AL-XHZ系列消弧消諧及過電壓保護裝置

一、概 述

傳統消弧技術概述

長期以來，我國3～66KV的電網大多采用中性點不接地的運行方式。我國國家標準規定，此類電網在發生單相接地故障后允許短時間帶故障運行。此類電網中的內部過電壓絕對值不高，所以危及電網絕緣安全水平的主要因素不是內部過電壓，而是大氣過電壓（即雷電過電壓），因而長期以來采取的過電壓保護措施僅是以防止大氣過電壓對設備的侵害。主要技術措施僅限于裝設各類避雷器，按躲過內部過電壓設計，因而僅對保護雷電侵害有效，對于內部過電壓不起任何保護作用。

然而，運行經驗證明：當這類電網發展到一定規模時，內部過電壓，特別是電網發生單相間歇性弧光接地時產生的弧光接地過電壓，及特殊條件下產生的鐵磁諧振過電壓已成為這類電網設備安全運行的一大威脅，其中以單相弧光接地過電壓更為嚴重。

隨著我國對城市及農村電網的大規模技術改造，城市、農村的配電網必定向電纜化發展，系統對電容電流在逐漸增大，弧光接地過電壓問題也日益嚴重起來。為了解決上述問題，不少電網在電網中性點裝設消弧線圈；當系統發生單相弧光接地時，利用消弧線圈產生的感性電流對故障點電容電流進行補償，使流經故障點殘留減小，從而達到自然熄弧的目的。運行經驗表明，雖然消弧線圈對抑制間歇性弧光接地過電壓有一定作用，但在使用中也發現消弧線圈存在的一些問題。

1、由于電網運行方式的多樣化及弧光接地點的隨機性，消弧線圈要對電容電流進行有效補償卻有難度，且消弧線圈僅僅補償了工頻電容電流，而實際通過接地點的電流不僅有工頻電容電流，而且包含大量的高頻電流及阻性電流，嚴重時僅高頻電流及阻性電流就可以維持電弧的持續燃燒。

2、當電網發生斷線、非全向、同桿線路的電容耦合等非接地故障，使電網的不對稱電壓升高，可能導致消弧線圈的自動調節控制器誤判電網發生接地而動作，這時將會在電網中產生很高的中性點位移電壓，造成系統中一相或兩相電壓升高很多，以致損壞電網中的其它設備。

目前國內電網采取經小電阻接地的方式，雖然抑制了弧光接地過電壓，克服了消弧線圈存在的問題，切除故障線路而且也不能分辨出金屬性或弧光接地；使并不存在弧光接地過電壓危害的金屬性接地故障線路也被切除，擴大了停電范圍和時間。由于加大了故障電流，對于弧光接地則加劇了故障點的燒損。

為此，我公司生產的XHZ消弧消諧及過電壓保護裝置，能將中性點非有效接地系統的相間、相地過電壓限制在電網安全范圍內，解決了各種過電壓設備對電網的威脅，提高了電網安全供電的可靠性。

二、裝置的組成及部件

XHZ消弧消諧及過電壓保護裝置是本公司為了迅速消除中性點非有效接地電網弧光接地過電壓給電氣設備造成損害而生產的產品。

三、各部件的功能介紹

1、大容量ZnO非線性元件組成的組合式過電壓保護器（TBP）

本裝置第一保護元件，本元件與現有的各種過電壓保護器相比，其保護值較低，有較高的承受暫態過電壓的能力，能在后續保護裝置動作前，對系統出現的高幅值弧光過電壓進行有效的限制，主要用來限制大氣過電壓和操作過電壓。

2、多功能微機控制器（ZK）

本裝置的技術核心元件采用的PIC系列單片機，工作穩定可靠；采用的開關電源供電，抗干擾能力強；具有測量、顯示、運算、通訊功能。它根據電壓互感器PT提供的三相電壓信號Ua、Ub、Uc和開口三角電壓Uo瞬時的變化，判定接地的性能和接地相別，發出相應的指令高壓真空接觸器的接通和開斷。

 3、高壓限流熔斷器

整個裝置的后備保護器件，用來防止短路，具有開斷迅速、開斷容量大的特點。

4、阻容式過電壓保護器（ZR）

阻容式過電壓保護器是由三相電阻電容串聯組成的R—C吸收裝置，限制、吸收系統出現的高頻過電壓。當系統發生間歇性弧光接地時，在消弧接觸器動作前將過電壓限制在安全范圍內；在消弧接觸器分閘退出時，限制故障相恢復電壓幅值及上升速度，使故障點不會因操作真空接觸器引起過電壓重燃，從而保障裝置消除弧光故障的成功率。

5、分相控制的高壓真空接觸器

分相控制的高壓真空接觸器是由三只操作回路相互閉鎖的單相真空交流接觸器組成，分別接于系統三相母線和地之間。在系統正常時，高壓真空接觸器處于開斷狀態，不會對系統正常運行產生影響；系統發生單相弧光時，真空接觸器根據微機控制器的指令分合，將故障母線直接接地，完成對弧光接地過電壓的限制。

6、電壓互感器（PT）

用于將系統的一次電壓轉換為微機控制可處理的二次電壓，供檢測及采樣。

7、高壓隔離開關（QS）

用于安裝和維護時的投切。

四、裝置的功能及特點

1、裝置動作速度快，能快速消除間歇性弧光及穩定性弧光接地故障，抑制孤光接地過電壓，。

2、能將系統的大氣過電壓和操作過電壓限制到較低的電壓水平，保證了電網及設備的絕緣安全。

3、能夠快速、有效地消除系統的諧振過電壓，防止長時間諧振過電壓對系統絕緣破壞，防止諧振過電壓對電網中裝設的避雷器及小感性負載的損傷。

4、裝置動作后，允許200A的電容電流連續通過至少2小時以上，用戶可以完成轉移負荷的倒閘操作之后再處理故障線路。

5、能夠準確查找單相接地故障線路，對防止事故的進一步擴大，減輕運行和維護人員的工作有重要的意義。

6、由于其限制過電壓的機理與電網電流的大小無關，因其保護性能不受電網運行方式的改變和電網擴大的影響。