ZDB系列偏磁式消弧线圈产品说明书.doc

ZDB系列偏磁式消弧线圈产品说明书422020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。内容简介随着经济的发展，社会的进步，自动调谐的消弧线圈得到了越来越广泛的应用。在许多城市、石油、化工、钢铁、煤碳的高压供电网中都安装使用了消弧线圈补偿装置，大大地降低了由于弧光接地过电压造成危害的机率。本书主要介绍天变航博公司ZDB-II，系列自动调谐消弧线圈系统的结构原理、操作方法以及安装调试的步骤等。目录第一章 前言1.1 消弧线圈的作用-11.2 理想中的消弧线圈-11.3 消弧线圈的调谐方法-1第二章 系统概述 2.1 使用范围-22.2 使用环境-22.3 产品型号及组成说明-32.4 成套装置的性能特点 -52.5 成套装置达到的具体指标-6第三章 工作原理3.1自动跟踪动态补偿原理-73.2 自动跟踪动态补偿系统-93.3 消弧线圈原理图-113.4 控制器的原理框图-123.5 开滦吕家坨煤矿电网单相金属性接地实验接地点残留分析-13第四章 成套装置组成及结构4.1 控制柜外形尺寸-144.2 控制柜元件布置图-154.3 控制柜外接端子说明-164.4 XHJZ系列消弧线圈外形尺寸及常见型号说明-174.5 XDG系列干式消弧线圈外形尺寸及常见型号说明-20 第五章 成套设备的安装 5.1 补偿系统安装电气接线-23 5.2 消弧装置的安装-25 5.3 控制柜的安装-25 第六章 订货需知 6.1 消弧线圈的选型-26 第七章 系统操作 7.1 控制柜的仪表盘-27 7.2 控制器的操作盘-27 7.3 操作说明-28 7.4 消弧线圈操作说明-35 7.5 常见故障诊断及维修-35 第一章 前 言1.1 消弧线圈的作用中国的城市电网及厂矿企业的中压供电系统，大部分为中性点不接地即小电流接地系统，这种系统在发生单相接地时，电网仍可带故障运行，这就大大降低了运行成本，提高了供电系统的可靠性，但这种供电方式在单相接地电流较大时容易产生弧光过电压和相间短路，给供用电设备造成了极大的危害。防止这种危害的方法之一就是在中性点和地之间串联一个电抗器，这个电抗器也就是一般所指的消弧线圈。它能有效减少接地点电流，从而达到自动熄灭电弧的目的。1.2 理想中的消弧线圈 它在系统正常运行时，能实时监测电网单相接地电流的大小，而此时消弧线圈的电抗器值很大，最好相当于中性点不接地系统。在发生单相接地时，能在极短时间内调节电感值，使接地点残留基波无功分量为零。这种消弧线圈我们称它为能自动跟踪动态补偿的理想消弧线圈。1.3 消弧线圈的调谐方法 自从19 德国人petersen创造了世界上第一台消弧线圈以来，随着科学技术的进步，消弧线圈调谐的方法五花八门，总结起来有以下几种方式： （1）人工调匝式消弧线圈； （2）调气隙式消弧线圈； （3）自动调匝式消弧线圈（有载开关）； （4调容式消弧线圈； （5）自助磁式消弧线圈； （6）她助磁式消弧线圈。 以上这几种方式的原理及性能比较详见我公司 消弧线圈自动跟踪动态补偿原理讲义。第二章 系统概述2.1 使用范围本成套设备主要用在6kv至66kv中性点不接地电网中，用来自动跟踪动态补偿电网中的单相接地电容电流。发生单相接地故障时，可自动实施最佳补偿，使故障点的残流小于5A。可有效地抑制弧光接地过电压危害，预防由于单相接地而引发的相间短路及电缆放炮等故障。该装置也可按照用户要求，整定为用户希望的补偿状态。该装置可广泛用于各种矿业、石油、化工建材、冶金以及大中城市的高压配电网。2.2 使用环境2.2.1 控制柜的使用环境（1） 海拔高度不超过1500米；（2） 环境温度：540，且通风状态良好；（3） 空气相对温度不大于85%（+20）且无导电尘埃存在；（4） 无火灾、爆炸危险；（5） 不含有腐蚀金属及绝缘的气体和蒸汽；（6） 无剧烈震动和强力颠簸以及地面水平不超过5度。2.2.2 消弧装置的使用环境 （1）接地消弧装置是户外式结构； （2）有工作接地点，接地电阻小于1欧姆。2.3 产品型号及组成说明2.3.1油浸式消弧线圈成套装置的型号及组成说明2.3.1.1 ZDB系列油浸式偏磁式自动调谐动态补偿消弧线圈成套装置的型号说明 ZDB-/-/（J）/ 站变接线组别（如不带站变此位空白） 站变二次容量（如不带站变此位空白） 带接地变压器（如不带接地变此位空白） 消弧线圈补偿上限 消弧线圈补偿下限 消弧线圈的电压等级 自动跟踪动态补偿 2.3.1.2 ZDB系列油浸式偏磁式自动调谐动态补偿消弧线圈成套装置的组成说明 油浸式自动调谐动态补偿消弧线圈成套装置由下列三部分组成：1） ZDB-II自动调谐偏磁式消弧线圈控制屏2） ZDB-IIA自动调谐偏磁式消弧线圈控制器3） XHJZ油浸式偏磁式消弧线圈2.3.1.3 XHJZ系列油浸式偏磁式消弧线圈型号说明 XH（J）Z-/-/ 站变接线组别（如不带站变此位空白） 站变二次容量（如不带站变此位空白） 消弧线圈补偿上限 消弧线圈补偿下限 消弧线圈的电压等级 带接地变压器（如不带接地变此位空白） 消弧线圈 2.3.2 H级干式偏磁式自动调谐动态补偿消弧线圈成套装置的型号及组成说明2.3.2.1 ZDBG系列H级绝缘干式偏磁式自动调谐动态补偿消弧线圈成套装置的型号说明 ZDBG-/-/（J）/ 站变接线组别（如不带站变此位空白） 站变二次容量（如不带站变此位空白） 带接地变压器（如不带接地变此位空白） 消弧线圈补偿上限 消弧线圈补偿下限 消弧线圈的电压等级 自动跟踪动态补偿 2.3.2.2 ZDBG系列干式偏磁式自动调谐动态补偿消弧线圈成套装置的组成说明 干式自动调谐动态补偿消弧线圈成套装置由下列四部分组成：1） ZDB-II自动调谐偏磁式消弧线圈控制屏2） ZDB-IIA自动调谐偏磁式消弧线圈控制器3） XDG 系列消弧线圈4） DSG 系列接地变压器2.3.2.3 XDG系列消弧线圈型号说明 XDG-/- 消弧线圈补偿上限 消弧线圈补偿下限 消弧线圈的电压等级 消弧线圈 2.3.2.4 XDG-6(10)系列变压器常见型号及外形尺寸说明 DSG-/- 接线组别（如接地变不带站变则无此项） 接地变二次容量（如接地变不带站变则无此项） 接地变容量 电压等级 2.4 成套装置的性能特点2.4.1 消弧线圈结构的特点 电控无级连续可调消弧线圈，全静态结构，内部无任何运动部件，五角点，调节范围大，可靠性高，调节速度快（ms数量级）。这种线圈的基本工作原理是利用施加直流励磁电流，改变铁芯的磁阻，从而达到改变消弧线圈电抗值的目的，它能够带高压以电的速度调节电感值。2.4.2 控制方法的特点 采用动态补偿方式，从根本上解决了补偿系统串联谐振过电压问题。众所周知，消弧线圈在高压电网正常运行时无任何好处，如果这时调谐到全补偿状态或接近全补偿状态，会出现串联谐振过电压，使中性点电压升高，电网中的各种正常操作及单相接地以外的各种故障的发生都可能产生危险的过电压。因此在电网正常运行时，即调节消弧线圈使其跟踪电网电容电流的变化有害无利，这也就是电力部门有关规程规定“固定补偿式消弧线圈不能工作在全补偿及接近全补偿状态”的原因。国内同类自动补偿装置均是一种随动系统，都是在电网尚未发生故障前即将消弧线圈调节到全补偿状态等待接地故障的发生，为了避免出现过高的串联谐振过电压而在消弧线圈上串联一个阻尼电阻，将谐振过电压限制到允许的范围内。由于电阻的瓦数受限，在出现接地故障后必须在数秒内迅速切除，这无疑给电网增加了一个不安全因素。ZDB产品不是采取限制串联谐振过电压的方法，而是采用避开谐振点的动态补偿方法，根本不让串联谐振出现，即在电网正常运行时，不施加励磁电流，将消弧线圈调谐到远离谐振点的状态，但实时检测电网电容电流的大小，当电网发生单相接地后，瞬间（约20ms）调节消弧线圈实施全补偿。2.4.3 控制器的功能特点 （1）装置由PC104工控机和单片微机控制可实时显示电网电容电流，并具有电容电流追忆功能及自检功能等； （2）实时实施动态补偿功能。在任何状态下，一旦电网出现单相接地故障，控制器即瞬时施加所需励磁电流给消弧线圈，实施最佳补偿； （3）装置可选装单相接地选线单元，监视32条馈出支路； （4）具有双套并运功能； （5）装置可选配微型打印机，可将故障信息，追忆信息打印出来。 （6）具有RS-232串行接口，可同上位机通讯，可给变电所微机监控自动化装置，实时传送电容电流、中性点电压、装置自检信息，电网发生接地故障后传送补偿电流、残流等信息。2.5 成套装置达到的具体指标 （1）电网电容电流跟踪灵敏度0.5A； （2）励磁电流从零至最大值的调节时间20ms； （3）工频无功接地残流5A； （4）单相接地后补偿脱谐度5%。第三章 工作原理3.1 自动跟踪原理3.1.1 引言 在中性点不接地电网中,治理单相接地电容电流过大造成危害的方法之一是中性点加装消弧线圈。消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一个电感电流IL补偿接地电容电流Ic，使接地电流减小,也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低,达到自动熄灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时,不但能够有效地减少产生弧光接地过电压的机率，同时也最大限度地减少了故障点热破坏作用及接地网电压等。对补偿系统的基本要求是:(1)在发生单相接地故障时,补偿装置使流经故障点的残流减小,尽可能只有主接地电流的有功分量和不能被补偿的高次谐波电流；(2)在电网正常和故障情况下,因中性点位移引起的相对地电压升高值不得危害电网的正常绝缘。要想达到第一条的要求,还必须实现对电网电容电流的自动跟踪问题,而(1)、(2)两条又是矛盾的,本章提出动态补偿的概念解决这一矛盾。3.1.2 消弧线圈接地系统的中性点电压位移3.1.2.1正常运行时的中性点电压位移 消弧线圈接地系统等效电路如图一所示,其中L是消弧线圈的电感,r0代表消弧线圈有功损耗的等效电阻,设三相电源电压完全平衡,其值为，各相泄漏电阻彼此相等,ra=rb=rc=r,且以UA作为参考相量。 式中 电网的不对称度 电网阻尼率 电网的脱谐度 中性点位移电压的大小 (1)式中为中性点未加消弧线圈时电网的自然不平衡电压 图一 消弧线圈正常运行时的等值图 图二 谐振曲线 从式(1)可见,补偿系统中性点位移电压随着脱谐度变化而发生变化，其变化曲线即谐振曲线如图二所示，可见脱谐度v越趋近于零，中性点位移电压愈高，当v=0即全补偿时，其值为/d。因此加装消弧线圈后，对中性点位移电压起到了放大作用，脱谐度愈小，放大作用愈强，放大倍数约为1040。3.1.3故障时的中性点电压位移 当电网中出现单相断线，非全相合闸等故障时，增大，将可能超过限值。另外，电网中出现非同期合闸或大型异步电动机投切操作都可能产生过电压，只有一点补偿电网同未补偿电网是相同的，即发生单相金属性接地时，中性点电压位移都是。3.1.4小结(1)在电网正常运行情况下,正确调谐的消弧线圈对电网安全运行有害无利,为了满足正常中性点位移电压不超过某一限值的要求而不得不将消弧线圈的脱谐度整定在较大的数值,使接地残流加大，补偿效果降低。(2)在电网发生断线故障，断路器非同期合闸事故或大型电动机投切操作时，小脱谐度的消弧线圈使中性点电压位移比无补偿电网严重得多，将出现危险的过电压。(3)消弧线圈发挥有利作用是在电网出现单相接地后，而且脱谐度越小越好，最好是全补偿。 可见(1)、(2)与(3)条是矛盾的，如何解决这种矛盾呢？一种方法是采用增大电网阻尼率的方法，如采用消弧线圈并联电阻或串联电阻接地方案，这种方案在生产实践中也都发挥了有益的作用。可是d增大必然造成接地残流增大。另外,附加大容量的电阻从设计制造安装等方面都有一定的困难。由于现代微电子科学和电力电子技术的发展，完全能够实现动态补偿的方案，即在电网正常运行时，消弧线圈工作在远离谐振点位置，出现单相接地后，瞬间调整消弧线圈实施全补偿。3.2 自动跟踪动态补偿系统5.3.1自动跟踪原理 当前国内外已有的自动跟踪调节消弧线圈补偿系统实际上都是一种随动系统，即消弧电抗器的电抗自动跟踪电网电容电流的变化而调整，这种调整发生在单相接地故障之前。其基本工作原理有两种，一种是利用中性点位移电压和参考电压之间的相位移与消弧线圈脱谐度之间的关系来跟踪调整消弧线圈电感，对于一个实际的电网，即使电容电流不变，仍变化很大，这就给调谐带来误差，为了弥补这一缺点，需要在某相对地之间附加一电容C，增大电网的不平衡度。 另一种方法是利用中性点位移电压的幅值随脱谐度变化的关系来跟踪调整消弧线圈电感。从图二可见，随着脱谐度向零点逼近中性点位移电压趋近其最大值，可见以上两种调节的过程也就是电网出现串联谐振过电压的过程。另外，这些方法都不能实时检测电网电容电流的具体数值，也很难定量地调节线圈的脱谐度。根椐式 (1) vd时 (2) 式中 : 因此在远离谐振点处，当消弧电抗器电感值为L1时，测得中性点位移电压为，调整电感为L2时，测得中性点位移电压幅值为，则能够利用式(3)计算出: (3) 如果利用微机的计算能力强等特点，在具体算法上采取一系列提高精度的措施，设定检测灵敏度上采取某种处理方法，能够利用上述原理较为精确地实时测定电网电容电流值,并给以直观的显示。3.2.2 连续可调消弧电抗器动态补偿要求消弧电抗器在电网出现单相接地后能够瞬间调整至全补偿状态。这就对消弧线圈有两点基本要求:一是能够带额定电压连续调节电感值,二是调节速度迅速。利用机械运动改变铁芯中气隙长度，从而改变电抗器电感的方法不能满足这一要求。能够采用在交流工作线圈内布置一个铁芯磁化段，经过改变铁芯磁化段磁路上的直流助磁磁通大小来调节交流等值磁导，实现电感连续可调的目的。其基本结构如图三所示，其直流励磁绕组采取反串联连接方式，使各绕组上感应的工频电压相互抵消。经过对三相全控整流电路输出电流的闭环调节，实现消弧电抗器励磁电流的控制，利用微机的数据处理能力，对这类电抗器伏安特性上固有的不大的非线性实施动态校正。3.2.3 系统构成ZDB-6（10）/100系统成套装置包括三个部分：（1）接地变压器（2）电控消弧线圈（3）微机控制器其中，接地变压器与电控消弧线圈合为一体放在同一油箱内。这种结构使得安装变得非常简单方便。3.3 消弧线圈原理图3.4 控制器的原理框图3.5 开滦吕家坨煤矿电网单相金属性接地实验接地点残流分析3.5.1 接地实验示波图3.5.2 接地点残流分析 测量值谐波次数消弧线圈电压（伏）消弧线圈电感电流（安）故障点残余电流（安）基波360039.40.8921200.020.25325.51.480.31436.840.20.53539.420.160.57637.680.140.53719.060.120.885.140.10.498.9600.53106.260.10.091110.960.240.43126.480.120.191317.220.120.41145.860.160.34152.800.160.41第四章 成套装置组成及结构4.1 控制柜外形尺寸4.2 控制柜元件布置图4.3 控制柜外接端子说明4.3.1 外接端子 端子名称编号说明P11接消弧线圈的P1端子2P23接消弧线圈的P2端子4C15接消弧线圈的C1端子C26接消弧线圈的C2端子ML17按母联辅助接点ML28按母联辅助接点4.3.2 励磁端子端子名称说明A直流输出的正端子X直流输出的正端子4.3.3 通讯端子端子名称说明232T串行口T232232R串行口R232GND地4.3.4 三相电源端子端子名称说明A三相电源A相输入B三相电源B相输入C三相电源C相输入N三相电源零相输入4.4 XHJZ系列消弧线圈外形尺寸及常见型号说明4.4.1 XHJZ-6(10)系列偏磁式消弧线圈4.4.1.1 XHJZ-6(10)系列消弧线圈外形尺寸 附图 一 XHJZ-6（10）系列消弧线圈外形图4.4.1.2 ZDB-6(10)系列油浸式偏磁式消弧线圈成套装置常见型号 成套装置的型号 消弧线圈 的型号电压等级(V)补偿范围额定容量(KVA)外形尺寸LBHCZDB-6/4-30/JXHJZ-6/4-3063004-30125138011501690500ZDB-6/5-50/JXHJZ-6/5-5063005-50210146011901700550ZDB-6/5-70/JXHJZ-6/5-7063005-70295150012301750600ZDB-6/10-90/JXHJZ-6/10-90630010-90380155012801780650ZDB-6/15-110/JXHJZ-6/15-110630015-110460165013501860700ZDB-10/4-30/JXHJZ-10/4-30105004-20210150012001750550ZDB-10/5-50/JXHJZ-10/5-50105005-50350158012701800600ZDB-10/5-70/JXHJZ-10/5-70105005-70490166013401850650ZDB-10/10-90/JXHJZ-10/10-901050010-90630175014201900700ZDB-10/15-110/JXHJZ-10/15-11010500151108401840149019507504.4.2 XHZ-35系列消弧线圈外形尺寸及常见型号说明4.4.2.1 XHZ-35系列消弧线圈外形尺寸附图 二 35KV消弧线圈外形尺寸4.4.2.2 XHZ-35系列消弧线圈常见型号说明成套装置的型号 消弧线圈 的型号电压等级(V)补偿范围额定容量(KVA)外形尺寸LBHCZDB-35/4-30XHZ-35/4-30380004-30660215011502550850ZDB-35/5-50XHZ-35/5-50380005-5012002250120026001000ZDB-35/5-70XHZ-35/5-70380005-7016002400130027001150ZDB-35/10-90XHZ-35/10-903800010-90 2600150029001300ZDB-35/15-110XHZ-35/15-1103800015-110250028001700310015004.4.3 XHZ-66 /10-100消弧线圈外形尺寸 4.5 XDG系列消弧线圈外形尺寸及常见型号说明XDG-6(10)系列消弧线圈 XDG-6(10)系列消弧线圈外形尺寸附图四 XDG系列偏磁式消弧线圈外行尺寸 XDG-6、10(35)系列消弧线圈常见型号说明成套装置的型号 消弧线圈 的型号电压等级(V)补偿范围额定容量(KVA)外形尺寸abcd1d2ZDBG-6/4-30XDG-6/4-3063004-3012512307501240820550ZDBG-6/5-50XDG-6/5-5063005-5021013248001340820660ZDBG-6/5-75XDG-6/5-7563005-75300132880015001070660ZDBG-6/10-100XDG-6/10-100630010-1003801470100013901070820ZDBG-6/15-150XDG-6/15-150630015-1505501445100016051070820ZDBG-6/15-200XDG-6/15-200630015-2007501560100017201070820ZDBG-10/4-30XDG10/4-30105004-3020012558001350820660ZDBG-10/5-50XDG-10/5-50105005-50315145010001506980720ZDBG-10/5-75XDG-10/5-75105005-755001320100013421070820ZDBG-10/10-100XDG-10/10-1001050010-1006301450100016001070820ZDBG-10/15-150XDG-10/15-1501050015-150930155010001680 1070820ZDBG-10/15-200XDG-10/15-2001050015-20012501690120017601070820ZDBG-35/5-80XDG-38/15-803800018005-802396 130810701070 DSG-6(10)系列接地变压器常见型号（此表中的型号均不含站变）接地变压器 的型号电压等级(V)额定容量(KVA)外形尺寸abcd1d2DSG-6/200630020012607001065820550DSG-6/315630031513707201060820660DSG-6/4006300400144580011551070660DSG-6/6306300630152080012401070660DSG-6/8006300800160090012801070660DSG10/2001050020012607001065820550DSG-10/3151050031513707201060820660DSG-10/40010500400144580011551070660DSG-10/50010500500146080012151070660DSG-10/63010500630152080012401070660DSG-10/800105008001600100012801070660DSG-10/10001050010001680100013601070820XDG-10/12501050012501725100014501070820 DSG系列干式变压器外形尺寸第五章 成套设备的安装5.1 补偿系统安装电气接线5.1.1 干式消弧装置单套运行系统接线图5.1.2 油浸式消弧装置单台运行系统接线图5.2 消弧装置的安装 5.2.1 验收 用户收到产品后，应立即按铭牌查对收到的产品型号，规格是否与订货合同相符，并按出厂技术文件目录查对技术文件是否齐全，并检查： (1)产品有无漏油和渗油现象； (2)所附零件是否齐全，有无损坏； (3)按照GB1094-85及GB6451-86做必要交接试验。5.2.2 注意事项 （1）套管采用BJL-20/50型及BF-1/300型。在使用中应根据污垢情况经常擦洗表面，以防沿面放电。 （2）本消弧装置应严格按铭牌接线，O端必须可靠地连接接地网，连线截面不应小于100平方毫米，接地点电阻小于一欧姆。5.2.3 在投入运行前应做以下检验项目： （1）将压力释放器顶端的闭销拆除，否则保护阀不能开启； （2）检查压力释放器是否拧紧； （3）测绝缘电阻； （4）测量直流电阻； （5）耐压试验。其中（1），（2）两项仅适用于全密封式邮箱结构。5.2.4 本装置额定运行时间不得超过两个小时。5.3 控制柜的安装 按图十三或图十四接线，接三相电源时应注意相序。第六章 订货需知6.1 消弧线圈的选型 （1）间接测量一下系统的单相接地电流，假定结果为IC （2）根据测量结果计算补偿上下限，计算方法如下： 上限=IC+30%IC A 下限=选择5或10A （3）确定装置型号： ZDB-6/下限-上限（6KV系统） ZDB-10/下限-上限（10KV系统） （4）本公司免费为用户间接测量单相接地电容电流。第七章 系统操作7.1 控制柜的仪表盘仪表盘： 零序电压表：用于指示电网的开口电压值的大小； 电感电流表：用于指示消弧线圈经过的补偿电流的大小； 励磁电流表：用于指示消弧线圈励磁电流的大小。7.2 控制器的操作面板7.3 操作说明本装置调试完毕投入运行，监视跟踪电容电流的变化，自动调整补偿参数。当发生接地故障时自动补偿并记录接地信息。该装置设置了六个键：复位键、F1、F2、F3、F4和自检键。其中复位键是系统直接进入复位状态的功