消弧及过电压保护装置控制器

　　[摘 要]本文介绍了消弧及过电压保护装置（XHG），该装置在出现弧光接地时，通过一组可以分相控制的真空接触器，使故障相接地，达到彻底消除弧光的目的。该控制器通过PT互感器检测出故障相，然后发出控制信号给故障的接地开关，使弧光接地变成金属性接地。 　　[关键词]消弧 过电压保护 研究 　　中图分类号：TM475 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0023-01 　　一、概述 　　在我国3～35KV供电系统中，大部分为中性点不接地系统，这种系统在发生单相接地时，电网仍可带故障运行，这就大大降低了运行成本，提高了供电系统的可靠性。当切除一个电抗器或带有感性负载的变压器时，在电抗器或变压器的相间会产生很高的过电压，没有相间保护时，过电压可能会超过电抗器或变压器的相间耐受电压。真空断路器操作过程中因截流、重燃、弹跳等引起的过电压，也会发生在相间，对电气设备的相间绝缘造成威胁。以前的解决办法是在中性点加装消弧线圈补偿电容电流来抑制故障点弧光发生的机率。很显然，这种方法的目的是为了消除弧光，但由于消弧线圈的自身的诸多特点，很难对电容电流进行有效补偿，特别是高频分量部分对供电设备造成的危害无法克服。 　　二、功能及特点 　　本控制器结构紧凑，技术先进。控制器的核心采用Microchip公司生产的PIC单片机和一些外围器件构成信号采集、数据处理系统。根据信号采集、数据处理结果，发出相应的信号。Pt断线、金属性接地，只报警而不接地；当系统出现弧光接地时，单片机综合控制器作出判断同时发出动作信号，让接触器动作，使系统对应相转变为金属性接地。控制器具有485（或232）通讯口，上位机可以通过此接口对微机综合控制器进行访问，单片机综合控制器给出应答信号，告诉计算机此刻消弧及过电压保护装置的运行状态。上位机也可以在windows下通过此接口对微综合控制器发出指令。 　　三、原理 　　单片机综合控制器是基于PT提供的[MSOffice1]的电压信号而设计的产品。它是根据线路发生故障时，中性点对地绝缘的供电系统会出现零序电压，将零序电压作为启动信号开始计算，然后再根据发生故障时每相电压的情况进行逻辑分析计算，判定接地故障发生的相别及接地属性，再根据判定结果做出相应处理。 　　四、过电压保护器结构 　　1、有并联电阻的串联间隙组合式过电压保护器 　　间隙的并联电阻分为非线性电阻和线性电阻两大类，组合式过电压保护器主要采用了线性并联电阻间隙。利用工频电压下间隙主要由并联电阻分压而冲击电压（等值频率很高）下由间隙的电容分压的原理，使得间隙的冲击系数小于1，在合适的照射条件下，冲击系数可达到0.7，且间隙结构简单，对旋转电机等弱绝缘类设备的保护效果较好。 　　2、无并联电阻的串联间隙组合式过电压保护器 　　目前电网上运行的组合式过电压保护器的主流产品是内串间隙不带并联电阻。同样由于“四星形”接法的中性点存在，保护器的绝缘配合比有并联电阻的间隙更为困难。出于绝缘配合的需要，大多数生产厂家在参数设计时假定了这类间隙的冲击系数为1。这个前提显然是不成立的，这类无并联电阻的间隙冲击系数大于1.1，具体数字与各厂家间隙所用材料及结构有关。此时保护器的保护水平取决于间隙的放电特性而不是电阻片的残压，即使在冲击系数为1的前提下进行设计，组合式过电压保护器的保护水平仍是一个理想的配合值。由于间隙放电分散性大，产品的安全运行在设计时就留下极大隐患。故间隙的引入主要是考虑电阻片材料的长期稳定性，降低电阻片的承受电压，或获得更低的保护水平。但引入间隙并不能解决组合式过电压保护器“四星形”结构所带来的问题，绝缘配合很难实现，且结构变得复杂，又带来了有关间隙的弊病，不是今后的发展方向。 　　五、信息检测 　　1、检测刀闸信息 　　刀闸合上时，通过手柄上的小拉杆拉动辅助开关，使辅助开关上的常开节点闭合，检测到节点闭合后，显示屏上将显示“投运”。在这种情况下，再去做接触器的传动调试时，接触器不再动作，因为此时刀闸信号已将调试的动作信号软件屏蔽了，这样就防止在投运后的误操作使接触器动作而导致接地。 　　2、检测熔断器熔断报警信号 　　当熔断器熔断时，它的一端会弹出一个撞棒，撞击微动开关，控制器检测到熔断信号后会发出报警信号，并显示相应的故障相。 　　3、检测高压真空接触器能否正确动作 　　在刀闸断开前提下检测接触器能否动作，这时可以通过控制器面板上的几个按键来检测。 　　六、控制器自检与系统设置 　　当我们给控制器上电它可以自检，假如控制器自身有问题，“运行” 指示灯将不会亮，显示屏也将无显示，这时装置不可以投运。若控制器的显示屏上只显示停运（刀闸分开）和时间，表示刀闸处于分开状态，这时可以投运。在时间设置功能下，可对系统时间进行设置。 　　调整后的时间显示顺序先是年、月、日，然后是时、分。当系统发生熔丝熔断、PT断线、金属接地、弧光接地时，控制器会记录发生故障的性质及发生的时间。 　　七、运行 　　1、通过检测，如一切正常，则装置可投入运行。当系统出现弧光接地时，单片机综合控制器作出判断同时发出动作信号，让接触器动作，使系统对应相转变为金属性接地。此时，控制器面板上显示接地相，同时发出报警信号。系统发生金属性接地，控制器将只给中央控制室发出报警信号，而不会使接触器动作。面板上显示发生金属接地相别。同样，系统发生断线时，控制器也将只给中央控制室发出报警信号，而不会使接触器动作。面板上显示断线相别。发生熔断器熔断，则控制器显示如检测时所示。 　　作者简介 　　卢宪强，毕业于青岛理工大学电气工程及其自动化专业，目前为山钢集团莱钢宽厚板事业部助理工程师。