一種新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置的製作方法

2023-09-17 15:19:40

專利名稱：一種新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及中壓配電系統領域，尤其是ー種新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置
背景技術：
我國中壓配電網大多採用中性點不直接接地的運行方式，相繼研製出各種自動調諧補償消弧線圈、消弧消諧櫃和中性點接地電阻裝置，消弧線圈只能補償故障時的エ頻電容電流，對高頻電容電流起不到補償作用，無法有效的消除間歇性弧光接地過電壓的；消弧消諧櫃不僅在母線接地與斷開瞬間造成對系統的衝擊，引起的單相間隙性弧光接地可能再次發生，特別是在接地故障消除後，斷開故障相真空開關瞬間產生的瞬態過電壓使得在由絕緣下降引起的単相接地，發展成為相間及三相短路的事故；中性點經小電阻接地擴大了単相接地時的故障電流，加劇了故障點的燒傷，犧牲了對用戶供電的可靠性，對於用電企業，被迫停電將會造成巨大的經濟損失。中壓配電網在系統發生単相接地時，需要在解決弧光接地的同時，還需要快速準確的選出故障饋線並將故障線路隔離，由於消弧線圈不補償5次諧波電流，因而理論上5次諧波選線是比較好的選擇，但實際系統中5次諧波的量很小，測量的精度和線性準確性均難以保證；利用注入信號進行選線，由於故障接地電流對注入信號的幹擾較大，接地電弧的變化和測量精度的影響，誤選和錯選時有發生；中壓電カ網多數採用中性點諧振接地運行方式，単相接地選線已經成為諧振接地的能否被廣泛應用的關鍵，目前的做法在發生單相接地時，採用消弧線圈在高壓側短時並聯電阻選線，這樣可以避免上述選線不準帶來的負面影響，同時帶來接地電流過大及與零序保護配合的問題。接地電流過大會帶來以下問題當電纜ー處接地時，電弧有可能燒毀同一電纜溝內的其他相鄰電纜，擴大事故，造成火燒連營，由於電阻熱容量與電流的平方成正比，電流過大給電阻的製造困難，不但電阻的造價不菲，電阻箱的佔地面積也較大。

發明內容
本發明的目的在於克服現有消弧選線技術的不足，提供ー種結構簡單、成本低、易維護的新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置。為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案ー種新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置，包括測控單元，其信號採集端ロ分別與用於採集被保護設備母線接地電容電流的電流互感器CT1、CT2的二次電流輸出端、用於採集被保護設備母線電壓的電壓互感器PT的二次電壓輸出端相連，其選線端ロ與多個饋線連接，其信號輸出端ロ分別與雙相晶閘管KP1、KP2、可控快速真空開關DLA、DLB、DLC相連，雙相晶閘管KP1、KP2通過消弧接地變壓器接被保護設備的三相母線，可控快速真空開關DLA、DLB、DLC接被保護設備的三相母線。由上述技術方案可知，本發明通過測控単元實時採集被保護設備的母線電壓、電流信號，判斷是否發生接地故障，當配電系統發生單相弧光接地故障時，無論故障點在何處，在測控單元的診斷下，快速閉合故障相的可控快速真空開關，將故障相母線接地，迅速地將故障點電流轉移到裝置內，同時測控單元採集選線相關量進行選線，並投入消弧接地變壓器補償接地電容電流，減小故障點的接地電弧電流，使故障點電弧快速熄滅，同時減小了故障點的跨步電壓，防止事故發展，保障人身和設備的安全。本發明結構簡單、成本低、易維護。


圖I為本發明的電氣原理 圖2為本發明的工作流程圖。
具體實施例方式ー種新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置，包括測控單元1，其信號採集端ロ分別與用於採集被保護設備母線接地電容電流的電流互感器CT1、CT2的二次電流輸出端、用於採集被保護設備母線電壓的電壓互感器PT的二次電壓輸出端相連，其選線端ロ與多個饋線連接，其信號輸出端ロ分別與雙相晶閘管ΚΡ1、ΚΡ2、可控快速真空開關DLA、DLB、DLC相連，雙相晶閘管ΚΡ1、ΚΡ2通過消弧接地變壓器2接被保護設備的三相母線，可控快速真空開關DLA、DLB、DLC接被保護設備的三相母線，如圖I所示，所述的測控單元I採用32位高性能數位訊號處理器DSP，故障處理速度極快，作為整個裝置的信號採集、測量、顯示、運算、通訊及執行的中心，測控單元I上還設有微機通訊接ロ，為數據傳輸創造了條件。如圖I所示，所述的消弧接地變壓器2包括三相主線圈LI、L2、L3及其副線圈，三相主線圈L1、L2、L3的一端通過高壓隔離開關GLl接被保護設備的三相母線A、B、C，三相主線圈L1、L2、L3的另一端穿過電流互感器CT2接地，三相主線圈L1、L2、L3的副線圈採用開ロ三角形接法連接，雙相晶閘管KP2與電抗器L串聯後再與經串聯的雙相晶閘管KPlJiM電阻R並聯，並聯端接三相主線圈L1、L2、L3的副線圈的兩端，雙相晶閘管KP1、KP2的控制端均與測控單元I的信號輸出端ロ相連。我們的選線方案將阻尼電阻R轉移到二次側，有以下優點 第一，由於阻尼電阻R等效安裝二次側，電壓較低，系統安全可靠，用晶閘管投切，阻尼時間小於20 μ S，較真空開關快的多，晶閘管投切沒有噪音，電流過零關斷，對設備沒有衝擊，可靠性高；第二，系統正常運行吋，晶閘管導通，阻尼電阻R接入二次側，減小線圈等效阻杭，限制諧振過電壓；第三，系統發生単相接地吋，晶閘管截止，阻尼電阻R從二次側切除，線圈補償系統的電容電流；第四，若需要選線，則在故障發生時經過一定延時後再切除阻尼電阻R，延時時間小於I秒，利用並聯阻尼電阻R選線原理選出故障線路。如圖I所示，所述的可控快速真空開關DLA、DLB、DLC的一端與高壓隔離開關GLl的一端相連，高壓隔離開關GLl的另一端分別接被保護設備的三相母線A、B、C，可控快速真空開關DLA、DLB、DLC的另一端並聯後穿過電流互感器CTl接地，可控快速真空開關DLA、DLB、DLC的控制端與測控單元I的信號輸出端ロ相連。該裝置還包括高壓隔離開關GL2，高壓隔離開關GL2的一端分別接被保護設備的三相母線A、B、C，高壓隔離開關GL2的另ー端分別與熔斷器Fl、F2、F3的一端相連，熔斷器Fl、F2、F3的另一端與電壓互感器PT高壓側的一端相連，電壓互感器PT高壓側的另一端經消諧電阻PTK接地。可控快速真空開關DLA、DLB、DLC的快速真空開關合閘時間為20mS，真空開關可實現分相控制，真空開關的三相在控制迴路裡設計成閉鎖，即當ー相處於合閘狀態，其餘兩相被閉鎖，以避免造成相間短路；真空開關可以快速有效的轉移単相弧光接地時故障電流，避免電弧長時在故障的灼燒，彌補消弧接地變壓器2無法補償高頻和阻性電流的缺陷。消諧電阻PTK使得電壓互感器PT遠離飽和區，避免了鐵磁諧振的發生，同時具有抑制低頻振蕩的功能。
如圖I所示，該裝置還包括大能容三相組合式過電壓保護器3，大能容三相組合式過電壓保護器3的一端接地，另一端通過高壓隔離開關GL2接被保護設備的三相母線A、B、C。所述的大能容三相組合式過電壓保護器3包括四個氧化鋅閥片FR，其中，第一、ニ、三氧化鋅閥片FRl、FR2、FR3的一端分別通過第一、ニ、三放電間隙JXI、JX2、JX3、JX4接第一、ニ、三脫離器TQl、TQ2、TQ3，第一、ニ、三氧化鋅閥片FRl、FR2、FR3的另一端並聯後與第四氧化鋅閥片FR4串聯，第四氧化鋅閥片FR4與第四放電間隙JX4串聯後接地，第一、ニ、三脫離器TQ1、TQ2、TQ3通過高壓隔離開關GL2接被保護設備的三相母線A、B、C。氧化鋅閥片在劣化後自動短路，將導致相間短路事故發生，脫離器TQ使得過電壓保護更加安全；選用氧化鋅電阻片2mS方波電流800A，通流容量大，可以有效得抑制大氣過電壓、操作過電壓、諧振過電壓和間歇性弧光接地過電壓。以下結合圖I對本發明作進ー步的說明。在工作吋，由測控單元I實時採集被保護設備的三相母線電壓、電流信號，並判斷發生何種接地故障，當系統發生単相弧光接地時，通過可控快速真空開關DLA、DLB、DLC，快速的將故障相母線做金屬接地，由於故障相直接與接地網連接，對地電壓為零，高頻電弧和阻性電弧立即被熄滅，エ頻電弧也被轉移，過電壓被限制在安全水平，故障不再繼續發展，可以快速轉移接地點故障電流，穩定系統電壓，避免電弧對故障點的灼燒，這只是做了第一
止/J/ O第二步通過消弧接地變壓器2可以實現對感性電流的連續無極調節，快速有效的對被轉移的故障電容電流進行補償，真正做到標本兼治，實現真正意義上的滅弧，並同時啟動選線，通過阻尼電阻R快速準確的選出故障饋線，及時隔離故障饋線保證系統安全可靠運行。本發明能夠有效的限制単相弧光接地過電壓，諧振過電壓及操作過電壓，快速滅弧，快速選線確保電カ網的安全可靠運行；結構更為緊湊、簡單，易維護，易控制，製造成本低，特別適用與中壓電カ網的綜合接地保護及選線。當電網發生単相接地故障時，消弧接地變壓器2的主線圈L1、L2、L3中承受兩組電壓，一組是三相対稱的正序電壓，這組電壓與電網正常運行時消弧接地變壓器2上承受的電壓完全相同。在這組電壓的作用下，消弧接地變壓器2僅僅是ー個接地變壓器的功能，只為補償提供ー個中性點，而不產生電感電流起不到補償功能。另ー組是三相大小相等、方向相同的零序電壓，在這組電壓的作用下，三個繞組中的電流同相位並聯相接，必然在三個繞組中產生同相位的電流3Ιω。因為在繞有線圈的三個鐵芯中形成同相位的零序磁通Φπ。，該零序磁通只能經過間隙形成迴路，這樣在3個繞組中感應出電感電流Iui,即成為三相消弧電抗器，這個電感電流與系統的電容電流在相位上相反，起到補償作用。當電網正常工作時，加在消弧接地變壓器2的電壓僅為正序，大小相等，相位互差120度，矢量和為零，消弧接地變壓器2星形聯接點沒有電流入地，正序磁通在中間三個柱之間流通，互為通道，不流經邊柱；由於中間三個柱沒有氣隙，磁阻很小，正序阻抗很大，正序電流很小，其值相當於變壓器的空載電流。當電網發生接地故障時，該開ロ反應零序電壓，利用雙相晶閘管KPl接通電抗器L，測控單元I通過調整雙相晶閘管KPl的導通角，調節消弧接地變壓器2副線圈電感電流的大小，即可改變主線圈的電感電流大小，實現消弧線圈電感電流的自動調節。測控單元I通過對電網電容電流的實時跟蹤，自動調節電感電流，實現自動跟蹤補償。在電網正常運行時，低壓繞組的開ロ電壓經過消弧接地變壓器2的副線圈接通阻尼電阻R，阻尼電阻R接入到二次側，減小線圈等效阻抗，限制諧振過電壓，系統發生単相接地時，雙相晶閘管ΚΡ2截止，阻尼電阻R從二次側切除，線圈補償系統的電容電流，若需要選線，則在故障發生時經過一定延時後再切除阻尼電阻R，利用並聯電阻選線原理選出故障線路。當接地故障消除時測控單元I自動接通阻尼電阻R，投入該阻尼電阻R，防止諧振，關斷雙相晶閘管ΚΡ1，退出電抗器L，同時復位可控快速真空開關DLA、DLB、DLC,系統恢復正常運行。如圖2所示，測控單元I實時在線巡檢母線三相電壓、開ロ三角電壓和接地電流互感器電流信號，若系統發生穩定的金屬性接地，可控快速真空開關DLA、DLB、DLC不動作，測控單元I快速投入消弧接地變壓器2，補償接地點的電容電流，使得故障點的電弧立即熄滅，同時啟動選線，發出接地告警信號；
若檢測到系統發生不穩定的弧光接地，快速投入故障相真空開關，將故障相母線接地，迅速得將故障點電流轉移到裝置內，同時測控單元採集選線相關量進行選線，並投入消弧接地變壓器2補償接地電容電流，減小故障點的故障點的接地電弧電流，使故障點電弧快速熄滅，抑制過電壓，防止事故擴大化，提高電力系統的安全性和可靠性，實現真正意義上的消弧選線，標本見兼治； 當接地故障消除時測控単元I自動導通KP2，接通阻尼電阻R1，投入該阻尼電阻，防止諧振，關斷KPl退出小型電抗器L，同時復位真空開關，系統恢復正常運行。
權利要求
1.一種新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置，其特徵在於包括測控單元(1)，其信號採集埠分別與用於採集被保護設備母線接地電容電流的電流互感器CT1、CT2的二次電流輸出端、用於採集被保護設備母線電壓的電壓互感器PT的二次電壓輸出端相連，其選線埠與多個饋線連接，其信號輸出埠分別與雙相晶閘管KP1、KP2、可控快速真空開關DLA、DLB、DLC相連，雙相晶閘管KP1、KP2通過消弧接地變壓器(2)接被保護設備的三相母線，可控快速真空開關DLA、DLB、DLC接被保護設備的三相母線。
2.根據權利要求I所述的新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置，其特徵在於所述的消弧接地變壓器(2)包括三相主線圈LI、L2、L3及其副線圈，三相主線圈LI、L2、L3的一端通過高壓隔離開關GLl接被保護設備的三相母線A、B、C，三相主線圈L1、L2、L3的另一端穿過電流互感器CT2接地，三相主線圈LI、L2、L3的副線圈採用開口三角形接法連接，雙相晶閘管KP2與電抗器L串聯後再與經串聯的雙相晶閘管KP1、阻尼電阻R並聯，並聯端接三相主線圈L1、L2、L3的副線圈的兩端，雙相晶閘管KP1、KP2的控制端均與測控單元(I)的信號輸出埠相連。
3.根據權利要求I所述的新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置，其特徵在於所述的可控快速真空開關DLA、DLB、DLC的一端與高壓隔離開關GLl的一端相連，高壓隔離開關GLl的另一端分別接被保護設備的三相母線A、B、C，可控快速真空開關DLA、DLB、DLC的另一端並聯後穿過電流互感器CTl接地，可控快速真空開關DLA、DLB、DLC的控制端與測控單元(I)的信號輸出埠相連。
4.根據權利要求I所述的新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置，其特徵在於該裝置還包括高壓隔離開關GL2，高壓隔離開關GL2的一端分別接被保護設備的三相母線A、B、C，高壓隔離開關GL2的另一端分別與熔斷器F1、F2、F3的一端相連，熔斷器F1、F2、F3的另一端與電壓互感器PT高壓側的一端相連，電壓互感器PT高壓側的另一端經消諧電阻PTK接地。
5.根據權利要求I所述的新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置，其特徵在於該裝置還包括大能容三相組合式過電壓保護器(3)，大能容三相組合式過電壓保護器(3)的一端接地，另一端通過高壓隔離開關GL2接被保護設備的三相母線A、B、C。
6.根據權利要求I所述的新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置，其特徵在於所述的測控單元(I)採用32位高性能數位訊號處理器DSP。
7.根據權利要求5所述的新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置，其特徵在於所述的大能容三相組合式過電壓保護器(3)包括四個氧化鋅閥片FR，其中，第一、二、三氧化鋅閥片FR I、FR2、FR3的一端分別通過第一、二、三放電間隙JXI、JX2、JX3、JX4接第一、二、三脫離器TQl、TQ2、TQ3，第一、二、三氧化鋅閥片FRl、FR2、FR3的另一端並聯後與第四氧化鋅閥片FR4串聯，第四氧化鋅閥片FR4與第四放電間隙JX4串聯後接地，第一、二、三脫離器TQ1、TQ2、TQ3通過高壓隔離開關GL2接被保護設備的三相母線A、B、C。
全文摘要
本發明涉及一種新型中壓配電系統綜合接地保護及選線裝置，包括測控單元，其信號採集埠分別與電流互感器CT1、CT2、電壓互感器PT相連，其選線埠與多個饋線連接，其信號輸出埠分別與雙相晶閘管KP1、KP2、可控快速真空開關DLA、DLB、DLC相連，雙相晶閘管KP1、KP2通過消弧接地變壓器接被保護設備的三相母線，可控快速真空開關DLA、DLB、DLC接被保護設備的三相母線。當發生單相弧光接地故障時，快速閉合故障相的可控快速真空開關，同時測控單元採集選線相關量進行選線，並投入消弧接地變壓器補償接地電容電流，減小故障點的接地電弧電流，保障人身和設備的安全。
文檔編號H02H9/08GK102623985SQ20121001398
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者姜谷兵 申請人:合肥凱高電氣設備有限公司