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一、概 述
為了解決弧光接地長時(shí)間的過電壓問題，以前大多數(shù)采用在中性點(diǎn)加裝消弧線圈補(bǔ)償電容電流來抑制故障點(diǎn)弧光發(fā)生的機(jī)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(diǎn)，很難對電容電流進(jìn)行有效補(bǔ)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。
裝置配有RS485接口，采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊規(guī)約，確保裝置與整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)兼容，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、遠(yuǎn)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(dòng)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(shí)主要依據(jù)線路零序電流的幅值選線，系統(tǒng)弧光接地時(shí)主要依據(jù)裝置動(dòng)作前后線路零序電流的突變量進(jìn)行選線。克服了常規(guī)的選線裝置選線速度慢和弧光接地時(shí)選線準(zhǔn)確率低的缺點(diǎn)。
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(xiǎn)”的事故；也可以按用戶要求配置微機(jī)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(yùn)行時(shí)，裝置微機(jī)控制器ZK持續(xù)檢測電壓互感器PT提供的電壓信號(hào)。
當(dāng)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(shí)，表明系統(tǒng)發(fā)生故障，此時(shí)微機(jī)控制器ZK立即啟動(dòng)，同時(shí)根據(jù) PT 二次輸出信號(hào)Ua、Ub、Uc的變化進(jìn)行故障類型和相別的判斷：
① 若為單相PT斷線故障，則微機(jī)控制器ZK顯示斷線故障相別和斷線信號(hào)，同時(shí)輸出無源開關(guān)量接點(diǎn)信號(hào)。
② 若為金屬接地故障, 則微機(jī)控制器ZK顯示接地故障相別和接地屬性信號(hào)，同時(shí)輸出無源開關(guān)量接點(diǎn)信號(hào)。也可根據(jù)用戶特殊要求，向柜內(nèi)真空接觸器ZJ發(fā)出合閘動(dòng)作命令，可大大降低接觸電壓和跨步電壓，有利于保障人身安全。
③ 若為弧光接地故障，則微機(jī)控制器ZK顯示接地故障相別和接地屬性信號(hào)，同時(shí)向故障相真空接觸器ZJ發(fā)出合閘命令，將弧光接地直接轉(zhuǎn)變成金屬接地，地接電弧由于兩端的弧壓被立即降到零，弧光徹底熄滅。若用于以架空線路為主的電網(wǎng)，則裝置真空接觸器ZJ動(dòng)作5S后自動(dòng)分閘，若是瞬時(shí)性故障，則系統(tǒng)恢復(fù)正常，若為永久性故障則再次動(dòng)作,起到永久限制過電壓的作用。并輸出無源開關(guān)量接點(diǎn)信號(hào)。
④ 若裝置配有自動(dòng)選線功能，當(dāng)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(shí)，小電流接地選線模塊立即對各條線路的零序電流進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，若無單相接地故障，則恢復(fù)正常；若發(fā)生金屬接地，根據(jù)線路零序電流的幅值選出故障線路，若發(fā)生弧光接地，則在故障相真空接觸器合閘并熄滅電弧后再次對線路零序電流進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)故障線路在接地電弧熄滅前后突變量最大的原理，選出故障線路。
六、裝置的主要特點(diǎn)
? 裝置動(dòng)作速度快，可在30~40ms快速動(dòng)作，大大縮短單相接地電弧的持續(xù)時(shí)間；
? 裝置動(dòng)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(dòng)作后，允許系統(tǒng)電容電流連續(xù)通過至少2小時(shí)以上，用戶可以在完成轉(zhuǎn)移負(fù)荷的倒閘操作之后再處理故障線路；
? 裝置的保護(hù)功能不受電網(wǎng)規(guī)模和運(yùn)行方式的影響；
? 裝置具有較高的功能性價(jià)比，其中的電壓互感器可以向計(jì)量及保護(hù)提供電壓信號(hào)，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最大的特點(diǎn)進(jìn)行選線，可大大提選線準(zhǔn)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(hù) 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ZJ
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(yùn)行時(shí)ZJ處于分閘狀態(tài)，受微機(jī)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(dāng)其中任一相合閘使該相母線接地后，其它兩相不會(huì)再動(dòng)作。
ZJ的作用是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時(shí)，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(hù)系統(tǒng)設(shè)備不受過電壓損害。
2、三相組合式過電壓保護(hù)器KM-GBP
KM-GBP是一種新型大能容組合式過電壓保護(hù)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(diǎn)：
? 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(hù)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(hù)。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(huì)老化，ZnO非線性電阻的非線性特性又使放電間隙動(dòng)作后無續(xù)流，放電間隙不再承擔(dān)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(hù)值準(zhǔn)確， 保護(hù)性能優(yōu)良。
? 放電瞬時(shí)值與殘壓相近，無截波，有利于保護(hù)繞組型設(shè)備的匝間絕緣。
? 結(jié)構(gòu)簡單、體積小、安裝方便。
3、KM-YXQ一次限流消諧器
KM-YXQ 為我公司的專利技術(shù)產(chǎn)品，串聯(lián)安裝在 PT 一次中性點(diǎn)與地之間，用來抑制 Pt鐵磁諧振，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。
正常運(yùn)行狀態(tài)下電阻為40kΩ左右，而PT一次繞組的阻抗為兆歐級(jí)，因此不會(huì)對PT的各項(xiàng)性能產(chǎn)生影響，同時(shí)也不會(huì)明顯改變系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)。當(dāng)PT發(fā)生諧振時(shí)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(yùn)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(shí)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(jī)控制器ZK
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(hào)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。
技術(shù)特點(diǎn)：
控制器采用四CPU結(jié)構(gòu)，一個(gè)作為人機(jī)交互和實(shí)時(shí)通訊；一個(gè)作為采樣和計(jì)算；一個(gè)作為輸出信號(hào)的管理，保證輸出信號(hào)的正確性；一個(gè)作為故障錄波。
軟件特點(diǎn)：
（1）實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）
軟件設(shè)計(jì)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及其功能強(qiáng)大的專家?guī)旌瘮?shù)，面向任務(wù)的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，按全優(yōu)先服務(wù)方式進(jìn)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最大程度的發(fā)揮。描述性編程語言，執(zhí)行速度快，可讀性好，易于擴(kuò)展和移植。
（2）標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議
采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議，方便接入各種標(biāo)準(zhǔn)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。采用單獨(dú)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(dòng)作后，可以遠(yuǎn)方復(fù)歸。
（3）采用高性能DSP
采樣和計(jì)算部分選用TI公司TMS320F2812DSP芯片。最高頻率可達(dá)150MHz。
通過軟件編程可對實(shí)時(shí)采集的數(shù)字信號(hào)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速傅立葉變換，即可直接提取出所需要的各次諧波進(jìn)行計(jì)算。
（4）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(jì)8個(gè)通道。每4個(gè)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(gè)周波64點(diǎn)采樣和計(jì)算的要求
（5）使用可編程邏輯器件
傳統(tǒng)器件的功能集中一個(gè)芯片中，減少了電路板面積和焊點(diǎn)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(shí)增強(qiáng)了靈活性。
采用2片ALTERA公司的EPM7128作為整個(gè)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(gè)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(qiáng)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(dòng)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)。
（7）人機(jī)接口為大液晶顯示，全中文菜單，并采用圖形的方式顯示當(dāng)前的狀態(tài)量，實(shí)時(shí)直觀；實(shí)時(shí)顯示三相電壓值、零序電壓值、零序電流值。
（8）其他特點(diǎn)
四層印制電路板，表貼工藝，軍品級(jí)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(shí)采用多層屏蔽及抗干擾措施。
面向功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，背插式結(jié)構(gòu)，將強(qiáng)弱電回路完全分開，可大大抑制靜電和電磁干擾，增強(qiáng)裝置的抗干擾能力。
5、高壓限流熔斷器FU
FU 是整個(gè)裝置的后備保護(hù)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(diǎn)：
(1) 開斷容量大，可達(dá)63KA;
(2) 開斷迅速，開斷時(shí)間1~2ms;
(3) 限流效果好，可把故障電流限制在最大短路沖擊電流的1/5以下。
6、帶有輔助二次繞組的專用電壓互感器PT
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(jì)量和測控提供穩(wěn)定的電壓信號(hào)而且可靠地保護(hù)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(hào)及其主要技術(shù)參數(shù)
選型設(shè)計(jì)要求
裝置的額定電壓與系統(tǒng)的運(yùn)行電壓相符。
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(diǎn)：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(yùn)輸、儲(chǔ)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(yùn)輸：不宜在三級(jí)以下公路上長距離運(yùn)輸，必要時(shí)可拆散
包裝，重要配件應(yīng)在進(jìn)行處理后方可采用公路運(yùn)輸。
儲(chǔ)存：長期不用時(shí)，應(yīng)儲(chǔ)存在干燥、通風(fēng)的倉庫內(nèi)，不宜在室外存儲(chǔ)。
十二、 安裝、調(diào)試、維護(hù)
本公司負(fù)責(zé)根據(jù)用戶的要求進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)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(jìn)行二次模擬實(shí)驗(yàn)及1：1高壓仿真實(shí)驗(yàn)，檢測合格后方能出廠。如用戶需要，本公司可負(fù)責(zé)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。
