一、产品概述
电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰及接地装置等问题有密切的关系。国内外中压电网的运行经验表明，谐振接地即中性点经消弧线圈接地方式在供电可靠性、人身安全、设备安全和通信干扰方面，具有很好的运行特性。为此，我国电力规程DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》和GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》规定：3～66kV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，中性点应采用消弧线圈接地方式。
MDT-XHK系列自跟踪补偿消弧线圈成套装置是明电通电气在总结十几年消弧运行经验和广泛收取用户意见的基础上，自主开发的高可靠性、稳定性，贴近用户需求的新一代控制器，能够对消弧线圈进行有效调节和自动跟踪，已广泛应用于电力系统及工业用户。
二、原理简介
消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流IL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，达到熄灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时，不仅可以有效地减少产生弧光接地过电压的机率，还可以有效地抑制过电压的幅值，同时也最大限度地减小了故障点热破坏作用及接地网的电压升高等。从发挥消弧线圈的作用上来看，脱谐度的绝对值越小越好，最好是处于全补偿状态，即调谐至谐振点上。但是在电网正常运行时，调谐至全补偿的消弧线圈会产生危险的串联谐振过电压，这是不允许的。如何来解决这一矛盾呢？方法是在消弧线圈上串联阻尼电阻，从而增大电网阻尼率，使得电网正常运行时串联谐振过电压小于15%相电压，等待接地故障的发生。当出现单相接地后，瞬间将阻尼电阻短接掉，从而实现最佳补偿。
图2.1 消弧线圈接地系统发生单相接地时的等值回路
三、装置特点与主要技术指标
3.1 装置特点
² 更高的安全性
阻尼电阻安装在消弧线圈的二次侧，采用可控硅投切阻尼电阻，完全避免上一代产品存在的重大安全隐患。
² 更好的阻尼效果
对电网电容电流自动调谐过程中，阻尼随线圈匝数正比改变，阻尼率恒定不变，始终处于最佳阻尼效果。避免上一代产品阻尼效果不稳定的缺陷。
² 更优的电容电流测量及跟踪方法：
电流的测量精度在2%以内，并且整个测量和跟踪算法采用同一信号两次测量的比值作为基本参数，完全避免由于测量通道误差和变化带来的测量结果和跟踪的不稳定。
² 更高的可靠性
套装置采用PC104+DSP双CPU结构作为核心控制器，采用强弱电隔离、隔离电源、软硬件看门狗、硬件连续自检技术、光电隔离、无触点设计，保证系统的高可靠性。
² 录波功能
对单相接地发生时中性点电压和中性点电流进行录波，并支持历史数据查询和分析，包括录波波形的显示、录波数据的输出。
² 控制系统模块化
监控单元和控制单元分开，监控单元最大可支持四母段。控制单元的各功能模块均设计成独立插件，根据用户的需求进行配置。
² 平滑升级
监控单元和一台或多台控制单元之间采用CAN总线通信方式进行连接，完全支持控制系统的平滑升级。
² 操作更方便
控制器操作采用示波器设计风格，简单明了。同时支持手动操作。用户界面为WINDOWS风格，配置、查询在点击间完成。配置8” 彩色液晶显示屏，系统运行状态一目了然。
² 更完备的历史数据记录、查询和导出
监控界面设有运行日志、控制参数和控制方式数据库、接地及录波数据库，可方便地查看系统的运行状况，设置控制参数和修改运行方式，分析接地录波数据。这些历史数据还可以通过USB接口方便的导出。
² 灵活的通讯方式
控制器有RS-232、RS-422、RS-485 串行接口及通讯组件，可作为一个子站接入各种综合自动化系统，具有遥测、遥信、遥控功能。
² 自诊断功能
系统有自诊断功能，及时发现装置本身的异常，并告知用户。
3.2 主要技术指标
² 适用电压等级6、10、35、66kV；
² 消弧线圈调节深度（补偿电流上、下限之比）2.5；
² 补偿电流分级可调，最大级数30；
² 中性点电流分辨率小于50mA；
² 补偿电流谐波含量小于1%；
² 电容电流检测精度小于2%；
² 录波采样率10kHz；
² 对电容电流小于100A的电网，接地残流无功分量小于2A，对电容电流小于200A的电网，接地残流无功分量小于4A；
² 对接地时间大于2s的稳定接地现象，接地选线装置选线准确率100%；
² 选线路数单台最大32路；
² 最大可以控制4台消弧线圈并联运行。
² 工作电源：
AC220V±10% 50Hz或DC220V±10%、DC110V±10%；
² 电源容量： 118W。
² 机箱外形尺寸：
n 监控单元机箱：19”×4U×163mm（宽×高×深）；
n 控制单元机箱：19”×4U×178mm（宽×高×深）。
² 装置使用条件：
n 环境温度：-40℃～+55℃；
n 湿 度：≤90%；且无导电尘埃存在；
n 大气压力：80～110Kpa；
n 海拔高度一般不超过2500米；超过2500米的，需对装置进行必要的技术处理；
n 安装场所：室内不含腐蚀金属及绝缘的气体和蒸汽；
n 无剧烈震动和强烈颠簸及地面水平度不超过5度。
四、组成结构及配置
成套装置由接地变压器、带二次绕组调匝消弧线圈、有载分接开关、自动调谐控制器、监控主机、控制屏、阻尼电阻箱及零序电流互感器等组成。
4.1 接地变压器
对于没有中性点的电网，利用接地变压器为电网提供人为的中性点。接地变压器绕组采用Z接线方式，具有零序阻抗低、激磁阻抗大，功耗小等特点。接地变压器可以设有次级绕组，兼作站用变压器为变电站提供动力照明电源。（如电网为星形结线方式时，成套装置接地变压器可省略）。
4.2可调消弧线圈
消弧线圈是带若干个分接头的电感线圈，通过有载开关调节接入分接头的位置来改变补偿电流的大小。消弧线圈带有二次绕组，以接入阻尼电阻。
4.3阻尼电阻箱
为了取得最佳补偿效果，系统可能运行在临界谐振状态，为防止系统位移电压超限，需要加装阻尼电阻，阻尼电阻位于阻尼电阻箱中。就阻尼谐振而言，串并联电阻均有效果，目前国内皆采用与消孤线圈直接串联的方法，简称高压串联法。这种方法的不足之处是，在电网接地和接地消失的暂态转换过程中，阻尼电阻承受过电压和过电流，要求阻尼电阻的主绝缘和匝间绝缘应有一定的强度和足够的热容量。制造工艺稍有不慎，可能导致损坏。另外，由于电阻阻值不变，随着消弧线圈的档位不同，故电网的阻尼率也是不同的。为此采用消弧线圈二次绕组并电阻的方法，其优点是安全可靠，电网恒阻尼率。
4.4自动调谐控制器（下位机）
自动调谐控制器是成套装置的控制中心，它负责实时跟踪测量电网电容电流的变化，预先调节消弧线圈电感，实现自动跟踪调谐。当电网发生单相接地时，切除阻尼电阻，实施补偿。
自动调谐控制器的CPU采用的是TI公司的快速DSP芯片，系统稳定可靠，且高速，主频达150MHz；调理通道采用高速多路同时采样及频率自适应技术，同时对中性点电流、中性点电压、参考电压进行直接交流采样和全数字化处理，结合光电隔离技术，彻底消除谐波干扰和电磁干扰；控制单元采用模块化设计，各功能均设计成独立插件，可根据用户的不同需求组合成不同系统。
4.5 监控主机（上位机）
监控主机是整个系统的人机接口，它负责将自动调谐控制器计算出的电容电流、当前的档位信息、接地报警信息、录波波形及当前消弧系统的运行状况等相关信息显示给用户，同时用户可以根据当前实际情况设置系统配置。
监控单元采用8.4” 彩色液晶显示器 ，具有优良的人机界面，操作直观、简单、方便。监控界面设有控制参数和控制方式数据库、历史数据库，可方便地设置控制参数和修改运行方式。可在控制器对消弧线圈进行实时控制的同时分析历史数据库的大量历史数据。
4.6 控制屏
控制屏作为成套装置的一部分用于安装控制器，控制屏现场应安装在变电站主控室内。
4.7 零序电流互感器
系统如需要选线，则需要装设零序电流互感器。
五、人机界面操作
MDT-XHK系列具有恒定阻尼率的调匝式尼自跟踪消弧补偿成套装置的监控单元配备8.4"TFT-LCD大屏幕显示及菜单按钮，可方便实现人机界面操作。
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