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            CYJD-Ⅲ型等效接地同步電源裝置
            2022/4/14 16:40:00 瀏覽次數:69


            隨著國家工業化規模進程的發展,電網建設規模的日益擴增大,為確保供電的可靠性、經濟性,在中壓系統中大量采用中性點非直接接地運行方式,然而當系統發生單相弧光接地時,會產生弧光接地過電壓,極易引起電氣設備內絕緣的損傷或擊穿引發事故,造成嚴重損失。一直以來,我國對城市及農村電網的大規模技術改造,原有的架空線路逐漸被電纜線路取代,中等電壓等級的電網中固體絕緣的設備逐年增多,以及現有電纜線路隨著運行時間的加長絕緣逐年老化;」饨拥剡^電壓的問題越來越突出。

            國內傳統的方法大多采用消弧線圈補償或自動跟蹤補償式消弧線圈接地式。

            其優點是:

            降低故障點的殘流,有利于接地電弧的熄滅;避免了長時間燃弧而導致相間弧光短路。

            其缺點是:

            固體絕緣電纜發生單相對地絕緣擊穿,將是不可恢復的非瞬時性故障,而任何種類用消弧線圈的消弧裝置,對非瞬時性故障無法消除;用電感電流補償電容電流時,對于弧光接地時故障電流中的高頻電流和阻性電流無法補償,嚴重時僅高頻電流和阻性電流就可維持電弧的持續燃燒,導致消弧失;容易產生串聯諧振過電壓和虛幻接地現象;放大了變壓器高壓側到低壓側的傳遞過電壓;使小電流選線裝置靈敏度降低甚至無法選線;由于電網運行方式的多樣性及弧光接地的隨機性,消弧線圈要對電容電流進行有效補償難度很大;企業電網的不斷擴容,消弧線圈的補償容量無法滿足用戶系統要求,必須進行改造或更換,增加了投資。

            國外對7.2~40.5KV中等電壓的電網采取中性點直接接地的方式,國內也有少數地區采取了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,但犧牲了對用戶供電的可靠性。這種系統發生單相接地時,人為增加短路電流使斷路器速斷動作,不論負荷性質及重要性,一律切除故障線路而且也不能分辨出金屬性接地或弧光接地。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,對干弧光接地則加劇了故障點的燒損。

            中性點虛擬接地電壓互感器柜,雖然能消除各種過電壓對系統的危害,但對于電纜線路的永久性故障卻不能消弧,消除故障點的電容電流。一些有易燃易爆環境的企業,如煤炭、化工等企業,行業規程規定故障點的電容電流必須小于20A;另外,對于電纜線路,電容電流大于40A時,一旦單相接地燃弧,燃弧的能量非常大很快就熔化電纜絕緣造成相間短路。鑒于以上原因,我公司開發出的第三代“CYJD-Ⅲ型等效接地同步電源裝置”,當發生單相弧光接地時,將故障相金屬性接地,故障點對地電壓為0,弧光不再重燃,電容電流從故障點轉移到裝置內流回系統,實施消弧,同時,電壓互感器虛擬接地一體化,取代電壓互感器柜,可提供AC220V操作電源。

            本裝置目的在于提供一種系統虛擬接地和消弧技術的結合,具有體積小、結構簡單、性能穩定等特點,既降低了電力系統的過電壓水平,又保證了系統的供電可靠性,同時可提高單相接地故障選線的準確率,本裝置兼有了各種接地的優點。

            裝置功能

            本裝置是根據系統中性點虛擬接地,泄放產生各種過電壓的能量,如諧振和單相接地的電、磁能量;在發生單相接地時將故障相直接接地實施消弧,仍然可以維持運行一段時間,過電壓水平較低,具有很高的供電可靠性和安全性。

            科學的原理,新穎的方法,近理想化的效果,獨創的虛擬接地方式,集合各種中性點接地方式的優點,主動吸收泄放產生各種過電壓的能量,從源頭上消除過電壓,拒絕過電壓于萌芽之中,給系統安全運行最大的保障。靈活的運行方式,單相接地時可維持運行,也可立即切除故障,滿足不同的運行要求;很低的過電壓限制值,給系統絕緣安全極大的保障。

            1、拒絕系統諧振及其過電壓,系統設計時無需考慮參數匹配。

            在供電系統設計時,系統中感性元件的阻抗容易計算,但系統對地容抗很難計算,這主要是設備安裝的位置、線路敷設的路徑及高度、海拔高度、氣候環境、空氣的濕度、環境污染程度等都影響著系統對地的電容值。設計時計算參數匹配合理,而現場實際參數匹配不合理。

            系統參數匹配不合理的情況如:零序阻抗與正序阻抗的比值在(-1)~(-20)之間;系統固有頻率接近基頻或某次諧波頻率;系統對地電容容抗與電壓互感器勵磁電抗之比大于0.01;負載變壓器繞組感抗與線路對地等效容抗滿足一定關系等。

            參數匹配不合理的系統,當受到某種“激勵”(如操作、故障、雷擊等)時,系統往往就會發生諧振,過電壓倍數很高造成事故。

            虛擬接地吸收泄放“激勵”和諧振的能量,從源頭上消除其影響,防止產生過電壓,因此設計上可以不考慮系統參數匹配問題。

            2、拒絕電壓互感器鐵磁諧振過電壓

            電壓互感器發生諧振時,虛擬接地吸收泄放諧振能量,從源頭消除諧振過電壓,三相電壓很快恢復到正常電壓水平,不僅保護了系統的絕緣安全,防止了諧振過電壓對系統絕緣的危害,同時保證電壓互感器的特性永遠處于線性區域,呈高感抗,保障諧振不會發展,具有小電阻、高阻接地的優點。

            3、實現瞬間故障(架空線路、電纜接頭)消弧

            一方面接地燃弧期間,虛擬接地吸收了接地激發的能量,大幅度降低接地振蕩過程,降低暫態過程對系統的危害;另一方面虛擬接地快速消耗弧光熄滅時刻對地電容儲存的電荷,降低故障點弧道對地電壓恢復的速度,有利于弧道絕緣介質絕緣強度的恢復,使弧道絕緣強度恢復速度大于對地電壓的恢復速度,同時虛擬接地使故障點對地電壓接近相電壓(沒有虛擬接地時故障點對地電壓恢復最大值為2倍相電壓),因此故障點不會再次擊穿,從而實現消弧。

            電纜線路很多單相弧光接地發生在電纜接頭部位,也是瞬間故障。

            4、電纜線路弧光接地過電壓的抑制及消弧

            當有虛擬接地裝置時,由于虛擬接地裝置吸收泄放了故障點擊穿激發的能量,大幅度降低燃弧期間過渡過程,使暫態過電壓小于2.5倍;弧光熄滅時,虛擬接地快速消耗弧光熄滅時刻對地電容儲存的電荷,降低對地電壓的恢復速度,消除了對地電容儲存電荷的影響,使燃弧次數減少一半,對于故障點再次擊穿電壓小于線電壓的故障雖然不能消弧,但由于虛擬接地裝置吸收泄放了故障點燃弧熄弧激發的能量,可以抑制過電壓倍數在2.5以內,燃弧次數減少一半,且大幅度降低燃弧時的過渡過程。

            單相弧光接地時,當2個周波內弧光不能熄滅時屬永久性接地故障,將故障相直接接地實施消弧; 也可以在發生單相接地時直接投入消弧開關實施消弧。

            5、雷擊過電壓的抑制
            氧化鋅避雷器限制雷擊過電壓4.0倍以下。
            雷擊發生后氧化鋅過電壓保護器的1mA參考電壓在2.3倍左右,其對應的電荷儲存在系統對地電容上,其能量被虛擬接地吸收泄放,防止了其與相電壓疊加產生的工頻過電壓危害系統絕緣。
            6、拒絕斷線諧振過電壓
            電網中出現斷線諧振過電壓時,可發生系統中性點位移、負載變壓器相序反轉、繞組電流急劇增加、鐵芯發出響聲、導線發出電暈聲等現象。在嚴重情況下,會使絕緣閃烙,避雷器爆炸,甚至損壞電力設備。虛擬接地吸收泄放因斷線產生的“激勵”能量,使斷線根本無法引發斷線諧振。
            7、防止發電機投切過電壓
            發電機并網不可能是完全意義上的“同期”,以及切除發電機,必然給系統帶來沖擊,尤其是小系統。虛擬接地吸收泄放這種沖擊產生的能量,消除其產生的影響。


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