ACHC-L系列微机控消弧线圈跟踪补偿装置说明书

唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置-1- 目 录一 .概 述二 .产 品特点三 .产 品型号说明四 .性 能指标五 .工 作原理六 .装 置总体构成七 .接 地选线单元八 .控 制器操作说明九 .控 制器接线十 .成 套装置选型十一 . 成套装置安装十二 . 订货须知十三 . 产品保修 . 唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 2 - 一． 概述对于不同电压等级的电力系统，其中性点的接地方式是不同的，根据我国国情，我国 6~66KV 配电系统中主要采用小电流接地运行方式。为了有效防止系统弧光接地，消除接地故障，提高供电质量，按照国家对过电压保护设计规范新规程规定，3~10KV 架空线路、 35KV 、 66KV 电缆线路，电网电容电流超过 10A 时；及 3~10KV电缆线路电容电流超过 30A 时，均应安装消弧线圈装置。由于中性点经消弧线圈接地的电力系统接地电流小，其对附近的通信干扰小也是这种接地方式的一个优点。以前我国电网普遍采用手动调匝式消弧线圈，由于不能实时监测电网的电容电流，其主要缺陷表现在以下两个方面：（ 1） 调节不方便，需要装置退出运行才能进行调节。（ 2） 判断困难， 无法对系统运行状态做出准确判断， 因此很难保证失谐度和中性点位移电压满足要求。随着微电子技术的飞速发展及广泛应用，消弧线圈装置自应用于电力系统以来，也有了较大的发展。我公司最新研制生产的 ACHC 调匝式微机控制消弧线圈自动跟踪补偿装置采用先进的 PC104工控机系统，总线式结构，彩色液晶屏汉字显示，具有运行稳定可靠、显示直观，抗干扰能力强等特点，同时系统具有完善的参数设置及信息查询功能。此外， 该装置还配有接地选线模块， 采用有功功率法， 对高压接地线路进行选线，选线准确、迅速。本产品广泛应用于供电局、发电厂、冶金、煤炭、石油及化工等大型厂矿企业的变电站，适用电压等级 6~66KV ，是老式消弧线圈理想的更新换代产品，同时也是新建变电站接地补偿及选线装置的首选配套产品。二． 产品特点1、控制器采用工控机系统，运行稳定可靠。2、采用彩色液晶全中文显示，参数显示、设置及查询方便直观，3、内嵌高压接地选线模块，采用有功功率法，使选线快速准确。4、设有 RS232 及 RS485 通讯接口，可实现与上位机的通讯，达到信号的远距离传送。5、可实现报警显示。6、具有接地信息打印功能（打印机可选） 。唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 3 - 7、具有一台控制器控制两台消弧线圈的功能。三． 产品型号说明A C H C ― □ ― □ ∕ □ ― □电流调节范围（ A）电压等级（ KV ）调节方式 （ C 调容， L 调匝）消弧线圈自动控制四． 性能指标1、电压等级： 6KV~66KV 2、电容电流测量误差：小于 2% 3、调档时间：小于 30s 4、档位数：小于 24 档5、接地残流：小于 5A 6、控制器电源： 220V 50Hz 7、控制器适用环境温度： -10℃ ~+45℃湿度：小于 95% 海拔高度：小于 1000m 8、选线路数： 8~42 路9、通讯接口： RS232/RS485 五． 工作原理（一）工作原理消弧线圈是一个装设于配电网中性点的可调电感线圈， 当电网发生单相接地故障时，消弧线圈的作用是提供一个电感电流，补偿单相接地的电容电流，使电容电流减小到规定值以下；同时，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。唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 4 - 调匝式消弧线圈是在消弧线圈上制成有多个分接头， 用有载开关来控制分接头的分接。电网运行时，计算机系统实时监测电网的电容电流变化，同时控制有载开关来控制消弧线圈的分接头，从而调节消弧线圈的电感电流，使消弧线圈处于最佳的补偿状态，满足电网中性点电压偏移不超过规程规定的 15%，为避免电网出现谐振，在零序回路中串有阻尼电阻。（二）电容电流测量方法当系统未发生接地故障时，消弧线圈与系统对地电容形成串联谐振回路，等效原理图如图所示：图一 电容电流测量示意图其中： E0——系统不平衡电压U0——位移电压I0——零序电流XL ——消弧线圈电抗R——阻尼电阻XC——被测电容容抗建立如下方程：E0=U0+I0*XC 在该式中， U0、 I0 可实测，而 E0 不能测量，无法求出 XC。为此，改变一下消弧线圈挡位，调档前后 E0、 XC 不变，建立如下方程组：E0=U01+I01*XC E0=U02+I02*XC 唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 5 - 解方程组得：XC=（ U02-U01） /（ I01-I02）电容电流 IC 可求得：IC=相电压 /XC 六． 装置总体构成该装置由接地变压器、调匝式消弧线圈、微机控制器、阻尼电阻箱等构成，总体构成图如下：图二 装置总体构成图（一）接地变压器消弧线圈系统在接入时必须有电源中性点， 在其中性点上接入消弧线圈。 接地变压器的作用是在电力系统为△型接线或 Y型接线中性点未引出时， 用接地变压器构造成系统中性点。接地变压器采用 Z 型接线的变压器，即 ZN， yn11 连接的变压器。由于变压器高压侧采用 Z 型接线，每相绕组由两段组成，并分别位于不同相的两铁心柱上，两段线圈反极性连接， 两相绕组产生的零序磁通相互抵消， 故零序阻抗很低， 同时空载损耗也非常小，变压器容量可以 100%被利用。用普通变压器带消弧线圈时，消弧线圈容量不超过变压器容量的 20%，而 Z 型变压器则可带 90%~100%容量的消弧线圈，可以节省投资。唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 6 - 接地变压器除可以带消弧线圈外， 也可带二次负载， 代替站用变。 在带二次负载时， 接地变压器的一次容量应为消弧线圈与二次负载容量之和； 接地变压器不带二次负荷时，接地变压器容量等于消弧线圈容量。接地变压器可分为油浸式及绝缘干式两种。（二）调匝式消弧线圈调匝式消弧线圈是在消弧线圈的线圈上设有若干个分接头，对应不同的电感量。装置通过控制消弧线圈分接头的位置（用有载开关控制） ，来调节补偿电感电流的大小。调匝式消弧线圈可分为油浸式及绝缘干式两种。（三）阻尼电阻柜在自动跟踪消弧线圈中，调节精度较高，残流较小，接近谐振点运行，为防止产生串联谐振过电压， 在消弧线圈接地回路中串接了阻尼电阻。 从而确保系统正常运行时，中性点位移电压不超过 15%相电压。阻尼电阻选用抗高温且性能优良的绕线式可调电阻，当系统发生单相接地故障时，系统将该阻尼电阻短接，以免烧毁阻尼电阻；当系统恢复正常时，断开阻尼电阻短接触点， 使阻尼电阻正常串接消弧线圈回路中， 否则系统有可能因失去阻尼电阻而出现谐振过电压。本公司采用的阻尼电阻， 根据消弧线圈容量选用不同的阻值。 电阻短接保护回路采用大功率可控硅，与二次回路隔离，动作速度快，安全可靠。阻尼电阻柜尺寸： 800× 600× 1400mm（宽×深×高）（四）微机控制器1．功能特点微机控制器采用工业控制计算机 （ PC104）做为主机， 显示部件采用彩色液晶显示器。 工控产品的可靠性保证了系统的稳定运行； 彩色中文显示方式使数据显示更为直观。微机控制器是整套装置的核心部分，所有的计算、显示、通讯及控制部分都是由它来完成的。其具有以下功能：（ 1） 可自动测量电容电流，自动进行调节控制。（ 2） 可显示系统电压、位移电压。（ 3） 可显示消弧线圈电流、频率、残流、脱谐度、时间等参数。唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 7 - （ 4） 具有接地次数统计及对应接地时的系统参数记录功能。（ 5） 可通过控制器手动操作调档。（ 6） 随时打印系统故障信息或查询打印。（ 7） 设有通讯功能，可通过 RS-232、 RS-485口实现与上位机的通讯。（ 8） 一台微机控制器可以控制一组消弧线圈，也可以同时控制两组消弧线圈，同时具备两台控制器并联运行功能。2．控制器构成控制器由多路开关、信号放大器、 A/D 转换、光电隔离、 I/O 口、 PC104 主板、显示键盘等构成，原理构成如下图所示。UABU0 I0 零序电流档位回读接地档位控制报警图三 控制器原理框图多路开关放大AD转换光电隔离驱动I O 接口光电隔离I O 接口PC104 主板串口 1 串口 2 打印机液晶显示键盘唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 8 - 该控制器硬件架构采用标准工业 6U 机箱，母板加插板式结构，接线端子排直接固定在插件板上， 抗干扰能力强， 接线及维护方便。 为了使系统有更强的抗干扰能力，在设计线路板时，电源板、信号调理板等均采用了多层板结构。同时，控制器的接插件、接线端子等均采用进口或台湾生产。母板垂直安装于控制器内， 各插板从控制器后插入， 各插板在控制器的位置如下图所示，各插板的位置是固定的，不能插错。电源板驱动板主板信号调理板信号输入板1信号输入板2信号输入板3信号输入板4图四 控制器背面模块布置图（ 1） 电源板：为控制器提供高可靠性电源。 提供的电源有 +5V、 +12V、 +15V、-15V、 +24V。各电源地相互独立，提高抗干扰性。（ 2） 驱动板：为系统提供输入、输出信号，以控制油载开关的升档及降档操作；同时读入油载开关档位信号。（ 3） 主板：采用 PC104 工控机主板，该主板为控制器的核心，配有电子盘以存储应用程序。（ 4） 信号调理板： 该板作用是将现场信号经 CT 输入板变换后， 转换成计算机所需的标准信号。（ 5） 信号输入板 1： 将现场的零序电压互感器信号及零序电流互感器信号 （前八路） ，输入到该板进行信号变换。（ 6） 信号输入板（ 2~4） ：将现场的零序电流互感器信号（ 9~42 路）输入到这三个信号输入板中，进行信号变换。3．控制屏控制器安装在控制屏上， 控制屏标准尺寸为 2260mm× 800mm× 600mm， 一面控唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 9 - 制屏可安装两台控制器。 控制屏除安装有控制器外， 还安装有控制及保护用各种空开、继电器、按钮、指示灯等低压电器。4．控制程序流程图：是否是否是否开 始上电清屏显示运行初始化关中断中断设置开中断上电测控初始化运行显示键扫描、键功能人工方式？自动方式？是否测量？ 测量、 显示测量结果自动测控执行人工调档关中断采样中断服务程序开中断关中断接地选线中断服务程序开中断唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 10 - 七． 接地选线单元接地选线单元集成于控制器内，选线线路最大为 42 路。选线方法采用有功功率法：在供电系统的每条出线安装零序电流互感器， 将零序电流互感器的电流信号接入到控制器选线模块端子。 当系统发生单相接地故障时， 接地线路的零序功率中包含有消弧线圈、 接地变压器铜损、 铁损及系统对地绝缘电阻所产生的有功功率； 非接地线路零序功率中只包含自身产生的有功功率， 两者相差很大， 可判别有功功率较大的为接地线路。八． 控制器操作说明（一）操作面板控制器操作面板如上图所示。1．指示灯（ 1） 运行（绿色） ：系统正常运行时，该指示灯点亮。（ 2） 故障（红色） ：当控制器检测到供电系统出现异常时，该指示灯点亮。2．按键（ 1） 复位：按下该键系统重新启动工作。（ 2） 确认：执行光标所在功能时，按下该键。（ 3） 返回：当从各下拉菜单功能返回到主运行画面时，按下该键。（ 4） 方向键： 移动光标时， 按方向键， “ ” 为上、 下移动， “ ”唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 11 - 为左右移动。（ 5） 加减键：按“ +、 -”键，可进行数据的加减操作，每按一次，所操作数据加一或减一。3．数据显示说明数据显示采用彩色液晶显示器，中文显示，菜单操作方式，显示直观，操作方便。数据显示画面如下图：（ 1） 菜单区：设有“文件、设定、调节”三项下拉菜单。（ 2） 数据显示区a. 调节方式： 显示系统的调节方式。 （系统设有人工调节和自动调节两种方式） 。b. 档位：显示系统当前工作的档位。c. 容流：显示系统发生单相接地时，流过接地点的电容电流。d. 残流：系统发生单相接地时，接地点对地电容电流被消弧线圈补偿后的残余电流。当系统过补偿方式运行时，残流数值为负；全补偿方式时为零；欠补偿方式时为正。e. 脱谐度：显示系统的脱谐度，即残流与容流的比值。当脱谐度为负时，补偿为过补偿；为正时，补偿为欠补偿。f. 零序电压：即零序电压互感器的开三角电压。正常时为 0~10V，当发生接地故障时，其值上升至 40~100V。唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 12 - g. 调节状态：显示消弧线圈的有载开关的工作状态，即调节升档时显示“升档” ；调节降档时显示“降档” 。h. 信息：系统出现接地故障时显示接地故障信息。同时显示出接地线路（如果有选线功能） 。（ 3） 时钟显示区时钟显示区位于显示屏右上角，显示当前的日期、时间。（二）菜单操作系统设置三个主菜单：文件、设定、调节。1． 文件：按方向键选中“文件”菜单，按“确认”键系统显示子菜单如下：a.测 量：按方向键选中“测量”项，按“确认”键，系统弹出参数测量画面：按“ ”键，可显示系统各零序电流值（ 1~32 路） ，再次按“ ”键， 系统显示 33~42路零序电流值。 按 “返回” 键， 返回到系统主画面。唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 13 - b.记录：选中该子菜单，确认后显示系统历史接地信息，显示内容有档位、容流、残流、零序电压及接地时间、日期等。按“ ”键可查看以前的历史记录。c.通 信：选中该菜单后，按确认键，系统可与上位机进行通信，将系统的数据信息传送到上位机。d.打印：选中该功能，按确认键，系统打印出接地信息。2．设定： 按方向键选中 “设定” 菜单， 按 “确认” 键系统显示子菜单如下图所示：a.时 间（设定系统时间或日期） ：选中该功能后按确认键，时间显示区的年数据显示为高亮， 按 “ ” 键选择要修改的数据 （日期或时间） ， 按 “ +” “—”键可进行修改。b.机号：设定本控制器编号，供系统进行通讯时上传，以使上位机识别。c.调 节方式：可设定为自动方式或人工方式（手动） ，按方向键选择，按确认键进行确定。d.电压等级：电压等级可设定为 3KV 、 6KV 、 10KV 、 35KV 、 66KV 等。按方向键选择相应电压等级，按确认键确定。e.档 位：选择进入该功能后，按“ +” “—”键进行修改。唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 14 - f. 档位电流：设定各档位的补偿电流数值。按方向键选择所要修改的数据，按“ +” “—”键修改数据。g.电阻：设定阻尼电阻（用“ +” “―”进行操作） 。h.选线方式：系统设有选线模块，采用“有功功率法”进行故障线路的选择判断。i. 路数：指系统的出线路数。j. 线路编号：可设定各出线线路的编号。数据设定方法同 f。唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 15 - 3． 调 节： 该功能只限于人工方式 （如需手动调节时， 将系统调节方式设定为人工方式） ，按方向键选中“调节”菜单，按“确认”键系统开始进行人工调节。按下按键“ +” “―”可进行人工调档，按“ +”键为升档操作，按“―”键为降档操作。九． 控制器接线控制器后面板如下图所示：说明：1． JB11： 1、 2 为失电报警端子，为一继电器输出节点。 3 为交流电源（ 220V）相线， 4 为零线， 5 为保护地线。 K 为电源开关。2． JB21：为 1#消弧线圈档位回读信号端子。唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 16 - I01~I16 为 1#消弧线圈档位回读输入信号（ 16 档） 。3． JB22：为 1#消弧线圈档位控制输出端子及接地报警等输出端子。a.Icom 为 1#消弧线圈档位回读输入信号公共端。b.JD1、 JD2 为接地信号输入端，正常时 JD1、 JD2 断开，接地时闭合。c.ML1、 ML2 为母联信号，一机双控时使用。d.SDC 为升档信号输出端。e.JDC 为降档信号输出端。f. 220L 为升、降档信号公共端。g.BJ1、 BJ2 为装置报警输出节点。4． JB31：数据通讯接口。（ 1） RXD1 （ 2） TXD1 （ 3） GND （ 4） 485+ （ 5） 485- （ 6） RXD2 （ 7） TXD2 （ 8） GND 5． DB：打印机并行接口。6． JB51：控制电压输入接口（ 1） 1UAB1 （ 2） 1UAB2 （ 3） 2UAB1 （ 4） 2UAB2 （ 5） 1U01 （ 6） 1U02 （ 7） 2U01 （ 8） 2U02 7． DZ1~DZ4： CT 输入端子。 I1~I42 为现场零序互感器信号输入端， 1I0、 2I0为两套消弧线圈系统的 I0 信号。唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 17 - 十． 成套装置选型本公司部分产品规格如下表， 供用户做选型参考， 对于用户所需特殊规格， 本公司可按要求为用户订做。产品型号电压等级（ KV ）消弧线圈容量（ KVA）电流调整范围（ A）ACHC – L-6/5-25 6 90 5~25 ACHC – L-6/10-50 6 180 10~50 ACHC - L-6/10-75 6 270 10~75 ACHC - L-6/10-100 6 360 10~100 ACHC - L-6/60-150 6 540 60~150 ACHC - L-6/5-25 10 150 5~25 ACHC - L-10/10-50 10 300 10~50 ACHC - L-10/10-75 10 450 10~75 ACHC - L-10/10-100 10 600 10~100 ACHC- L-10/60-150 10 900 60~150 ACHC - L-35/5-25 35 550 5~25 ACHC - L-35/10-50 35 1100 10~50 十一． 成套装置安装1．控制屏安装2．电阻箱安装3．消弧线圈安装4．接地变压器安装以上四项内容参照本公司提供的图纸进行安装，这里不再详述。5．零序电流互感器安装零序互感器采用本公司生产的零序互感器。 每路零序电流信号由各出线的零序互感器 CT 引出。（ 1）出线方式为电缆的零序电流互感器接线如下图所示。唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 18 - 接地线CT*CT注意：在穿过该互感器的上端任何部位，都不能与地线或电缆架直接接触；电缆卡子要垫绝缘后才能卡到电缆架上。接地线应包绝缘后，由上往下穿过零序电流互感器后再接地。（ 3） 架空线的 CT 接线是将三相电流互感器接成零序滤器方式。如下图所示：十二． 订货须知1． 确定电压等级：告知供电系统的电压等级，如 6KV 、 10KV 、 35KV 等。2．确定消弧线圈容量消弧线圈容量的确定主要根据供电系统单相接地故障时电容电流的大小来确定，并应有一定的裕量。具体步骤如下：（ 1） 间接测量系统单相接地电流 Ic。（ 2） 计算消弧线圈容量： W=（ 1.2~1.4） Ic× Un 唐山·爱特 ET-ACHC 微机控制消弧圈自动跟踪补偿装置- 19 - W— 为消弧线圈容量Ic— 为系统对地电容电流Un— 为系统相电压说明：对于改造工程， Ic 应以实际测量的接地电流值为准，而对于新建供电工程，则应根据设计资料进行计算。3．确定接地变压器容量接地变压器的容量应与消弧线圈相配合， 当接地变压器只带消弧线圈而不带二次负荷时，其容量即等于消弧线圈容量；当接地变压器带二次负荷时，其一次侧容量等于消弧线圈容量加上二次侧负荷容量。4．确定零序电流互感器个数十三． 产品保修1．本成套装置安装工作由用户负责， 我公司派人负责指导安装， 并负责系统投运调试。2．本成套装置保修期为一年。3．保修范围： 装置正常工作时所造成的损坏， 不包括人为因素及不可抗拒因素如自然灾害等所造成的系统损坏。