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CYJD-Ⅲ型等效接地同步电源装置
更新日期:2014年5月6日  浏览次数:次   字体【


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随着国家工业化规模进程的发展,电网建设规模的日益扩增大,为确保供电的可靠性、经济性,在中压系统中大量采用中性点非直接接地运行方式,然而当系统发生单相弧光接地时,会产生弧光接地过电压,极易引起电气设备内绝缘的损伤或击穿引发事故,造成严重损失。一直以来,我国对城市及农村电网的大规模技术改造,原有的架空线路逐渐被电缆线路取代,中等电压等级的电网中固体绝缘的设备逐年增多,以及现有电缆线路随着运行时间的加长绝缘逐年老化。弧光接地过电压的问题越来越突出。

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式。

其优点是:

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

其缺点是:

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;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,导致消弧失败;容易产生串联谐振过电压和虚幻接地现象;放大了变压器高压侧到低压侧的传递过电压;使小电流选线装置灵敏度降低甚至无法选线;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;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。

国外对7.2~40.5KV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,对干弧光接地则加剧了故障点的烧损。

中性点虚拟接地电压互感器柜,虽然能消除各种过电压对系统的危害,但对于电缆线路的永久性故障却不能消弧,消除故障点的电容电流。一些有易燃易爆环境的企业,如煤炭、化工等企业,行业规程规定故障点的电容电流必须小于20A;另外,对于电缆线路,电容电流大于40A时,一旦单相接地燃弧,燃弧的能量非常大很快就熔化电缆绝缘造成相间短路。鉴于以上原因,我公司开发出的第三代“CYJD-Ⅲ型等效接地同步电源装置,当发生单相弧光接地时,将故障相金属性接地,故障点对地电压为0,弧光不再重燃,电容电流从故障点转移到装置内流回系统,实施消弧,同时,电压互感器虚拟接地一体化,取代电压互感器柜,可提供AC220V操作电源

本装置目的在于提供一种系统虚拟接地和消弧技术的结合,具有体积小、结构简单、性能稳定等特点,既降低了电力系统的过电压水平,又保证了系统的供电可靠性,同时可提高单相接地故障选线的准确率,本装置兼有了各种接地的优点。

装置功能

本装置是根据系统中性点虚拟接地,泄放产生各种过电压的能量,如谐振和单相接地的电、磁能量;在发生单相接地时将故障相直接接地实施消弧,仍然可以维持运行一段时间,过电压水平较低,具有很高的供电可靠性和安全性。

科学的原理,新颖的方法,近理想化的效果,独创的虚拟接地方式,集合各种中性点接地方式的优点,主动吸收泄放产生各种过电压的能量,从源头上消除过电压,拒绝过电压于萌芽之中,给系统安全运行最大的保障。灵活的运行方式,单相接地时可维持运行,也可立即切除故障,满足不同的运行要求;很低的过电压限制值,给系统绝缘安全极大的保障

1、拒绝系统谐振及其过电压,系统设计时无需考虑参数匹配。

在供电系统设计时,系统中感性元件的阻抗容易计算,但系统对地容抗很难计算,这主要是设备安装的位置、线路敷设的路径及高度、海拔高度、气候环境、空气的湿度、环境污染程度等都影响着系统对地的电容值。设计时计算参数匹配合理,而现场实际参数匹配不合理。

系统参数匹配不合理的情况如:零序阻抗与正序阻抗的比值在(-1)~(-20)之间;系统固有频率接近基频或某次谐波频率;系统对地电容容抗与电压互感器励磁电抗之比大于0.01;负载变压器绕组感抗与线路对地等效容抗满足一定关系等。

参数匹配不合理的系统,当受到某种激励(如操作、故障、雷击等)时,系统往往就会发生谐振,过电压倍数很高造成事故。

虚拟接地吸收泄放激励和谐振的能量,从源头上消除其影响,防止产生过电压,因此设计上可以不考虑系统参数匹配问题。

2、拒绝电压互感器铁磁谐振过电压

电压互感器发生谐振时,虚拟接地吸收泄放谐振能量,从源头消除谐振过电压,三相电压很快恢复到正常电压水平,不仅保护了系统的绝缘安全,防止了谐振过电压对系统绝缘的危害,同时保证电压互感器的特性永远处于线性区域,呈高感抗,保障谐振不会发展,具有小电阻、高阻接地的优点。

3、实现瞬间故障(架空线路、电缆接头)消弧

一方面接地燃弧期间,虚拟接地吸收了接地激发的能量,大幅度降低接地振荡过程,降低暂态过程对系统的危害;另一方面虚拟接地快速消耗弧光熄灭时刻对地电容储存的电荷,降低故障点弧道对地电压恢复的速度,有利于弧道绝缘介质绝缘强度的恢复,使弧道绝缘强度恢复速度大于对地电压的恢复速度,同时虚拟接地使故障点对地电压接近相电压(没有虚拟接地时故障点对地电压恢复最大值为2倍相电压),因此故障点不会再次击穿,从而实现消弧。

电缆线路很多单相弧光接地发生在电缆接头部位,也是瞬间故障。

4、电缆线路弧光接地过电压的抑制及消弧

当有虚拟接地装置时,由于虚拟接地装置吸收泄放了故障点击穿激发的能量,大幅度降低燃弧期间过渡过程,使暂态过电压小于2.5倍;弧光熄灭时,虚拟接地快速消耗弧光熄灭时刻对地电容储存的电荷,降低对地电压的恢复速度,消除了对地电容储存电荷的影响,使燃弧次数减少一半,对于故障点再次击穿电压小于线电压的故障虽然不能消弧,但由于虚拟接地装置吸收泄放了故障点燃弧熄弧激发的能量,可以抑制过电压倍数在2.5以内,燃弧次数减少一半,且大幅度降低燃弧时的过渡过程。

单相弧光接地时,当2个周波内弧光不能熄灭时属永久性接地故障,将故障相直接接地实施消弧也可以在发生单相接地时直接投入消弧开关实施消弧。

5、雷击过电压的抑制
氧化锌避雷器限制雷击过电压4.0倍以下。
雷击发生后氧化锌过电压保护器的1mA参考电压在2.3倍左右,其对应的电荷储存在系统对地电容上,其能量被虚拟接地吸收泄放,防止了其与相电压叠加产生的工频过电压危害系统绝缘。
6
、拒绝断线谐振过电压
电网中出现断线谐振过电压时,可发生系统中性点位移、负载变压器相序反转、绕组电流急剧增加、铁芯发出响声、导线发出电晕声等现象。在严重情况下,会使绝缘闪烙,避雷器爆炸,甚至损坏电力设备。虚拟接地吸收泄放因断线产生的激励能量,使断线根本无法引发断线谐振。
7
、防止发电机投切过电压
发电机并网不可能是完全意义上的同期,以及切除发电机,必然给系统带来冲击,尤其是小系统。虚拟接地吸收泄放这种冲击产生的能量,消除其产生的影响。
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