CN201004553Y - 电力输配电系统弧光过电压限制及小电流接地选线综合装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种为电力输配电系统弧光过电压限制及小电流接地选线综合装置，涉及电力输配电系统过电压保护领域。该电力输配电系统弧光过电压限制及小电流接地选线综合装置包含由多功能微机控制器、单相高压真空开关及高能限压灭弧装置组成，单相高压真空开关为三只，三只单相高压真空开关的常开触点呈星型连接，其中三个端头分别接于系统三相母线之上，另外一端接在高能限压灭弧装置；高能限压灭弧装置主要由线性电阻和非线性电阻及高速可控开关组成。本实用新型所述的综合装置能够有效的抑制3～35kv中性点非直接接地电网单相间歇电弧接地及谐振引起的过电压，能够确保分支线路单相接地时准确选线，可广泛用于3～35kv变电站和发电厂的高压厂用系统，原装有消弧线圈的系统同样可用。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力输配电系统过电压限制，特别涉及电力输配电系统弧光接地过电压限制及接地选线的领域，具体为电力输配电系统弧光过电压限制及小电流接地选线综合装置。
背景技术
电力输配电系统，尤其是中高压输配电电力系统(3-35KV)大都采用中性点非有效接地系统。在中性点非有效接地系统中，除雷电过电压外，由单相接地电弧引起的过电压最为频繁，并且这类过电压有较高的幅值和较长的持续时间，如果该类过电压不能进行有效的限制，将会对这类电网中的供用电设备产生积累性损伤，并且可能在外绝缘薄弱点造成对地发生击穿或相间闪络，从而引发短路事故等。
目前，限制弧光接地过电压的主要措施仍是电网中性点经消弧线圈接地。但消弧线圈并不能消除间歇性电弧接地过电压，也不能限制过电压的幅值，甚至在某些情况下，因消弧线圈的存在，电弧重燃可能在恢复电压最大这一最不利时刻才发生，使弧光接地过电压升高。消弧线圈不能补偿接地电流中的高频分量和有功分量，高频性的间歇电弧接地仍然存在；在有功分量大于一定值时，故障点接地电弧同样不能自熄。消弧线圈对限制谐振引起的过电压不起任何作用，而且在断线或高压侧出现零序电压和零序电流时极有可能引发铁磁谐振。实际运行经验也证明，在中性点经消弧线圈接地的3～35kv配电网中，因电弧过电压引发的事故时有发生。
专利号为99229228.x的中国专利公开了一种“三相电力电网非直接接地系统过电压限制器”。其采取了将间歇性电弧接地转变为母线金属性直接接地的消弧措施，但该过电压限制器在母线接地和断开的瞬间造成对系统的冲击，特别是断开接地母线瞬间产生的瞬态过电压，使在绝缘水平下降由过电压冲击引起的单相间歇电弧接地仍然可能再次发生，而且在接地断开后，健全相对地电容上多余的存储电荷将通过互感器的绕组放电，造成绕组的瞬间磁饱和，仍会激发铁磁谐振。
目前国外(国内也有少数地区开始采用)对此类电网采取中性点经小电阻接地来抑制这种过电压，但这种系统在发生单相接地时，不论单相接地故障是瞬间的、还是永久性的，都直接将故障接地线路切除，而电力系统的运行经验表明，单相接地故障绝大多数是瞬间的，特别是架空线路构成的电网，这样必然造成停电事故的急剧增多，明显降低了供电可靠性。
中性点非直接接地系统存在的另一个问题，就是接地保护选择性差。现行的小电流选线装置都是采用比较零序电流的幅值和相位的方法进行选线，但是采用这两种方法进行接地选线的装置，在零序电流较小时及系统发生弧光接地时，根本不能准确的选出故障线路，另外随着专利号为99229228.x的一种消弧装置的大量使用，原先系统的接地故障点会在该装置的消弧过程中被转移到系统的母线上，所以在装设了专利号为99229228.x的消弧装置的电力系统中，现在所有的小电流接地选线装置都不能准确选线。
发明内容
本实用新型针对现有技术存在的缺陷和问题，提供一种电力输配电系统弧光接地过电压限制及小电流接地选线综合装置。本实用新型的目的，在于研制一套新型保护装置，使3~35KV中性点非直接接地电网，在各种运行方式下，均能有效的限制单相间歇性电弧接地过电压，对系统发生的任何接地接地故障，无论系统电容电流的大小，均能正确的选线。
本实用新型是采用如下技术方案实现的：电力输配电系统弧光接地过电压限制及小电流接地选线综合装置，包含多功能控制器控制的单相高压真空开关和一台由微机控制器控制的高能限压灭弧装置，单相高压真空开关为三只，三只单相高压真空开关的常开触点呈星型连接，其中三个端头分别接于系统三相母线之上，另外一端接在高能限压灭弧装置上端头；高能限压灭弧装置由高能氧化锌线性电阻和高能氧化锌非线性电阻及一台高压可控快速开关组成，其中高压可控快速开关并联高能氧化锌非线性电阻两端，所述高能非线性电阻为高能氧化锌材料组成的大功率电阻。在电网发生间隙电弧接地过电压时，故障相真空接触器立即将高能限压灭弧装置投入到故障相上，利用高能氧化锌线性电阻和高能氧化锌非线性电阻共同组成的限压灭弧电路，对故障相的过电压进行限制，消除系统弧光接地过电压；在发生稳定的电弧接地时，微机控制器发出指令快速闭合故障相的高压真空开关及高能限压灭弧装置中的高压可控快速开关，高能限压灭弧装置中的高能氧化锌非线性电阻被高压可控快速开关短接，被使故障相直接接入高能氧化锌线性电阻，把故障相变成稳定的阻性接地，利用高能氧化锌线性电阻优良的温度特性及吸能特性，限制故障相的电压，消除系统的过电压；在系统发生单相接地故障时，多功能微机控制器通过比较消弧装置动作前后，所有线路的零序电流大小，准确判断出系统的故障点所在，解决了现在传统小电流选线装置无法与消弧装置配合的技术难题，能够准确选出系统的故障线路。
像现有的弧光过电压限制器一样，本实用新型所述的综合装置也包含连接于三相母线与控制器输入端之间的电压互感器，用于采集系统的电压信号作为控制器的输入信号，而实现对系统的实时监控。电压互感器的二次边带有辅助绕组，并将辅助绕组连接成开口三角绕组，开口三角绕组连接到控制器的信号输入端，主要用来完成对系统电压的监测；在系统发生谐振故障时，通过控制器输出节点，瞬间短接电压互感器的开口三角绕组，破坏系统的谐振参数，消除谐振。
所述的多功能控制器的作用，是以电压互感器采集的系统电压作为输入信号，相应地控制各高压真空开关动作，来达到过电压限制和接地选线的目的。实现该功能的控制器的结构是本领域技术人员公知且容易实现的。如可采用单片机构成，也可以使用各种逻辑电路来实现。
本实用新型所述的综合装置能够有效的抑制3～35kv中性点非直接接地电网单相间歇电弧接地引起的过电压，能够确保分支线路单相接地时准确选线，其消弧和选线的机理与电网电容电流的大小无关，因而不受电网运行方式的改变和电网扩大的影响，大网小网均可使用，整个装置可组成一台高压柜，结构简单，体积小，安装、调试方便，价格低廉，使用安全，可广泛用于3～35kv变电站和发电厂的高压厂用系统，原装有消弧线圈的系统同样可用。
附图说明
图1为本实用新型所述综合装置的电路原理图；
具体实施方式
电力输配电系统弧光过电压限制及小电流接地选线综合装置，包含多功能微机控制器1，单相可控高压真空开关4及高能限压灭弧装置5，单相高压真空开关为三只，三只单相高压真空开关的常开触点ZKa、ZKb、ZKc呈星型连接，其中三个端头分别接于系统三相母线之上，另外一端接在高能限压灭弧装置5上，高能限压灭弧装置5由高能氧化锌线性电阻RV1和高能氧化锌非线性电阻RV2及一台高压可控快速开关CK组成，其中高压可控快速开关CK并联在高能氧化锌非线性电阻RV2两端在。还包含连接于三相母线与控制器输入端之间的电压互感器TV，电压互感器的二次边带有辅助绕组，并将辅助绕组连接成开口三角绕组，开口三角绕组连接到多功能微机控制器1的信号输入端。所述的电压互感器TV由三台单相电压互感器构成，三只单相电压互感器的一次和二次边均采用星型连接，将二次边的三相辅助绕组三角形连接但不闭合而形成开口三角绕组；该电压互感器的特点是线性范围宽、相移小，即使在系统发生最严重的弧光接地过电压时，也能保证其输出信号的幅值和相位的准确性。多功能微机控制器1采用以单片机为核心的硬件结构(辅以精心设计的软件)；装置还包含高压隔离开关QS，作为本装置与电力系统连接的主要部件，可通过该元件实现本装置与系统的通断；还包含高压熔断器2，作为本装置的后备保护单元，主要用来保护电压互感器的安全运行；还包含快速熔断器3，作为本装置的主要后备保护单元，特点在于开断时间短(＜2ms)，开断容量大(＞63kA)，主要用来防止装置的内部短路故障；还包含组合式过电压保护器6，主要用来保护操作过电压和雷电过电压。
工作时，由电压互感器TV提供动作信号，完成对系统的实时监控。多功能微机控制器1在相应软件支持下，根据电压互感器提供的三相电压及零序电压瞬时值的变化进行判断，并根据判断的结果，发出相应的指令，令三只高压真空开关及并联在高能氧化锌非线性电阻RV2两端的高压可控快速开关CK动作。若是由于真空开关操作引起的操作过电压，单片机控制器不会发出任何指令；在发生间歇电弧接地过电压时，通过闭合故障相的高压真空开关的常开触点ZKa或ZKb或ZKc，使故障相接入高能限压灭弧装置，泄放接地引起的电磁能量，限制接地相的恢复电压，故障点因恢复电压被限制得较低，电弧不能重燃而消弧。在发生稳定性电弧接地过电压时，通过闭合故障相的高压真空开关的常开触点ZKa或ZKb或ZKc及并联在高能氧化锌非线性电阻两端得高压可控快速开关CK，使故障相转变成的阻性接地，从而限制接地相的电压，消除弧光接地故障；在系统发生单相接地故障时，多功能控制器通过比较消弧装置动作前后，所有线路的零序电流大小，准确判断出系统的故障点所在，解决了现在传统小电流选线装置无法与消弧装置配合的技术难题，能够准确选出系统的故障线路。
Claims (3)
1、一种电力输配电系统弧光过电压限制及小电流接地选线综合装置，包含控制器、单相高压真空开关及高能限压灭弧装置，其特征为：单相高压真空开关为三只，三只单相高压真空开关的常开触点(ZKa、ZKb、ZKc)呈星型连接，其中三个端头分别接于系统三相母线之上，另外一端接在高能限压灭弧装置；所述高能限压灭弧装置由高能氧化性线性电阻RV1和高能氧化性非线性电阻RV2及高速可控开关CK组成，高速可控开关CK由微机控制器控制。
2、如权利要求1所述的电力输配电系统过电压限制及小电流接地选线综合装置，其特征为：还包含连接于三相母线与多功能微机控制器输入端之间的电压互感器(TV)，电压互感器的二次边带有辅助绕组，并将辅助绕组连接成开口三角绕组，开口三角绕组连接到多功能微机控制器的信号输入端。
3、如权利要求1或2所述的电力输配电系统过电压限制及小电流接地选线综合装置，其特征为：多功能微机控制器采用以单片机为核心的硬件结构，能够同时完成对消弧及选线的综合控制，能够根据消弧装置动作前后线路零序电流的变化情况，准确判断出接地线路。
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