KD-XH型配电网智能化快速消弧系统
说明书
Ver2.1
广 州 智 光 电 气 有 限 公 司
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书
目 录
一 引言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1
二 工作原理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 三 系统组成 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 四 技术特点 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 五 型号说明 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 六 一般使用条件 „„„„„„„„„„„„„„„„ 6 七 技术性能及尺寸参数 „„„„„„„„„„„„„ 6
1 KD-XH型消弧系统技术性能参数„„„„„„ 6 2 部分型号技术参数表 „„„„„„„„„„„ 7 3 结构及安装尺寸 „„„„„„„„„„„„„ 7 4 消弧系统接线图 „„„„„„„„„„„„„ 10
八 订货说明 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10
附图1：系统基本接线图 „„„„„„„„„„„ 11 附图2：一次设备就地安装参考布置图 „„„„„ 12 附图3：接地变压器外形 „„„„„„„„„„„ 13 附图4：消弧线圈外形 „„„„„„„„„„„„ 14 附图5：控制柜外形 „„„„„„„„„„„„„ 15
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 目录 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书
一．引言
配电网中性点接地方式的选择是关系到电力系统运行可靠性的一项重大决策，须综合考虑多种因素并通过经济比较才能决定。消弧线圈接地方式能自动消除瞬时性单相接地故障，具有减少跳闸次数、降低接地故障电流的优点，但由于不能切除非瞬时性单相接地故障，整个配电系统须承受较长时间（２小时）的工频过电压（线电压），因此对设备的绝缘水平要求高，这对配电系统设备（尤其对于某些进口设备，如电缆）是不利的；同时，非瞬时性单相接地故障的长时间存在也不利于设备及人身安全。低阻接地方式可避免配电系统出现长时间工频过电压的问题，对设备绝缘要求相对较低，不足之处在于系统中任何单相接地故障都跳闸，导致跳闸率过高；同时，在系统单相接地故障时故障点接地电流很大，也带来许多不利影响（尤其对大容量的配电网更为明显）。因此，这两种接地方式都各有利弊，只能适用于一定的条件。
理想的处理方式是，采用快速动作的消弧线圈作为接地设备，使得配电系统能在瞬时性单相接地故障时自动恢复正常；对非瞬时性单相接地故障，在消弧线圈补偿的同时在很短的时间（小于10秒）内能正确判断接地线路，将故障线路切除，从而提高配电网的供电可靠性。同时系统若采用80%避雷器作为过电压保护，使设备的绝缘要求可以降低至与低阻接地方式相同。这种新方式兼取了上述两种接地方式的优点并避免了它们的缺点，能适用于任何容量（可大可小）、任何结构（架空线路为主、电缆为主或它们以任意比例混合）的配电网。
由广东省电力试验研究所研制、广州智光电气有限公司生产的KD-XH型配电网智能化快速消弧系统可以实现上述的处理要求。它采用全新的高短路阻抗变压器式可控消弧线圈（已获两项专利）和大功率可控硅技术，配以先进的新型控制器和单相接地故障检测装置，可实时跟踪配电网，对瞬时性单相接地故障具有极佳的快速补偿效果而确保能消除，对非瞬时性单相接地故障既能快速（远小于10秒）判断故障线路并跳闸（可选），又可以按传统消弧线圈接地方式持续运行。本系统采用全新的技术，避免了以往各类自动跟踪消弧线圈的各种局部缺点，从而获得更佳的消弧效果，是一种优良的新型配电网中性点补偿装置。
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第1页 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统的性能已由包括现场母线人工接地试验在内的全面考核所验证，并通过了原电力工业部电力设备及仪表质量检测中心的监督检验，已先后通过了新产品技术鉴定和成果鉴定，经专家评议，该型产品为国内首创，达到国内领先水平，具有较高的推广和应用价值。
二．工作原理
1．KD-XH型可控消弧线圈的工作原理
KD-XH消弧系统采用全新的KD-XH型高短路阻抗变压器式可控消弧线圈，其结构原理图及等效电路图如下：
变压器的一次绕组作为工作绕组（NW）接入配电网中性点，二次绕组作为控制绕组（CW）由两个反向并接的可控硅（SCR）短路，可控硅的导通角由触发控制器控制。该变压器的短路阻抗高达100%。调节可控硅的导通角由0至180度之间变化，使可控硅的等效阻抗ZSCR在无穷大至零之间变化，则NW两端的等效阻抗Zeq就在无穷大至变压器的短路阻抗ZＳＣ之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无级调节。系统中专门设计的有效滤波设施抑制可控硅导通时产生的谐波，使输出的电流保持为工频电流。可控硅工作于与电感串联的无电容电路中，其工况既无反峰电压的威胁又无电流突变的冲击，因此可靠性得到保障。
该型可控消弧线圈具有三个独特的优点：
其一，因采用短路阻抗而不是励磁阻抗作为工作阻抗，因而其伏安特性可保证在0-110%额定电压范围内保持极佳的线性度；
其二，因采用可控硅控制，因而其响应速度极快，且输出电流可在0-100%额定电流间连续无级调节；
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第2页 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 其三，与传统的调匝式、直流偏磁式及调气隙式等相比，其结构简单, 噪音小，不带任何转动或传动机构，无有载开关和接触器。 2．KD-XH系统的测量原理
KD-XH系统实时跟踪配电网，当其对地电容变化时，KD-XH系统可在1秒内测量出配电网当时的对地电容量。测量基于配电网零序电路，利用测量参数改变前后的零序电流、零序电压的向量变化来完成。 3．KD-XH系统的控制方式
采用“随调”控制方式，即：当配电系统正常运行时，控制消弧线圈的电感使之远离与配电系统的对地电容发生谐振的区域；当配电系统发生单相接地时，立即按照所测的配电网电容量调节消弧线圈的电感，快速输出感性补偿电流。 4．KD-XH系统的选线方式
采用“并行”选线方式，即：选线与补偿同时进行，不因选线而延误补偿，以便保持KD-XH系统响应极快的特性，从而保证良好的消弧效果。
三．系统组成
KD-XH型消弧系统由接地变压器、高短路阻抗变压器式消弧线圈、控制柜和中心屏组成。系统基本接线见 附图1。 1． 接地变压器
对于35kV、66kV配电网，变压器绕组为Y接法，有中性点引出，变压器零序阻抗较低时可不用接地变。对于6kV、10kV配电网，因变压器绕组为Δ接法，需要用接地变压器制造中性点，以便加装消弧线圈。为降低零序阻抗，接地变压器一般采用Z形接线，并可带适当的二次容量以代替站用变。 2． 高短路阻抗变压器式消弧线圈 3． 控制柜
用于装配大功率可控硅及相应的滤波装置，与消弧线圈就近安装。 4． 中心屏
安装于主控室，内含KD-XH型消弧系统控制装置和单相接地故障检测装置（选件）、跳闸出口端子及压板（选件）等。
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第3页 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 a．系统控制器 实现对配电网单相接地故障的全过程智能化处理。通过实时采集系统中性点电压、电流的幅值和相位，自动跟踪配电网的变化，并测量配电网的电容电流；自动识别系统中永久性接地故障并选线跳闸（跳闸延迟时间可调）；自动识别系统中瞬时性故障的产生和消失，并快速启动和退出消弧线圈的补偿；自动打印出接地故障发生和消除时间、接地线路代码、是否已发送跳闸信号、接地时系统中性点电压及与其对应的电容电流、消弧线圈补偿电流等信息。控制系统实时跟踪配电网当前零序电容电流，并由此自动优化有关参数，确保接地残流限制到规定值以下。系统的相关信息可通过装置的 RS-232口或RS-485口远传，适应无人值守变电站要求。
系统控制器有“一控一”型和“一控二”型两种基本单元。“一控一”即一台系统控制器可控制一台消弧线圈；“一控二”即一台系统控制器可控制两台消弧线圈，两台消弧线圈可实现分列或并列运行，每台消弧线圈只需满足安装段容量要求即可。以此两种基本单元为基础，可实现多台消弧线圈的并联运行。
b．单相接地故障检测装置 配套我公司最新研制开发的DDS-01型配电网接地故障智能检测装置，它采用独特的选线原理和先进的DSP技术，克服系统运行方式、接地电流小等问题的影响，通过与系统控制器的有效配合，能够正确检测出故障线路，并将选线结果远传至调度。
四．技术特点 1． 响应极快
可在发生单相接地故障后立即（小于5毫秒）动作，极快地输出补偿电流而抑制住弧光，防止因弧光引起空气电离而造成相间短路；同时，能有效地消除相隔时间很短的连续多次的单相接地故障，例如间歇性弧光接地或雷雨季节中阵发性多条线路弧光接地等。
2． 伏安特性在0~110%额定电压范围内保持极佳的线性度
满足在中性点电压Un大范围变化的条件下都能精确补偿的要求从而确保高阻接地、弧光接地状态下仍具有良好的消弧效果。
3．输出的补偿电流在0~100%额定电流范围内可连续无级调节
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第4页 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 一方面实现了大范围精确补偿，另一方面适应了配电网不同发展时期对其容量的不同需要，在初始阶段当电容电流较小时消弧系统能正常动作，而远期又无须更换设备。 4．接地点残流小
由于KD-XH消弧系统具有伏安特性良好、电流无级连续调整等特性，故可使残流理论上达0A，实际应用中在不考虑配网零序有功电流的影响时，残流大多可限制在2A以下，保证可靠熄弧。 5． 单相接地后成套装置可动态调整
KD-XH消弧系统采用快速、静态调节技术，系统发生单相接地故障后，如果运行方式改变（如为了寻找接地线路，母联开关由合→分变化），消弧线圈能随着运行方式的改变迅速实现动态调整（由原来的补偿两段电容电流之和→补偿单段电容电流），将成套装置补偿电流动态调整到与运行方式改变后的系统电容电流相适应。(一般的自动跟踪消弧线圈都自动闭锁，不再调节。) 6．无需设置阻尼电阻
由于采用了随调控制方式因此不需如预调方式那样加接阻尼电阻，也不会出现危险的串联谐振过电压，既提高了运行可靠性又简化了设备。 7．多台消弧线圈之间可实现并联运行
本系统的组成方式灵活，一台系统控制器可以控制一台消弧线圈，也可以同时控制两台消弧线圈，以此为基本单元，可实现多台消弧线圈之间的并列运行，单台消弧线圈只需满足安装段容量需要。通过引入母联开关辅助常开接点，系统控制器能自动识别系统运行方式。
8．控制器技术先进，性能优越 ，跟踪速度快
系统电容电流变化后，可在1s内跟踪完毕。采取可靠的软、硬件设计和多重抗干扰措施，确保装置长期可靠运行不“死机”。装置采用液晶汉化显示，带通信功能，可将系统信息远传，适合无人值守要求。
9．“并行”选线方式，选线与补偿同时进行，保障快速消弧效果 10．消弧线圈无传动、转动机构，可靠性高，噪音低，维护简单
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第5页 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 五． 型号说明
K D–X H □□ - □□□ / □□–X B
“B”为可并联运行，无为不可并联运行 “X”为一次设备装箱壳，无为不装箱壳 系统电压等级（kV） 消弧线圈容量 (kVA) 设计序号 消弧系统
高短路阻抗变压器式可控电抗器系列
六．一般使用条件
1．环境温度：一次设备为-30ºC~+40ºC ；系统控制器为-5ºC~+40ºC 2．大气相对湿度：日平均不超过95%，月平均不超过90% 3． 海拔高度：1000 m以下 4．大气压力：86~106 kPa 5．具有良好的接地网
注：若使用条件与以上不同时，需在订货时加以注明。
七．技术性能及尺寸参数
1．KD-XH型消弧系统技术性能参数 系统电压等级：6kV , 10kV , 35kV，66kV 响应时间：≤ 5 ms
电流调节范围： 0~100%额定电流 电流调节方式：无级连续 电容电流测量误差：≤2%
接地信息记录：240次，可掉电保持 控制方式： 随调式
中性点电压：电网正常运行时，中性点电压小于电网额定相电压的5% 通信方式： RS-232或RS485，波特率为1200~9600 bps可选 一次设备冷却方式：AN或FN
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第6页 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 一次设备防护等级：IPXX
系统控制器电源： AC 220V±10%， 50Hz ； DC 220V±10%或110V±10% 选线及路数：最大38路（DDS－01系列）
2．部分型号技术参数表 型号 KD-XH□1-200/6.3 KD-XH□1-400/6.3 KD-XH□1-500/6.3 KD-XH□1-150/10.5 KD-XH□1-250/10.5 KD-XH□1-315/10.5 KD-XH□1-400/10.5 KD-XH□1-500/10.5 KD-XH□1-630/10.5 KD-XH□1-800/10.5 KD-XH□1-900/10.5 KD-XH□1-1000/10.5 KD-XH□1-1210/10.5 KD-XH□1-550/35 KD-XH□1-800/35 KD-XH□1-1100/35 注: “□”为0 时接地变压器、消弧线圈为干式产品;
为1 时接地变压器、消弧线圈为油式产品。
3. 结构及安装尺寸
(1). 一次设备就地安装参考布置 请参看附图2。
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第7页 系统电压等级 kV 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 35 35 35 额定容量 kVA 180 360 540 150 250 315 400 500 630 800 900 1000 1200 550 800 1100 电流调节范围 A 0~55 0~110 0~137 0~25 0~41 0~52 0~66 0~82 0~104 0~132 0~148 0~165 0~200 0~27 0~40 0~54 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 其中尺寸L*W为KD-XH消弧系统一次设备基本平面布置尺寸。 (2). 一次设备(接地变压器、消弧线圈、控制柜)
a. 接地变压器（部分）
型号 绝缘方式 *额定电压kV 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 6.3 6.3 6.3 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 35 额定 容量 kVA 250/125 315 315/160 400 500 500/100 630 630/315 1250/315 250/80 500/200 630/200 315/100 400/160 500/200 630/200 1250/250 800/500 外形尺寸 （mm） 长*宽*高 （jl*jw*jh） 1380*850*1240 1240*850*1200 1350*850*1300 1290*850*1220 1290*850*1330 1510*1070*1370 1360*850*1490 1630*1070*1590 1740*1070*1800 1313*920*1459 1960*1160*1692 1665*1219*1707 1597*1090*1410 1772*1006*1692 1960*1160*1692 1665*1219*1707 1800*1360*2060 (2000*1400*2100) jA 800 800 800 800 800 1020 800 1020 1020 550 660 820 660 660 660 820 820 - 安装尺寸（mm） jB 660 660 660 660 660 820 660 820 820 550 820 770 660 820 820 770 820 - jC 220 220 220 220 220 280 220 280 280 — — — — — — — — - jM 950 950 950 950 950 1170 950 1170 1170 650 760 920 760 760 760 920 920 - jN 370 370 370 370 370 430 370 430 430 200 200 200 200 200 200 200 200 - 重量 kg DKSC-250/10.5 DKSC-315/10.5 DKSC-315/10.5 DKSC-400/10.5 DKSC-500/10.5 DKSC-500/10.5 DKSC-630/10.5 DKSC-630/10.5 DKSC-1250/10.5 SJD9-250/6.3 SJD9-500/6.3 SJD9-630/6.3 SJD9-315/10.5 SJD9-400/10.5 SJD9-500/10.5 SJD9-630/10.5 SJD9-1250/10.5 SJD9-1300/35 *************干式 干式 干式 干式 干式 干式 干式 干式 干式 油式 油式 油式 油式 油式 油式 油式 油式 油式 1200 1060 1250 1190 1320 1560 1590 2350 2940 1010 1708 1836 1170 1533 1708 1836 2960 - 注：1. 设备外形请参见附图3。
2. 有“ *”的型号产品带二次绕组。
3. 此数据仅作参考，具体装置尺寸以订货后设备制造厂提供数据为准。
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第8页 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书
b. 消弧线圈（部分）
型号 绝缘形式 额定容量kVA 150 250 315 400 500 630 250 315 500 630 800 额定电压 kV 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 35 外形尺寸（mm） 长*宽*高 （xl*xw*xh） 1100*850*1300 1130*850*1300 1280*850*1360 1320*1070*1360 1350*1070*1475 1400*1070*1520 1415*950*1385 1415*950*1460 1725*1446*1510 1850*1550*1600 (1900*1700*1800) xA 800 800 800 1020 1020 1020 950 950 1070 1070 - 安装尺寸（mm） xB 660 660 660 820 820 820 660 660 660 660 - xC 210 210 210 210 210 210 — — — — - xM 950 950 950 1170 1170 1170 1050 1050 1170 1170 - xN 350 350 350 350 350 350 200 200 200 200 - 重量kg KD-XH01-150/10.5 KD-XH01-250/10.5 KD-XH01-315/10.5 KD-XH01-400/10.5 KD-XH01-500/10.5 KD-XH01-630/10.5 KD-XH11-250/10.5 KD-XH11-315/10.5 KD-XH11-500/10.5 KD-XH11-630/10.5 KD-XH11-800/35 干式 干式 干式 干式 干式 干式 油式 油式 油式 油式 油式 1000 1400 1540 1600 1900 2120 1430 1570 2200 2300 - 注：1. 设备外形请参见附图4。
2. 此数据仅作参考，具体装置尺寸以订货后设备制造厂提供数据为准。
c. 控制柜
外形尺寸(mm) 配套消弧线圈容量 kVA kl 900 900 kw 650 650 kh 1330 1480 kA 600 600 安装尺寸（mm） kB 950 950 kM 750 750 kN 300 300 重量kg 450 500 150、250、315、400、500 630及以上 注：1. 设备外形请参见附图5。
2. 此数据仅作参考，具体装置尺寸以订货后设备制造厂提供数据为准。
(3).中心屏
外形尺寸: 长x 宽x 高
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第9页 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 800 x 600 x 2260 (常规)
800 x 600 x 2360 (常规)
或按用户要求。 4. 消弧系统接线图
详见图册《KD-XH型配电网智能化快速消弧系统图册》。
八．订货说明
用户订货时须提供以下资料：
1. 本系统所运行的电压等级、所需容量、运行方式（或系统主结线图）。 2. 一次设备是户内还是户外安装使用 。
3. 接地变压器、消弧线圈的绝缘型式（干式或油浸式）。 4. 一次设备安装场地尺寸。
5. 接地变压器可由用户自行置备,否则需说明接地变压器是否需要二次绕组及
其容量、联结组别。
6. 是否配单相接地故障检测装置，若需要应提供变电站出线线路数目，说明
是否预留跳闸出口。 7. 中心屏尺寸及颜色要求。
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第10页
10kV I段 10kVII段
10kV母线隔离开关KG1KG2 断路器隔离开关高压开关柜10kV三相电缆YL1YL2ABbbBCaaAccCoo 接地变压器QZB1QZB2a1 oAx1控制主控室位于控制柜KZG2a1x1a2x2XHL2XHL1a2柜KZG1消弧线圈Xx2消弧线圈中心屏附图1 消弧系统基本接线图 （以一控二方式基本接线为例） K1K11LH0K212LH0K2电流互感器1a2YH011YH01a3A'A'电压互感器1xX'241x2 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第11页 X'400200jAjwjM500LxAxw≥350x1a1a2x2K向视图xNxM接地螺钉（主接地极）xC消弧线圈接地螺钉8-Φ14500铜母排kB350kA100kw3控制柜450klkN4-Φ13WW注: 注:1. 各设备基础可参考图示位置布置,基础高出地坪200，图上标识的孔为设备底座安装孔位置尺寸。设备就位后，可用螺栓将设备与基础连接或将设备与基础钢板焊牢.附图2 一次设备就地安装参考布置图（以干式户内安装，不带箱壳为例） 1 .此图仅供参考，尺寸 L * W 为KD-XH消弧系统一次设备所需基本平面布置尺寸，用户可根据实际场地等进行调整或加遮拦及通道等。2 .消弧线圈“X”端经CT可靠接地， 此接地应与设备外壳接地、PT接地端分开，单独接至变电站主接地点。 因为系统发生接地故障时， KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第12页 安装参考布置图三相电缆平面基础参考布置图消弧线圈“X”端会流过较大电流。kM≥350L
jl接地变压器CBAO 接地螺钉
jB8-Φ14≥350铜芯电缆jCjNcbaoA接地螺钉A(X)xBxlKXCTPT KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 附图3 接地变压器外形（以干式产品，带二次容量为例）
低压侧高压侧jhM12jBjljAjw底座安装孔尺寸jC8-φ14jB
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第13页 jA KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 附图4 消弧线圈外形（以干式产品为例）
低压侧高压侧PTxhCTxBxlxAxw底座安装孔尺寸xC8-Φ14xAxB
KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第14页 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统说明书 附图5 控制柜外形 广 州 智 光 电 气 有 限 公 司X2150a2300a1150X1120控制电缆接口khklkBkwkA4-Φ13 KD-XH型配电网智能化快速消弧系统技术资料 第15页
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