线路分段器简介
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一、分段器的分类 按相数分为卑相、三相;按灭弧介质分为油、真空、SF6按控制方式分为液压控制、电子控制;还按动作原理分为跌落式分段器、重合分段器、组合式分段器等。 1.液压控制原理 液压控制的主要优点是经济、简单、可靠、耐用及维修时不需要特殊的工具、昂贵的仪器和复杂的技术培训。其缺点是保护特性无法做到足够精确和快速,选择范围窄,调整不够方便。整定保护特性时,必须停电,打开箱体后才能进行. 液压机构主要由一串连于主回路的圆筒线圈、棒式铁芯、分闲活塞、弹簧和两个逆止阀组成。以分段器整定为三次计数为例,当流过分段器的线路故障电流大于线圈额定电流的1.6倍时,铁芯被吸下移,压缩弹簧。同时,有一部分油通过铁芯的中央孔道被向上压至铁 芯下移形成的空间。当故障电流切除后,铁芯被释放,并在弹簧作用下向上返回其初始位 置。由于逆止阀的作用,进入上部空间的油无法通过铁芯的中央孔道流回下部,故这部分油 便将分闸活塞推上一步。于是,分段器以这种方式记上下级保护开断了一次故障电流。由此 可见,仅当线路故障电流被开断后,分段器才进行计数。 上级保护重合后,若故障电流仍存在,则铁芯又被吸下,并又有部分油进入铁芯上部的 空间。故障电流再次切除后,弹簧重新将铁芯向上复位,进入铁芯上部的油将分闸活塞再次 推上一步,使分段器记下上级保护的第二次开断。 若线路故障持续到上级保护的第三次开断,则分闸活塞将分闸杠升至足够高度,释放分闸锁扣,将分段器的主触头分开。 若线路故障是瞬时的,并在上级保护的第三次开断之前被消除,则分段器的分闸活塞缓 慢向下返回其初始位置,同时消除“计数”。 液压分段器的复位时间,大约每分钟复位一次 计数。分段器分闸后,必须手动将其合闸。 液压控制分段器的最小启动(计数)电流为其串联线圈额定电流的1.6倍,改变分段器 启动电流时需要换串联线圈。这种更换需打开分段器箱体后方可进行。 2.电子控制原理 电子控制分段器省掉了串联线圈和液压计数机构,线路过电流靠分段器的套管式CT进 行检测。CT二次侧的电流经隔离变压器和整流电路,进入计数继电器,对计数电容充电。 计数电容将其所储能量供给计数和记忆电路。当达到整定的计数次数后,点火电路导通,由 分闸储能电容放电操动分闸线圈,使分段器释能分闸。若线路故障是瞬时性的,分段器的电 子记忆将农整走的记亿时间内保持其计数,而后缓慢将计数清零。 电子控制分段器的记忆时间可以调节,并具有多种抑制功能,提高了动作的选择性,使 分段器可有效地区哪些是在其保护范围内出现的故障。如:电压抑制功能可使分段器不误 动于不是其后备保护所开断的线路故障电流:冲击电流抑制功能可使分段器不误动于网络中 的合闸涌流。 3.跌落式分段器动作原理 跌落式分段器的外形与跌落式熔断器相似,但其“熔管”是设置在主回路中的金属载流管。载流管内装一印刷电路板,配有逻辑、记数和控制回路。管外套有两只CT,为逻辑控制回路提供电源和输入信号。如线路电流上升到超过某一整定值时,逻辑回路记录这个电流的通一断脉冲信号,并保持25s。当上级保护重合成功时,分段器不会动作。但当上级保护第一次重合后故障电流仍存在,则逻辑回路确认是永久性故障而准备脱扣。当上级保护二次开断故障后,点火回路在0.1s内导通,点燃启动器,释放分闸锁扣,使载流管跌落,分段器分闸;隔离故障区段。由于启动器仅用于脱扣,所需能量不大,且载流管跌落时线路已失电,故分段器分闸时噪声很小。 这种分段器动作后,需更换启动器,然后手动重新投入。
4.组合式分段器原理 这种分段器由负荷开关、电源‘变压器和电子控制箱三部分组成,分离安装。线路上每隔一定距离设置一台这种分段器。以图1为例,第五区域发生故障时,主保护断路器跳闸,随之各分段也跳闸。过一重合间隔后,断路器自动重合,各分段器也按整定时间(本例中DM1一10s,DM2—20s,DM3一30s,DM4一60s)依次关合,但60s后关合DM4的故障点又被接通,于是全线再度停电,由于DM4已检测到故障点位置,故当断路器第二次重合时,DM1 DM2 、DM3 依次重合,而DM4保持分闸状态,隔离故障区段。同时,变电站内的区域显 示器示出故障发生在第五区域。 二、分段器的选用要求 选用分段器时必须考虑以下因素: 系统电压必须使分段器的额定电压等于或大于系统最高工作电压: 最大负荷电流分段器的额定电流应大于预期最大负荷电流。 最大故障电流分段器的热稳定电流必须等于或大于使用场合的最大短路电流,其动、热 稳定时间必须大于上级保护的开断时间。 此外,使用分段器时最困难的问题是与电源侧和负荷侧其它保护设备的配合。分段器的 保护配合应注意以下问题:. 1.启动电流 分段器的启动电流应为上级保护最小分闸电流的80%。当液压控制分段器与液压控制重合器配合使用时,分段器与重合器选用相同额定电流的串联线圈即可。因为液压分段器的启动电流为其串联线圈额定电流的1.6倍,而液压重合器的最小分闸电流为其串联线圈额定电流的2倍。电子控制分段器启动电流可独立于其顷定电流直接整定,但必须满足上述“80%”原则。 2.记录次数 分段器的记录次数至少应比上级保护的开断次数少一次。当数台分段器串联布置时,负 荷侧分段器应依次比其电源侧分段器的计数次数少一次。
3.记忆时间 分段器的记忆时间必须保证长于上级保护动作的总累积时间(TAT)。 液压控制分段器的记忆时间不可调节,由分闸活塞的复位快慢所决定。上级保护动作的总累积时间(TAT)为上级保护操作顺序中的各次故障涌流时间与重合间隔时间之和,见图2。 TAT与油温的关系
若分段器整定为三次计数分闸, TAT=R1十F 2十R2十F3;若整定为两次计数分闸,TAT=R1十F2;若整定为一次计数分闸,则无需考虑记忆时间。液压控制分段器与后备保护配合时,必须保证下列两点: (1)累积故障涌流时间
F不能超过允许TAT的70%, 即三次计数时(F2十F3)/(R1,十F2十R2十F3)<0.7;两次计数时,F2 /(R1十F2 )<0.7。 (2)最高油温下,TAT不得超出图3 的允许配合区域。 电子控制分段器的记忆时间可以选择。为提高保护性能,电子控制分段器常具有一些附 加功能,可供用户选用。 如:1.快速复位功能 2.电压抑制功能。 3.电流抑制功能。 和上级保护配合时,应充分利用这些抑制功能,以达到理想的配合。 三、分段器与上级开关设备的配合 分段器的上级开关设备可以是采用重合闸保护的断路器,或是重合器。分段器与重合器 的配合原则也适用于分段器与断路器的配合。 这里以重合器为例。 分段器与重合器配合时,应: (1)分段器必须与重合器串联,并装在重合器的负荷侧。 (2)重合器必须能检测到,并能动作于分段器保护范围内的最小故障电流。 (3)分段器的启动电流必须小于其保护范围内的最小故障电流。 (4)分段器的热稳定额定值和动稳定额定位必须满足要求。 第(4)条需将分段器的动热稳定曲线(或称短时载波能力曲线与—k级保护在分段器动作前的累积故障开断安一秒曲线相比较,找出其交点电流,并保证分段器保护范围内的最小故障电流小于该交点电流。 此外, 尚应: (1)分段器的启动电流应为上级保护最小分闸电流的80%,并大于预期最大负荷电流的峰值。 (2)分段器的记录次数必须比上级保护闭锁前的分闸次数少一次以上。 (3)分段器的记忆时间必须大于上级保护的累积故障开断时间TAT。 分段器与重合器配合使用,在国外已运行40余年,它们的使用提高了供电可靠性,减少了运行费用,提高了电网自动化。近年我国已引进了一批分段器,运行时间最长者为3年。目前国内的一些电力设备制造厂已开始了分段器的研制工作,预计分段器将会在我国得到广泛的应用。
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