220kV變電站消弧線圈並聯小電阻接地系統的製作方法

2023-11-04 17:37:52 4

本實用新型涉及一種中性點接地方式，具體涉及一種220kV變電站消弧線圈並聯小電阻接地系統，系統正常運行時，小電阻不投入運行，只有在系統發生消除不掉的接地故障時，短時間內投入小電阻，用於切除故障線路。

故障線路切除後，小電阻控制器可以根據整定時間自動切除小電阻，系統恢復正常運行狀態。

背景技術：

世界各個國家的電網中性點接地方式並不完全相同，不同國家和地區的中性點接地方式主要是根據各自的電網整體結構和實際運行情況來確定的[1]。針對不同電壓等級的電力網，不同地區所採用的接地方式與自身的電網布局特點、自身發展情況、線路運行方式、製造水平以及自然環境(比如雷雨天氣)等因素息息相關。

美國電網一直採用直接接地或經低電阻、低電抗的中性點有效接地方式；俄羅斯大多採用的仍是中性點經消弧線圈接地的運行方式；日本66kV的配電網中，會根據電網自身情況的不同分別採用經電阻、電抗和消弧線圈的接地方式，而220kV的電網系統採用經電阻的接地方式。

綜上所述，經消弧線圈接地和經電阻接地是國外中壓電網中性點接地採用的兩種主要方式，具體方案的確定會根據以往運行經驗和地區實際電網情況的不同而存在差異，目前尚沒有消弧線圈並聯小電阻接地系統的應用先例。

技術實現要素：

為了解決現有技術的不足，本實用新型提供了一種安全性高且成本低，反應靈敏的220kV變電站消弧線圈並聯小電阻接地系統，與220kV主變壓器連接，常用在220kV變電站，此類變電站常規配備有繼電保護裝置，該接地系統包括小電阻單元與消弧線圈單元，用於配電系統中性點接地。所述的小電阻單元包括投切開關與小電阻，二者串聯後接地，投切開關控制小電阻的接入與切除；

所述的消弧線圈單元包括斷路器、消弧線圈、阻尼電阻，斷路器與消弧線圈、阻尼電阻三者串聯後接地；

小電阻單元與消弧線圈單元並聯後接入主變壓器；消弧線圈與小電阻並聯運行，系統正常運行時，消弧線圈投入運行，小電阻不投入運行，只有在系統發生消除不掉的接地故障時，短時間內投入小電阻，用於切除故障線路。。

進一步地，在本系統中設置電壓互感器，與小電阻單元及消弧線圈單元並聯，來測定中性點的電壓值。

進一步地，在消弧線圈單元接地部位設置一電流互感器，來測定零序故障電流。

本實用新型的有益效果：

本實用新型具有以下優點：

(1)供電的安全可靠性和連續性

中性點經消弧線圈並小電阻接地系統當發生瞬時接地故障時消弧線圈就會發揮作用消滅電弧，從根本上解除線路故障；同時該種接地方式能夠自動識別永久性故障，故障一旦被檢測出，立即投入小電阻，與繼電保護裝置，配合瞬時解除故障，儘可能的縮短故障時間，降低相間短路事故發生的概率，確保整個系統的安全、穩定運行。這裡所述的繼電保護裝置為變電站常規配的保護裝置。

(2)電氣設備和線路的絕緣水平

中性點經消弧線圈並小電阻的接地系統，感性電流會補償一定的容性電流，補償的越徹底，電網運行就會越接近諧振頻率運行，產生的弧光過電壓的數值就會越低，相應的對設備絕緣水平要求也隨之降低，節約電網設備成本。

(3)繼電保護的選擇性和靈敏性

中性點經消弧線圈並小電阻接地的方式通過瞬時接入小電阻，能夠很好地吸取經小電阻接地系統中繼保裝置選擇性較好的優點。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

本技術方案提出了一種220kV變電站消弧線圈並聯小電阻接地系統，與220kV主變壓器1連接，主變壓器1與本裝置中間設有一刀閘2.

如圖1所示，包括小電阻單元與消弧線圈單元，小電阻單元包括投切開關3與小電阻4，二者串聯在一起接地，投切開關3控制小電阻4的接入與切除；消弧線圈單元包括斷路器5、消弧線圈6及阻尼電阻7，斷路器5與消弧線圈6、阻尼電阻7串聯後接地。小電阻單元與消弧線圈單元並聯後接入主變壓器1，這裡的變電站常規配備繼電保護裝置，主要用於保護消弧線圈6。

進一步地，在本系統中設置電壓互感器8，與小電阻單元及消弧線圈單元並聯，來測定中性點的電壓值。

進一步地，在消弧線圈單元接地部位設置一電流互感器9，來測定零序故障電流。

消弧線圈並小電阻接地方式就是指消弧線圈6與小電阻4並聯運行，系統正常運行時，消弧線圈6投入運行，小電阻4不投入運行，只有在系統發生消除不掉的接地故障時，短時間內投入小電阻4，用於切除故障線路。

在本系統中，小電阻單元的開關3與一控制器連接，控制器用於控制開關3的通或斷，當故障線路切除後，控制器可以根據整定時間自動切除小電阻4，系統恢復正常運行狀態。

系統正常運行時，消弧線圈6投入運行，小電阻4則不投入，小電阻4迴路的投切開關3斷開。當系統發生單相短路接地故障時，消弧線圈6會自動補償系統中的電容電流。如果接地故障為瞬時性接地故障，很快接地消失，系統恢復為正常運行狀態，整個過程小電阻4不動作；若接地故障不消失，可判定為永久性接地故障，此時，延時t1時間後，延時時間0.5s-2s可設，投入小電阻4，投入時間為t2，0.5s-2s可設，配合繼電保護裝置切除故障線路。此時，系統會實時監控中性點的運行狀態，通過電壓互感器11來測定中性點電壓，若電壓恢復正常，說明動作正常，故障線路已經跳閘，則控制器自動切除小電阻4，系統恢復到正常運行狀態；若中性點電壓依然很高，經過t2整定時間後，認為系統跳閘裝置異常，故障線路未跳閘，此時，為保護小電阻裝置，控制器自動切除小電阻4，同時跳閘異常告警。

電力系統發生接地故障後，中性點電壓升高。根據接地類型的不同，電壓升高幅度不同，最高值為相電壓。控制器以電壓互感器二次電壓20V為接地告警閾值，超過即判為接地發生。由於部分接地為瞬時接地，會自行消失，因此此時小電阻4並不投入。

接地故障發生後，如果是永久性接地故障，那麼就閉合斷路器5，投入相應的接地小電阻4。如果零序故障電流值足夠大，那麼繼電保護裝置就會及時動作，切除該故障線路，接地故障瞬間消失。但是在高阻抗接地的情況下，零序故障電流可能無法達到繼電保護裝置的整定值，導致繼電保護不能發生動作，此時，該部分可作為本系統的後備保護，查找出發生短路接地故障的線路，並發出告警提示，以保證電力系統能夠安全、穩定運行。

若接地故障消失，一切正常，電力部門就可對故障線路進行檢修；若接地故障沒有消失，接地持續一定時間，不超過10秒，接地小電阻4很有可能被燒掉。因此無論接地故障是否消失，投入小電阻4持續t2秒(可設定)後，切除接地小電阻4，可有效防止小電阻4燒毀。

該接地方式結合了經消弧線圈6接地與經小電阻4接地方式二者各自的優勢：瞬時性接地由消弧線圈6自動補償，只有當發生永久性接地時，才短時內投入小電阻4，自動切除故障線路。這樣，發生瞬時性接地故障時不需要切除故障線路，也就不會頻繁地停電，影響用戶正常用電，保證了系統供電的可靠性；對於永久性接地故障，短時間內快速投入小電阻4，與繼電保裝置配合切除接地故障線路，從而保障設備、線路可以安全、穩定運行。根據前文的控制流程所設計的小電阻4自動接入控制裝置由南瑞繼保進行開發，以對消弧線圈6和小電阻4進行綜合控制。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。