CN101183788A - 电力网可控电抗与小电阻复合型接地成套装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力网可控电抗与小电阻复合型接地成套装置，其特征是：包括接地变压器(1)、可控电抗器(2)、小电阻(3)和控制器(4)；接地变压器(1)的次级绕组连接电力网的中性点PT和通过可控电抗器(2)连接接地点CT，小电阻(3)串联高压开关(5)后与可控电抗器(2)并联；控制器(4)的二个信号输入端分别连接输入端连接中性点PT、接地点CT，控制器(4)的控制信号输出端连接高压开关(5)的控制输入端。本发明克服现有电网接地故障的各种类型保护装置的隔离接地线路困难、查找接地线路难度较大的缺陷，可迅速消除故障，无须跳闸，是理想的配电网接地故障保护成套装置。

Description

电力网可控电抗与小电阻复合型接地成套装置
技术领域
本发明涉及一种应用于电力***配电网中实现单相接地故障保护成套装置，特别是涉及于电气设备技术领域中的一种可控型电抗与小电阻复合接地保护成套装置。
背景技术
目前，电力***35kV及以下电压等级的配电网中性点接地点方式主要有以下几种：一、中性点不接地；二、中性点经电阻接地，以小电阻接地方式为主；三、谐振接地方式，中性点经消弧线圈接地。
在中性点不接地***中，当发生一相故障时，接在相间电压上的受电器的供电并未遭遇破坏，它们可以继续运行，但是这时非故障相电压升高，绝缘薄弱点很可能被击穿，从而引起相接地短路，严重损坏电气设备。而且，在中性点不接地***中，当接地的电容电流较大时，在接地处引起的电弧很难自行熄灭，还可能出现间隙电弧(即周期性地熄灭与重燃的电弧)。由于电网是一个具有电感和电容的振荡回路，间歇电弧会引起相对地的过电压，这种过电压会传输到与接地点有直接电连接的整个电网上，更容易引起另一相对地击穿，而形成两相接地短路。
在现有技术中，为了解决中性点不接地带来的问题，一般采用消弧线圈接地方式或者小电阻接地方式两种，其中：消弧线圈接地方式能实现熄灭电弧，但存在隔离接地线路困难、查找接地线路难度较大的缺点。小电阻接地方式虽然能准确跳开接地故障线路，但存在对瞬时性接地和永久性接地故障无区分，跳闸率高，接地故障电流大，对***冲击大等缺点。因此，现有的中性点接地保护装置不能有效排除电网接地故障，不能保障电力***的安全正常使用。
发明内容
本发明的目的，是为了克服消弧线圈接地方式存在的隔离接地线路困难、查找接地线路难度较大，以及小电阻接地方式存在的对瞬时性接地和永久性接地故障无区分、跳闸率高、对***冲击大的缺陷，提供了一种电力网可控型单相接地接地故障保护装置。
本发明的目的可以通过采取如下措施达到：
电力网可控电抗与小电阻复合型接地成套装置，其结构特点是：包括接地变压器、可控电抗器、小电阻和控制器；接地变压器的次级绕组连接电力网的中性点PT和通过可控电抗器连接接地点CT，小电阻串联高压开关后与可控电抗器并联；控制器的二个信号输入端分别连接输入端连接中性点PT、接地点CT，控制器的控制信号输出端连接高压开关的控制输入端。
本发明的目的还可以通过采取如下措施达到：
本发明的一种实现方式是：可控电抗器由小型变压器、一组反并联可控硅和滤波电路构成；小型变压器包括两个二次绕组，其中，一个于次绕组连接反并联可控硅，另一个二次绕组连接滤波电路。可控电抗器输出补偿电流，补偿***的电容电流。
本发明的一种实现方式是：小电阻和可控电抗器为短时工作，其热容量时间小于或等于10s。
本发明的一种实现方式是：控制器包括电脑芯片和电流检测单元，电脑芯片的I/O口通过电流检测单元连接中性点PT、接地点CT。
本发明的的有益效果是：
1、本发明的可控电抗器快速补偿瞬时性单相接地故障时***的电容电流，迅速消除故障，无须跳闸；由成套装置中的小电阻处理解决永久性单相接地故障，闭合高压开关投入小电阻后产生较大信号电流，通过线路保护装置的接地保护功能易于实现选择性的跳闸，快速准确地隔离故障线路。
2、采用本发明可以综合处理解决电网单相接地故障，既发扬了谐振接地与小电阻接地的优点，同时又避免了现有电网接地故障的各种类型保护装置的隔离接地线路困难、查找接地线路难度较大，对瞬时性接地和永久性接地故障无区分、跳闸率高，接地故障电流大、***冲击大的缺陷缺点。
3、本发明是通过可控电抗器来实现补偿***电容电流的功能。小电阻通过高压开关与可控电抗器并联。对于配电网中发生的瞬时性故障，由可控电抗器输出补偿电流，减小接地点残流使得电弧熄灭；对于永久性接地故障，通过闭合高压开关接入小电阻，可以实现故障线路的快速准确跳闸，是理想的配电网接地故障保护成套装置。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的电路原理图。
图2为图1中的可控电抗器的结构示意示意图。
图3为本发明一个具体实施例的电路原理图。
具体实施方式
参照图1，本实施例包括接地变压器1、可控电抗器2、小电阻3和控制器4；接地变压器1的次级绕组连接电力网的中性点PT和通过可控电抗器2连接接地点CT，小电阻3串联高压开关5后与可控电抗器2并联；控制器4的二个信号输入端分别连接输入端连接中性点PT、接地点CT，控制器4的控制信号输出端连接高压开关5的控制输入端。
参见图2，可控电抗器2由小型变压器T、一组反并联可控硅SC和滤波电路构成；滤波电路为LC滤波电路，由电感L和电容C连接而成；小型变压器包括两个二次绕组，其中，一个二次绕组A连接反并联可控硅，另一个二次绕组B连接滤波电路。可控电抗器2输出补偿电流，补偿***的电容电流。
本实施例中：小电阻3和可控电抗器2为短时工作，其热容量时间小于或等于10s。控制器4包括电脑芯片和电流检测单元，电脑芯片的I/O口通过电流检测单元连接中性点PT、接地点CT。电脑芯片通过监测接地点CT的电流量，控制可控电抗器对电网中性点进行适当的电流补偿，并根据接地电流量维持的时间判断是否为永久性接地短路，从而控制高压开关的闭合和断开。
参照图3，本实施例的工作过程及原理如下：
电网正常运行时高压开关5处于断开状态，当配电网发生瞬时接地故障时，首先可控电抗器2输出一定的感性补偿电流对电网进行补偿，快速补偿瞬时性单相接地故障时***的电容电流，迅速消除故障，无须跳闸、不会对受电设备产生影响。控制器4一般设定一个时间判断电网为瞬时故障，即当超过该设定时间后，控制器4还检测到有接地点容性电流，则判定为永久性接地故障，此时控制器4驱动高压开关5闭合、投入小电阻3后产生较大信号电流，人而通过线路保护实现跳闸，快速准确地隔离故障线路。
对配电网中发生瞬时性接地故障，投入可控电抗器2进行补偿至接地故障自行消失，故障保护装置自动退出运行；
对配电网中发生永久性接地故障，前期投入可控电抗器2进行补偿，接地持续超过整定时间后自动投入小电阻3。靠开关保护跳闸切除故障线路，故障线路切除后，故障消失，可控电抗器2自动退出补偿，小电阻3被投切高压开关5自动断开，退出小电阻3。
由于在带有架空线出线的配网***中，大部分单相接地故障是瞬时性接地故障，这些故障经过可控型电阻接地保护成套装置补偿后可自行消失，无需跳闸。而永久性单相接地故障应快速隔离排除，防止故障扩大为相间短路。
故障保护装置的启动由混合接地方式的工作特性决定该方式启动判据为中性点电压。通常在可控电抗器接地***中可控电抗器的启动电压为***额定相电压的25％，或按用户习惯设定启动电压。
瞬时性接地和永久性接地故障的界定，即投入小电阻的时间设定，***中常见的瞬时性接地持续时间一般在1秒钟以内，也有部分接地故障在经过可控电抗器补偿后可在数秒内自行恢复，对于这类接地故障应采用可控电抗器补偿，所以投入小电阻的时间应设定在接地开始后5～10秒内为宜。
故障保护装置与继电保护装置的配合，在小电阻接地***中，馈线零序保护的动作时间一般设定为1秒，接地变零序保护的动作时间一般设定为1.5秒。所以投小电阻超过1秒后，如果馈线零序保护拒动。按照小电阻接地***的保护原则会切除接地变进行保护，此时***变为不接地***。设定可控型电阻接地成套装置中小电阻的工作时间为1.2秒，在接地变零序保护动作前自动切掉小电阻，可控电抗器也退出补偿。此时***也变为不接地***，同时也保护了可控型电阻接地成套装置的安全。

Claims (4)

1.电力网可控电抗与小电阻复合型接地成套装置，其特征是：包括接地变压器(1)、可控电抗器(2)、小电阻(3)和控制器(4)；接地变压器(1)的次级绕组连接电力网的中性点PT和通过可控电抗器(2)连接接地点CT，小电阻(3)串联高压开关(5)后与可控电抗器(2)并联；控制器(4)的二个信号输入端分别连接输入端连接中性点PT、接地点CT，控制器(4)的控制信号输出端连接高压开关(5)的控制输入端。
2.根据权利要求1所述的电力网可控电抗与小电阻复合型接地成套装置，其特征是：可控电抗器(2)由小型变压器、一组反并联可控硅和滤波电路构成；小型变压器包括两个二次绕组，其中，一个于次绕组连接反并联可控硅，另一个二次绕组连接滤波电路。可控电抗器输出补偿电流，补偿***的电容电流。
3.根据权利要求1所述的电力网可控电抗与小电阻复合型接地成套装置，其特征是：小电阻(3)和可控电抗器(2)为短时工作，其热容量时间小于或等于10s。
4.根据权利要求1所述的电力网可控电抗与小电阻复合型接地成套装置，其特征是：控制器(4)包括电脑芯片和电流检测单元，电脑芯片的I/O口通过电流检测单元连接中性点PT、接地点CT。
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