故将大为减少；
②原来作用时间最长、对系统设备的运行危害最大的单相弧光接地过电压将被限制，同时随着故障相母线的直接接地而消失；
③由于母线过电压被限制在较低的水平，原来可能引发的铁磁谐振过电压的可能性大大减少；
④原来按设计规范要求应装设消弧线圈系统，可以不再装设，而且其限制过电压的功能将比装设消弧线圈更好、更完善；
⑤有装置的工作原理可知，其限制过电压的机理和电网对地电容电流的大笑无关，因而其保护性能不随电网运行方式的改变而变化；
⑥装置设备简单，体积小、安装、调试方便，即适用于变电站，同样适用于发电厂的高压厂用电系统；即使用于新建电站，也适用于老站的改造；
⑦价格低廉，相对于消弧线圈接地系统而言，具有较高的性能价格比。

六、型号说明
1、型号含义
2、额定频率：50（Hz）
3、额定电压：3、6、10、35（kv）
4、额定电流：10、31.
5、63、80、100、125、160、200、315（A）
5、额定短路开断电流：50KA
6、智能控制器参数：
⑴电源电压：220V DC/AC
⑵电压测量精度：0.5%
⑶通讯接口：RS485
⑷配有选线功能，选线响应时间＜1S（可选功能）
⑸选线路数：最大32路（根据用户要求确定）
七、外形、结构
材料明细：
1、智能控制器
2、辅助开关
3、隔离开关操作机构
4、高压熔断器
5、电压互感器
6、RSA过电压限制器
7、高能限压器
8、真空接触器
9、高压限流熔断器
10、隔离开关
11、穿墙套管
八、选型及要求
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。

九、使用环境条件
温度环境户内型-30℃--+60℃户外型-40℃--+60℃
海拔环境＜2000m,特殊情况可达4000m
使用环境不得有粉尘、煤气、烟气等具有爆炸性介质的场所
十、包装、运输、储存
1、一般采用木箱包装，柜体底座应固定在包装箱底板上。

2、不要在三级以下的公路上长距离运输，必要时可拆散包装，重要部件尽量不采用公路运输。

3、长期不用时，应储存在干燥、通风的仓库内，不宜长期在户外存储。

十一、安装、调试、维护
1、本公司负责根据用户的要求进行图纸设计及参数选择，设备组装调试完毕后，由专业检测人员检测合格后方能出厂。

如用户需要，本公司可负责现场安装指导及调试服务，用户必须提供必备的配合和协助。

2、设备正常工作时不需要维护和检修，但在受到大的故障电流冲击后必须进行仔细检查，检查熔断器是否损坏，检测接触器的触头是否接触良好，查看计数器动作情况。

3、用户在遵守保管及使用的情况下，从安装使用之日起12个月，或从发货之日起18个月期限内，产品由于质量原因而发生损坏或不能正常的工作，制造厂及时为用户更换或维修。

4、本公司对设备长期提供备品备件。

十二、订货须知
1、用户应提供相关的系统额定电压、系统最大单相接地电容电流，作为RZX的设计依据。

2、柜体的尺寸，在我公司和用户协商完毕后，由我公司和用户协商完毕之后，有我公司工程师进行设计并经用户签字确认后，方能最终确定。

3、如用户有特殊要求应在订货时提出。

4、需要其他额外附件或备件，应在订货时注明所需的种类及数量。

十三、设计图标
RZX系列消弧消谐选线及过电压保护综合装置
设计图表如图所示：。