一、概 述

　　為了解決弧光接地長時間的過電壓問題，以前大多數(shù)采用在中性點加裝消弧線圈補償電容電流來抑制故障點弧光發(fā)生的機率。很顯然，這種方法的目的是 為了消除弧光，但由于消弧線圈自身的諸多特點，很難對電容電流進行有效補償，特別是高頻分量部分對供電設(shè)備造成的危害無法克服。在研究各種消弧線圈的基礎(chǔ) 上，我公司研制出了智能型消弧裝置KM-KNX。
　　二、裝置的適用范圍
　　(1)本裝置適用于3~35KV中壓電力系統(tǒng)；
　　(2)本裝置適用于中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地或中性點經(jīng)高阻接地的電力系統(tǒng)；
　　(3)本裝置適用于電纜線路為主的電網(wǎng)，電纜與架空線路的混合電網(wǎng)，以及架空線路為主的電網(wǎng)；
　　三、裝置的基本功能
　　裝置正常工作時，具有PT柜功能；同時具有系統(tǒng)斷線報警、閉鎖功能；系統(tǒng)金屬接地故障報警、轉(zhuǎn)移系統(tǒng)接地故障點功能；消除弧光接地、系統(tǒng)諧振功能；低電壓、過電壓報警功能；以及故障報警消除時間、故障性質(zhì)、故障相別、系統(tǒng)電壓、開口三角電壓、對地電容電流大小等信息進行記錄的功能，便于故障處理、分析。
　　當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，裝置可在30mS左右將故障相通過特制分相真空接觸器直接接地，若是弧光接地，則立即熄滅電弧，將弧光接地過電壓穩(wěn) 定在線電壓水平，可有效避免因單相接地引發(fā)的相間短路及因弧光接地過電壓導(dǎo)致的避雷器爆炸事故；若是金屬接地，則可大大降低接觸電壓和跨步電壓，有利于保 障人身安全(金屬接地可根據(jù)用戶要求設(shè)定裝置是否動作)；如果用于以架空線路為主的電網(wǎng)，則裝置動作5S后真空接觸器自動分閘，若是瞬時性故障，則系統(tǒng)恢 復(fù)正常，若為性故障則裝置再次動作，起到限制過電壓的作用。
　　當發(fā)生系統(tǒng)PT斷線故障時，裝置顯示斷線故障相別，同時輸出接點信號，以便用戶對有可能因PT斷線導(dǎo)致誤動作的保護裝置進行可靠閉鎖。
　　裝置的“磁懸浮”技術(shù)，可以從根本上抑制鐵磁諧振的發(fā)生，有效地保護因系統(tǒng)諧振引起的PT燒毀、爆炸等事故。
　　裝置配有RS485接口，采用標準MODBUS通訊規(guī)約，確保裝置與整個監(jiān)控系統(tǒng)兼容，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、遠方操作功能。
　　四、裝置的附加功能
　　本裝置可按用戶要求配置自動選線功能。
　　本公司研制的小電流接地選線裝置，在系統(tǒng)金屬接地時主要依據(jù)線路零序電流的幅值選線，系統(tǒng)弧光接地時主要依據(jù)裝置動作前后線路零序電流的突變量進行選線?？朔顺Ｒ?guī)的選線裝置選線速度慢和弧光接地時選線準確率低的缺點。
　　本裝置可按用戶要求配置消（除）諧（振）功能。
　　本裝置可配置本公司研制的專用抗飽和電壓互感器和一次限流消諧器相配套的方式，從根本上破壞鐵磁諧振的條件，避免了因諧振過電壓引起“燒PT”和“爆PT保險”的事故；也可以按用戶要求配置微機消諧裝置來消除鐵磁諧振。
　　五、裝置的工作原理
　　系統(tǒng)正常運行時，裝置微機控制器ZK持續(xù)檢測電壓互感器PT提供的電壓信號。

　　當電壓互感器PT輔助二次的開口三角電壓U  由低電位變成高電位時，表明系統(tǒng)發(fā)生故障，此時微機控制器ZK立即啟動，同時根據(jù)PT二次輸出信號Ua、Ub、Uc的變化進行故障類型和相別的判斷：

　　六、裝置的主要特點
　　裝置動作速度快，可在30~40ms快速動作，大大縮短單相接地電弧的持續(xù)時間；
　　裝置動作后可立即熄滅電弧，并能有效地將弧光接地過電壓限制在線電壓范圍內(nèi)；
　　裝置動作后，允許系統(tǒng)電容電流連續(xù)通過至少2小時以上，用戶可以在完成轉(zhuǎn)移負荷的倒閘操作之后再處理
　　故障線路；
　　裝置的保護功能不受電網(wǎng)規(guī)模和運行方式的影響；
　　裝置具有較高的功能性價比，其中的電壓互感器可以向計量及保護提供電壓信號，取代常規(guī)PT柜；
　　裝置加裝小電流接地選線裝置，利用電弧熄滅前后故障線路零序電流突變量的特點進行選線，可大大提高
　　選線準確率。
　　裝置采用抗飽和電壓互感器和專用一次限流消諧器相結(jié)合的方式，可以從根本上抑制鐵磁諧振，有效地保護PT；
　　裝置具有弧光接地故障錄波功能，為用戶分析事故提供數(shù)據(jù)。
　　七、裝置的主要部件及其功能
　　1、可分相控制的高壓真空快速接觸器
　　這是我們公司特殊研制的可分相控制的交流快速真空接觸器，可在8~12ms完成分合閘。真空接觸器一端分接至母線，另一端直接接地。正常運行時ZJ處 于分閘狀態(tài)，受微機控制器的控制而合閘。各相真空接觸器操作回路互相閉鎖，當其中任一相合閘使該相母線接地后，其它兩相不會再動作。
　　ZJ的作用是當系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時，使其由不穩(wěn)定的弧光接地迅速轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的金屬性直接接地，從而保護系統(tǒng)設(shè)備不受過電壓損害。
　　2、三相組合式過電壓保護器
　　KM-GBP是一種新型大能容組合式過電壓保護器，起限制系統(tǒng)過電壓的作用，與一般的氧化鋅避雷器(MOA)結(jié)構(gòu)不同，主要具有以下優(yōu)點：
　　通流容量大，適用范圍更廣；
　　采用四星形接法，可將相間過電壓大大降低，保護的可靠性大為提高。
　　采用大能容ZnO非線性電阻和放電間隙組合而成，使兩者互為保護。放電間隙使ZnO非線性電阻的荷電率為
　　零，ZnO非線性電阻不會老化，ZnO非線性電阻的非線性特性又使放電間隙動作后無續(xù)流，放電間隙不再承擔
　　滅弧任務(wù)，提高了產(chǎn)品的使用壽命。
　　電壓沖擊系數(shù)為1，在各種電壓波形下放電電壓值相等，不受各種操作過電壓波形影響。過電壓保護值準確，
　　保護性能優(yōu)良。
　　放電瞬時值與殘壓相近，無截波，有利于保護繞組型設(shè)備的匝間絕緣。
　　結(jié)構(gòu)簡單、體積小、安裝方便。
　　KM-GBP三相組合式過電壓保護器是本裝置中限制各類過電壓的器件，在接觸器ZJ未動作之前將過電壓限制在安全范圍以內(nèi)。
　　3、KM-YXQ一次限流消諧器
　　KM-YXQ為我公司的技術(shù)產(chǎn)品，串聯(lián)安裝在PT一次中性點與地之間，用來抑制PT鐵磁諧振，提高電網(wǎng)運行的安全性。
　　正常運行狀態(tài)下電阻為40kΩ左右，而PT一次繞組的阻抗為兆歐級，因此不會對PT的各項性能產(chǎn)生影響，同時也不會明顯改變系統(tǒng)的各項參數(shù)。當PT發(fā)生諧振時鐵芯飽和，一次繞組激磁電流增加，KM-YXQ電阻快速增長，能夠很好的發(fā)揮出阻尼作用。
　　KM-YXQ結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧、安裝方便、運行可靠；能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)快速消諧，諧振過電壓幅值越大，消諧時間越短；能夠限制電壓互感器一次繞組的激磁電流突增，防止因電壓互感器一次繞組電流增加，熔斷器熔斷后因能量不足不能滅弧引發(fā)的母線短路事故。
　　4、微機控制器
　　ZK是本裝置的核心控制部件，它是根據(jù)PT提供的Ua、Ub、Uc、U  的信號來判定故障相別和故障類型 ( PT斷線、金屬接地、弧光接地 )，按照預(yù)先設(shè)定好的方式控制高壓真空接觸器ZJ。
　　消弧、選線可合為一體，達到選線和消弧恰當配合的目的。
　　技術(shù)特點
　　控制器采用四CPU結(jié)構(gòu)，一個作為人機交互和實時通訊；一個作為采樣和計算；一個作為輸出信號的管理，保證輸出信號的正確性；一個作為故障錄波。
　　軟件特點
　?。?）實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）
　　軟件設(shè)計采用實時操作系統(tǒng)及其功能*的專家?guī)旌瘮?shù)，面向任務(wù)的程序設(shè)計風(fēng)格，按全優(yōu)先服務(wù)方式進行資源管理，任務(wù)調(diào)度，異常處理等工作，工作極為可靠，也使DSP和微控制器的性能得以的發(fā)揮。描述性編程語言，執(zhí)行速度快，可讀性好，易于擴展和移植。
　　（2）標準MODBUS通訊協(xié)議
　　采用標準MODBUS通訊協(xié)議，方便接入各種標準的綜合自動化系統(tǒng)。采用單獨的通訊處理微控制器，通訊的處理能力和通訊速度大大提高了。
　　裝置動作后，可以遠方復(fù)歸。
　?。?）采用高性能
　　采樣和計算部分選用TI公司TMS320F2812DSP芯片。頻率可達150MHz。
　　通過軟件編程可對實時采集的數(shù)字信號在短時間內(nèi)進行快速傅立葉變換，即可直接提取出所需要的各次諧波進行計算。
　?。?）14位多通道同步采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器
　　由于系統(tǒng)對采樣的精度要求很高，所以AD選用14位的。共計8個通道。每4個通道同步采用的AD，提高了采用的精度，AD的外部CLK為16M，從而保證了我們采樣的每個周波64點采樣和計算的要求
　?。?）使用可編程邏輯器件
　　傳統(tǒng)器件的功能集中一個芯片中，減少了電路板面積和焊點數(shù)量，縮短了總線長度，提高了抗干擾性能和電路可靠性，同時增強了靈活性。
　　采用2片ALTERA公司的EPM7128作為整個系統(tǒng)的數(shù)字邏輯部分。該芯片可以重復(fù)編程，內(nèi)部有2500可用門，128個宏單元，能滿足大部分復(fù)雜邏輯的要求。該芯片的使用，大大減少了數(shù)字系統(tǒng)工作所需要的分離邏輯器件數(shù)目，增強了系統(tǒng)可靠性和保密性。
　　（6）故障錄波功能
　　故障錄波可以循環(huán)滾動記錄8次故障波形，包括故障發(fā)生前后的三相電壓、零序電壓、零序電流、三相接觸器、熔斷器的狀態(tài)。
　?。?）人機接口為大液晶顯示，全中文菜單，并采用圖形的方式顯示當前的狀態(tài)量，實時直觀；實時顯示三相電壓值、零序電壓值、零序電流值。
　?。?）其他特點
　　四層印制電路板，表貼工藝，級芯片。所有開入，開出、模擬量及電源、485接口全部經(jīng)過隔離，使輸入輸出不交叉，消除耦合干擾。模擬量采用有源濾波，同時采用多層屏蔽及抗干擾措施。
　　面向功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計，背插式結(jié)構(gòu)，將強弱電回路分開，可大大抑制靜電和電磁干擾，增強裝置的抗干擾能力。
　　5、高壓限流熔斷器
　　FU是整個裝置的后備保護器件，可防止因誤接線或誤操作引起的相間短路故障，具有以下特點：
　　(1)  開斷容量大，可達63KA；
　　(2)  開斷迅速，開斷時間1~2ms；
　　(3)  限流效果好，可把故障電流限制在短路沖擊電流的1/5以下；
　　6、帶有輔助二次繞組的專用電壓互感器

　　裝置采用專用抗飽和電壓互感器，相對于普通電壓互感器，不僅可以有效地為系統(tǒng)計量和測控提供穩(wěn)定的電壓信號而且可靠地保護自身不受系統(tǒng)非線性諧振影響而出現(xiàn)PT損壞、燒毀等事故。

　　八、裝置的型號及其主要技術(shù)參數(shù)

　　選型設(shè)計要求
　　裝置的額定電壓與系統(tǒng)的運行電壓相符。
　　裝置的額定電流不小于被保護系統(tǒng)的對地電容電流對于總降變電所的6~35KV母線應(yīng)選用標準型、附加型或加強型，對于由總降變電所供電的下級配電 所母線，可選用簡易型，對于由外系統(tǒng)供電的6~35KV的配(變)電所的電源母線，建議選用加強型，也可根據(jù)系統(tǒng)實際需要選用簡易型。

　　設(shè)計單位可選擇以下符號進行設(shè)計：(見圖一）

　　九、裝置的結(jié)構(gòu)、外形和安裝尺寸
　　1、裝置的柜體結(jié)構(gòu)尺寸 (寬×深×高) (可根據(jù)客戶要求定制
　　6~10KV柜體參考尺寸：1000×1500×
　　35KV柜體參考尺寸：1800×2600×

　　2、外形結(jié)構(gòu)

　　3、柜體安裝基礎(chǔ)尺寸圖
　　十、使用環(huán)境
　　環(huán)境溫度：戶內(nèi)型-15℃~+60℃，特殊可做到-40℃~+60℃，戶外型-40℃~+60℃。
　　海拔高度：≤2000m，特殊可做到4000m。
　　使用環(huán)境：不得有粉塵、煤氣、煙氣等具有爆炸性的混合物。
　　安裝地點：應(yīng)具有防御風(fēng)、雨、沙和防塵設(shè)施。
　　超出上述使用環(huán)境條件的要求，用戶需和本公司協(xié)商訂制。
　　十一、 包裝、運輸、儲存
　　包裝：一般采用木箱包裝，柜體底座固定在包裝箱底板上。
　　運輸：不宜在三級以下公路上長距離運輸，必要時可拆散包裝，重要配件應(yīng)在進行處理后方可采用公路運輸。
　　儲存：長期不用時，應(yīng)儲存在干燥、通風(fēng)的倉庫內(nèi)，不宜在室外存儲。
　　十二、 安裝、調(diào)試、維護
　　本公司負責根據(jù)用戶的要求進行圖紙設(shè)計及參數(shù)的選擇，設(shè)備組裝調(diào)試完畢后，由專業(yè)檢測人員進行二次模擬實驗及1：1高壓仿真實驗，檢測合格后方能出廠。如用戶需要，本公司可負責現(xiàn)場安裝指導(dǎo)及調(diào)試服務(wù)，用戶提供必要的配合與協(xié)助。
　　設(shè)備正常工作時不需要維護和檢修，但在裝置動作后必須仔細檢查熔斷器是否損壞，撞桿是否彈出。
　　用戶在遵守保管及使用要求的情況下，從安裝使用之日起12個月，或從發(fā)貨之日起18個月期限內(nèi)，產(chǎn)品由于質(zhì)量原因發(fā)生損壞或不能正常工作，本公司將無償?shù)貫橛脩艟S修或更換。
　　本公司對設(shè)備實行終身維修，并長期以優(yōu)惠價提供備品備件。
　　十三、訂貨須知
　　(1)  用戶應(yīng)提供相關(guān)的系統(tǒng)額定電壓、系統(tǒng)單相接地電容電流，作為裝置的設(shè)計依據(jù)。
　　(2)  柜體的尺寸，由我公司工程師進行設(shè)計并經(jīng)用戶簽字確認以后，方能最終確定。
　　(3)  用戶應(yīng)明確裝置的功能(包括基本功能和附加功能)，簽定相對應(yīng)的技術(shù)協(xié)議，如有特殊要求應(yīng)在訂貨時提出。
　　(4)  需要其它額外附件或備件，應(yīng)在訂貨時注明所需的備件名稱、規(guī)格及數(shù)量