CN113725811B - 一种非有效接地***单相接地的处理方法 - Google Patents

一种非有效接地***单相接地的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非有效接地***单相接地的处理方法,发生单相接地后,将一非故障相或中性点与大地循环接通和断开以与接地相形成闭合回路并重复产生电流脉冲;利用受控开关检测所述电流脉冲,并设定电源方向下游的受控开关触发切断的电流脉冲数少于电源方向上游的受控开关触发切断的电流脉冲数;当某一受控开关在达到触发条件切断后,停止所述非故障相接地。该方法可以快速定位单相接地故障点区间并能自动、快速、准确的切除故障,可以很好提升单相接地故障的处理质量,提升供电安全。

Description

一种非有效接地***单相接地的处理方法
技术领域
本发明涉及电力***故障处理领域,具体涉及一种非有效接地***发生单相接地故障后的处理方法。
背景技术
当非有效接地***(如三相供电***)发生单相接地时,一般按如下步骤进行处理:1、查找故障线路;2、停掉故障线路;3、查找并排除故障点;4、恢复供电。这种处理方法往往存在查找故障点慢,停电时间长,停电面积大等弊端,而且在排除故障前单相接地持续时间较长,对外界存在着危险。为了解决这一问题,实用新型专利CN202815149 U提供了一种不对称电流源,利用该不对称电流源可以使一非故障相接地并与接地相形成短路从而产生短路电流,然后通过电流检测器显示短路电流所在回路可以快速指示故障点。但是在使用中发现,单相接地时的接地电阻大小难以预测,接地电阻过大时短路电流太小甚至难以检测,接地电阻太小时会使短路电流过大而需要串联电阻以防对线路造成损害,这些问题极大降低了该方法的实用性。一个改进的思路是使短路电流持续时间很短,这样无需串入限流电阻也不会对线路造成损害,而且不串入限流电阻还会使短路电流尽可能大从而容易被检出,因此会增强上述方法的实用性(如CN 110634713 A、CN 110531822 A、CN 209822486U都是为制造短时电流而提出的专利申请)。但即使如此,上述方法也仅是有助于指示出单相接地故障点,实际查找该故障点仍然较为费时,单相接地故障持续时间较长的危害仍然存在。如何自动快速地将单相接地故障点切除出非有效接地***,尽可能缩小停电面积,缩短单相接地的持续时间从而减小危害,是本领域期望解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种非有效接地***单相接地的处理方法,该方法可以快速定位单相接地故障点区间并能自动、快速、准确的切除故障,可以很好提升单相接地故障的处理质量,提升供电安全。
为了实现上述目的,本发明采取如下技术方案:
一种非有效接地***单相接地的处理方法,在所述非有效接地***上分布有多把受控开关,所述受控开关能够检测各相线路的电流脉冲并可以根据电流脉冲数自动切断线路,按如下步骤处理:
(a)发生单相接地后,将一非故障相或中性点与大地循环接通和断开以与接地相形成闭合回路并重复产生电流脉冲;
(b)利用所述受控开关检测所述电流脉冲,并设定电源方向下游的受控开关触发切断的电流脉冲数少于电源方向上游的受控开关触发切断的电流脉冲数;当某一受控开关在达到触发条件切断后,停止所述非故障相接地。
优选的,所述步骤(a)中,通过电力电子开关实现所述非故障相与大地的接通和断开。
优选的,所述电力电子开关为绝缘栅双极型晶体管。
优选的,将所述非故障相与大地循环接通和断开前,通过如下方法选择所述非故障相:通过电压互感器检测3U0超限感知发生单相接地故障后,通过开关使任意两相先后与大地接通再断开,并选择与大地接通时通过所述开关电流较大的一相作为所述非故障相。
优选的,所述步骤(a)中,当所述闭合回路的电阻相对较小时,在电压相角为零时与大地接通以获得峰值相对较小的所述电流脉冲,或者当所述闭合回路的电阻相对较大时,在电压相角为90度时与大地接通以获得峰值相对较大的所述电流脉冲。
优选的,监测所述电流脉冲的大小,当电流脉冲的瞬时值达到预设值时即切断所述电力电子开关。
优选的,在距离电源最近的第一把受控开关的靠近电源一侧的所述非故障相上选取接地点来实现与大地的循环接通和断开,设置所述受控开关在任一相的电流脉冲数达到预设值时即自动切断所述线路。
优选的,在任意一条出线上距离电源最近的第一把受控开关以下的任意位置的所述非故障相上选取接地点来实现与大地的循环接通和断开,设置该出线上所述接地点远离电源一侧的各把受控开关在任一相的电流脉冲数达到预设值时即自动切断所述线路,设置所述接地点靠近电源一侧的受控开关在任意两相的电流脉冲数均达到预设值时才自动切断所述线路;其他出线设置所述受控开关在任一相的电流脉冲数达到预设值时即自动切断所述线路。
优选的,所述非有效接地***为两相供电***或三相供电***。
优选的,所述受控开关在达到触发切断的条件时能够及时跳开,以避免下一个电流脉冲通过。
本发明有益效果在于:单相接地故障发生后,循环将一非故障相或将中性点接地后再断开,可与已接地的故障相形成接地短路回路并产生短路电流脉冲,该重复产生的电流脉冲能够被线路上的受控开关检测,受控开关可以根据检测到的电流脉冲数和预设的触发切断脉冲数将距离单相接地故障点上端最近的受控开关切断,从而将单相接地故障自动隔离。采用绝缘栅双极型晶体管等电力电子开关,可以对非故障相接地进行更即时的通断控制,由此可以制造出电流时间短、电流尽量大、特征更明显的电流脉冲,更容易被受控开关准确检测到,而且还可以通过与电力电子开关串联的电流互感器即时检测电流脉冲的大小,当电流脉冲瞬时值超出限值时可以立即切断,防止电流脉冲触发线路的各段过流保护而造成大面积停电。
附图说明
图1是本发明方法一实施例接线示意图;
图2是本发明方法另一实施例接线示意图。
具体实施方式
下面结合附图,通过具体实施例对本发明做进一步说明:
三相电力***是常见的非有效接地***,在三相电力***的母线上设置多条出线,各出线上设置多把受控开关,受控开关能够检测各相线路上的电流脉冲,并可以设置当通过任一相的电流脉冲数达到预设值时即切断三相线路,或者可以设置当通过任意两相的电流脉冲数均达到预设值时才切断三相线路。在一个关于受控开关的具体实施例中,受控开关包括控制单元,电流检测单元和执行单元,电流检测单元可以分别检测三相线路的各相电流,控制单元将电流检测单元检测到的电流脉冲数目与预设值进行比较,可以设置任一相的电流脉冲数或任意两相的电流脉冲数达到预设值时就发出信号使执行单元切断三相线路。针对触发切断的电流脉冲数的预设值,处于电源方向下游的受控开关的预设值小于电源方向上游的预设值,电源方向上游即相对更靠近电源,电源方向下游即相对更远离电源,也即电能从电源发出并由上游向下游传输。或者说,按电源方向的上下游看,距离电源越远的受控开关触发切断的预设值越小,越容易先达到触发条件从而切断。
如图1所示,在一个具体实施例中,ABC三相(或至少其中两相)均在距离电源最近的第一把受控开关1以上选取接地点,通过受控开关KA 、KB、KC使得线路A、B、C相分别与大地相连,此时设定各把受控开关检测到任一相的电流脉冲数达到预设值即切断三相线路。利用在KA、KB、KC处安装的电压互感器采集各相电压(附图未示出,可参考实用新型专利CN202815149 U),通过3U0超限发现单相接地(例如C相在点F单相接地),然后将一非故障相(如A相)在第一把受控开关1以上循环与大地接通、断开,这样就会在开关KA以上处的非故障相A相与电源、点F以上的故障相C相、大地之间制造出一个接地短路回路,并且可以重复产生短路电流脉冲,该短路电流脉冲在故障相线路上只流过单相接地故障点F以上的受控开关(即受控开关3、受控开关2和受控开关1),而不会通过单相接地故障点F以下的受控开关(即受控开关4和受控开关5)。这样随着循环接地、断开的操作持续,当短路电流脉冲的数目达到单相接地故障点以上最近的受控开关3的预设值时,该把开关即会自行切断,从而自动将单相接地故障排除。虽然单相接地故障点F以下的受控开关4、5的触发切断的电流脉冲数小,但是因为它们没有接入接地短路回路,因此不会有切断动作,而受控开关2、受控开关1等虽然接入接地短路回路,但是其触发切断的电流脉冲数大于受控开关3,触发条件未成就,所以也不会切断。这样就保证了单相接地故障点F以上最近的一把受控开关切断,既保证自动排除故障,又保证了停电面积最小。本方法也适用于两相***或多于三相的***。
图2示例出另一种具体实施例,在三相***上任选两相设置开关,如将两把开关KB和KC的接地点预设置在任一条出线的靠近电源最近的第一把受控开关以下,如受控开关4和受控开关5之间,并且设置该接地点以上(即靠近电源侧)的各把受控开关要任意两相的电流脉冲均达到预设值时才切断三相线路,而该接地点以下(即远离电源侧)的受控开关则设置任一相的电流脉冲数达到预设值时即切断三相线路,其他出线设置所述受控开关在任一相的电流脉冲数达到预设值时即自动切断所述线路。a、假如在点F发生C相单相接地,此时将一非故障相B的开关KB循环与大地接通和断开,以在接地短路回路中重复产生电流脉冲,因受控开关5未接入短路回路,所以不会有动作,随着电流脉冲数的增加,当电流脉冲数达到受控开关3的触发数时,受控开关3切断从而排除接地故障(虽然此前先达到受控开关4的电流脉冲数,但因受控开关4在三把开关KA、KB、KC的接地点以上需要有两相同时达到电流脉冲数,而实际只有非故障相B有电流脉冲,故障相C在单相接地故障点F以下没有电流脉冲,所以受控开关4不会切断)。b、假如在点F’发生单相接地,此时受控开关5检测到有一相的电流脉冲数达到预设值即可切断,从而排除故障。
上述实施例中,也可以采取中性点循环接地断开的方式形成闭合回路,而不将非故障相接地。
上述实施例中,相邻两个电流脉冲的时间间隔需要大于受控开关的跳开耗时,这样可以确保下一个电流脉冲发出前如有受控开关达到切断条件会完成跳开切断,避免在受控开关未及跳开时又发出多个电流脉冲从而导致应该跳开的受控开关以上一把或多把受控开关也发生不期望的跳开,并由此造成不合理的大面积停电。
在一个具体实施例中,采用电力电子开关,如绝缘栅双极型晶体管,来实现短时间的循环接地、断开。目前绝缘栅双极型晶体管能够承受大功率的接通和断开,并且是微秒级响应,可以制造出几个毫秒时长的短路电流脉冲。
通过电压互感器(PT)检测电压信号可以判断已排除接地故障,也可以使电力电子开关再进行一次接地、断开操作从而多发一次脉冲,此时电力电子开关应配合电流互感器(CT)使用,当某一次脉冲后有受控开关切断,此时再多发一次脉冲,如果电力电子开关的电流互感器检测不到短路电流,说明某一受控开关已经跳开,故障排除,此时即可停止非故障相接地。
如前所述,可以通过PT检测单相接地故障的发生并判断出非故障相从而实现非故障相合闸。如果虽然判断出单相接地发生,但是并不能准确判断哪两相是非故障相时,可以通过如下方法判断非故障相:使任意两相先后分别通过电子电力开关接地、断开,会得到两次电流脉冲(其中一次可能电流很小),然后选择接地时电流脉冲大的那一相作为非故障相开始循环接地、断开操作。因为如果一次操作的电流很小,说明该相为单相接地故障相,则另一次操作的肯定是非故障相,电流比较大,如果两此操作的都是非故障相,则选择电流相对大的肯定也是非故障相。
因为单相接地故障点的随机发生,会导致接地短路回路中电阻大小随机出现,当出现小电阻时,短路电流脉冲会较大,甚至会对电源设备造成损害并触发三相***故障线路出口断路器的一段、二段等过流保护而造成大面积停电,为了避免这种可能性,可利用电力电子开关的即使通断性能,设置电流检测装置检测电流脉冲的瞬时值,当电流脉冲的瞬时值过大超过预设值时及时切断电路,从而避免触发过流保护。也可以串联限流电阻。此外,利用PT检测3U0,可以判断接地电阻大小,当接地电阻较小时,可以设置电力电子开关在电压相角为零的时候导通,这样不会产生激励电流,避免对短路电流增大,使电流脉冲峰值相对较小,亦可以采用串入电阻的方式。当接地电阻较大时,可以在电压相角为90度时导通,这样会产生激励电流,使短路电流峰值增大,有利于检测。接地短路回路电阻和短路电流的大小根据具体的检测环境来分析判断,为本领域技术人员所掌握。当短路回路电阻大致使短路电流小到不便于检测时应该选用在电压相角90度附近合闸,以增大电流提升检出度;当接地短路回路电阻小致使电流过大以致有可能烧毁设备时,可以检测电流脉冲的瞬时值达到预设值时及时切断或者采用在电压相角为零时合闸以避免增大电流,同时配以电流监测。
上述实施例只是对本发明构思和实现的若干说明,并非对其进行限制,在本发明构思下,未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。

Claims (10)

1.一种非有效接地***单相接地的处理方法,其特征在于:
在所述非有效接地***上分布有多把受控开关,所述受控开关能够检测各相线路的电流脉冲并可以根据电流脉冲数自动切断线路,按如下步骤处理:
(a)发生单相接地后,将一非故障相或中性点与大地循环接通和断开以与接地相形成闭合回路并重复产生电流脉冲;
(b)利用所述受控开关检测所述电流脉冲,并设定电源方向下游的受控开关触发切断的电流脉冲数少于电源方向上游的受控开关触发切断的电流脉冲数;当某一受控开关在达到触发条件切断后,停止所述非故障相接地。
2.如权利要求1所述的非有效接地***单相接地的处理方法,其特征在于,所述步骤(a)中,通过电力电子开关实现所述非故障相与大地的接通和断开。
3.如权利要求2所述的非有效接地***单相接地的处理方法,其特征在于,所述电力电子开关为绝缘栅双极型晶体管。
4.如权利要求1所述的非有效接地***单相接地的处理方法,其特征在于,将所述非故障相与大地循环接通和断开前,通过如下方法选择所述非故障相:通过电压互感器检测3U0超限感知发生单相接地故障后,通过开关使任意两相先后与大地接通再断开,并选择与大地接通时通过所述开关电流较大的一相作为所述非故障相。
5.权利要求1所述的非有效接地***单相接地的处理方法,其特征在于,所述步骤(a)中,当所述闭合回路的电阻相对较小时,在电压相角为零时与大地接通以获得峰值相对较小的所述电流脉冲,或者当所述闭合回路的电阻相对较大时,在电压相角为90度时与大地接通以获得峰值相对较大的所述电流脉冲。
6.如权利要求2所述的非有效接地***单相接地的处理方法,其特征在于,监测所述电流脉冲的大小,当电流脉冲的瞬时值达到预设值时即切断所述电力电子开关。
7.如权利要求1至6任一项所述的非有效接地***单相接地的处理方法,其特征在于,在距离电源最近的第一把受控开关的靠近电源一侧的所述非故障相上选取接地点来实现与大地的循环接通和断开,设置所述受控开关在任一相的电流脉冲数达到预设值时即自动切断所述线路。
8.如权利要求1至6任一项所述的非有效接地***单相接地的处理方法,其特征在于,在任意一条出线上距离电源最近的第一把受控开关以下的任意位置的所述非故障相上选取接地点来实现与大地的循环接通和断开,设置该出线上所述接地点远离电源一侧的各把受控开关在任一相的电流脉冲数达到预设值时即自动切断所述线路,设置所述接地点靠近电源一侧的受控开关在任意两相的电流脉冲数均达到预设值时才自动切断所述线路;其他出线设置所述受控开关在任一相的电流脉冲数达到预设值时即自动切断所述线路。
9.如权利要求7所述的非有效接地***单相接地的处理方法,其特征在于,所述非有效接地***为两相供电***或三相供电***。
10.如权利要求1所述的非有效接地***单相接地的处理方法,其特征在于,所述受控开关在达到触发切断的条件时能够及时跳开,以避免下一个电流脉冲通过。
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