CN219498953U - 一种配电网单相接地故障处理*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及配电网***接地故障技术领域，公开了一种配电网单相接地故障处理***，旨在解决现有方案无法全面有效的对配电网***单相接地故障电容电流进行处理的问题，方案主要包括：主动干预型消弧装置、消弧线圈装置、选线控制器、电压互感器以及多个零序电流互感器，配电网中性点分别通过主动干预型消弧装置和消弧线圈装置接地，电压互感器的二次侧和各零序电流互感器的二次侧分别与选线控制器连接，选线控制器与主动干预型消弧装置通信连接。本实用新型实现了对单相接地故障电容电流进行全面有效的处理，提高了配电网***供电的可靠性，避免了次生灾害的引发，特别适用于10kV配电网***。
Description
技术领域
本实用新型涉及配电网***接地故障技术领域，具体来说涉及一种配电网单相接地故障处理***。
背景技术
目前，配电网电缆化率提高，***电容电流攀升，若带故障运行2小时，易引发火灾，严重威胁生命财产安全；扩大停电范围，严重影响工程建设进度、质量。结合现场的实际情况，配电网***需重点关注防火、安全等方面，确保不发生燃弧，消除火灾隐患。可见对于燃弧和火灾要求较高的配电网***，倾向于快速准确的切除或者隔离故障线路。
现有配电网***单相接地故障产生电容电流的处理方法一般包括以下三种：
第一种：配电网中性点经消弧线圈装置接地，针对单相接地故障电容电流增大，产生飞弧的问题，采取利用消弧线圈的电触电流抵消故障点电容电流的办法，通常运行在过补偿状态下(一般过补偿在10％以上)，使故障点电流减小，变成感性电流，起到消弧作用。这种方式对于架空线和电缆线路发生永久性故障单相接地故障时，配电网中性点经消弧线圈装置消弧无效，对于电容电流较大的***也不能起到很好的消弧作用；而且对于高频及阻性电流分量无法补偿。
第二种：配电网中性点经小电阻接地装置接地，发生单相接地故障时，配电网中性点位移电压加在小电阻上产生的电流叠加到故障线路，放大接地电流，超过一定限值时，启动故障线路零序保护，切除故障线路。这种方式对网架结构有一定要求，耐过渡电阻能力有限，瞬时性故障较频繁时明显降低供电可靠性。
第三种：配电网中性点经主动干预型消弧装置接地，用单相接地故障相自动经低励磁阻抗变压器接地保护方式。当发生单相接地故障时，装置判别单相接地相别，控制接地相单相接地断路器合闸，将接地相经低励磁阻抗变压器接地。根据动作前后各个回路零序电流的变化特征进行选线。对于永久性接地，装置的信号发生器通过低励磁阻抗变压器向接地相注入特征信号，此时低励磁阻抗变压器为特征信号电压源，通过故障指示器和故障隔离装置检测特征信号进行故障定位与隔离。通过计算***接地阻抗，如果接地阻抗恢复至***正常状态，判断接地故障消失，控制单相接地断路器分闸，实现单相接地保护自动复归功能。但配电网中性点经主动干预型消弧装置生产厂家较少，应用业绩和运行经验较少，对区分不同性质的接地故障和装置运行可靠性有待研究。
实用新型内容
本实用新型旨在解决现有方案无法全面有效的对配电网***单相接地故障电容电流进行处理的问题，提出一种配电网单相接地故障处理***。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种配电网单相接地故障处理***，所述配电网包括：母线、与母线连接的多条馈线以及设置在各馈线上的馈线断路器，所述***包括：主动干预型消弧装置、消弧线圈装置、选线控制器、电压互感器以及多个零序电流互感器，配电网中性点分别通过主动干预型消弧装置和消弧线圈装置接地，所述电压互感器的一次侧与母线连接，电压互感器的二次侧与选线控制器连接，各馈线断路器的一端分别与母线连接，其中一个馈线断路器的另一端与主动干预型消弧装置连接，其中一个馈线断路器的另一端与消弧线圈装置连接，除与主动干预型消弧装置连接的馈线断路器外，其余馈线断路器的另一端分别与零序电流互感器的一次侧连接，各零序电流互感器的二次侧分别与选线控制器连接，所述选线控制器与主动干预型消弧装置通信连接。
进一步地，所述各零序电流互感器的变比一致。
进一步地，所述母线电压为10kV。
进一步地，所述配电网包括Ⅰ段母线和Ⅱ段母线，所述Ⅰ段母线和Ⅱ段母线上分别设有所述配电网单相接地故障处理***，Ⅰ段母线和Ⅱ段母线通过断路器连接，所述Ⅰ段母线对应的选线控制器和主动干预型消弧装置与Ⅱ段母线对应的选线控制器和主动干预型消弧装置通信连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的配电网单相接地故障处理***，采用主动干预型消弧装置与消弧线圈接地装置相结合的配电网中性点接地方式，若发生单相接地故障，可快速有效的进行选相灭弧、选线跳闸，切除或者隔离故障线路，进而实现了对单相接地故障电容电流进行全面有效的处理，提高了配电网***供电的可靠性，避免了次生灾害的引发。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述的配电网单相接地故障处理***的结构示意图；
附图标记说明：
PT1-第一电压互感器；PT2-第二电压互感器；G1-第一主动干预型消弧装置；G2-第二主动干预型消弧装置；M1-第一消弧线圈装置；M2-第二消弧线圈装置；U1-第一选线控制器；U2-第二选线控制器；QF-断路器；L-光纤；Q1-第一馈线断路器；Q2-第二馈线断路器；Q3-第三馈线断路器；Q4-第四馈线断路器；Q5-第五馈线断路器；Q6-第六馈线断路器；Q7-第七馈线断路器；Q8-第八馈线断路器；Q9-第九馈线断路器；Q10-第十馈线断路器；CT1-第一零序电流互感器；CT2-第二零序电流互感器；CT3-第三零序电流互感器；CT4-第四零序电流互感器；CT5-第五零序电流互感器；CT6-第六零序电流互感器；CT7-第七零序电流互感器；CT8-第八零序电流互感器。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。
本实用新型实施例提供的配电网单相接地故障处理***，所述配电网包括：母线、与母线连接的多条馈线以及设置在各馈线上的馈线断路器，所述***包括：主动干预型消弧装置、消弧线圈装置、选线控制器、电压互感器以及多个零序电流互感器，配电网中性点分别通过主动干预型消弧装置和消弧线圈装置接地，所述电压互感器的一次侧与母线连接，电压互感器的二次侧与选线控制器连接，各馈线断路器的一端分别与母线连接，其中一个馈线断路器的另一端与主动干预型消弧装置连接，其中一个馈线断路器的另一端与消弧线圈装置连接，除与主动干预型消弧装置连接的馈线断路器外，其余馈线断路器的另一端分别与零序电流互感器的一次侧连接，各零序电流互感器的二次侧分别与选线控制器连接，所述选线控制器与主动干预型消弧装置通信连接。
如图1所示，本实施例中，配电网***包括Ⅰ段母线和Ⅱ段母线，Ⅰ段母线和Ⅱ段母线上分别设有所述配电网单相接地故障处理***，Ⅰ段母线和Ⅱ段母线通过断路器QF连接。
本实施例中，设置在Ⅰ段母线馈线上的馈线断路器包括：第一馈线断路器Q1、第二馈线断路器Q2、第三馈线断路器Q3、第四馈线断路器Q4和第五馈线断路器Q5，Ⅰ段母线对应的单相接地故障处理***包括：第一电压互感器PT1、第一零序电流互感器CT1、第二零序电流互感器CT2、第三零序电流互感器CT3、第四零序电流互感器CT4、第一主动干预型消弧装置G1、第一消弧线圈装置M1和第一接线器控制器U1。其中，第一电压互感器PT1的一次侧与Ⅰ段母线连接，第一电压互感器PT1的二次侧与第一接线器控制器U1连接，第一馈线断路器Q1、第二馈线断路器Q2、第三馈线断路器Q3、第四馈线断路器Q4和第五馈线断路器Q5的一端分别与Ⅰ段母线连接，其中，第一馈线断路器Q1的另一端与第一零序电流互感器CT1的一次侧连接，第二馈线断路器Q2的另一端与第二零序电流互感器CT2的一次侧连接，第三馈线断路器Q3的另一端与第三零序电流互感器CT3的一次侧连接，第四馈线断路器Q4的另一端分别与第四零序电流互感器CT4的一次侧和第一消弧线圈装置M1连接，第五馈线断路器Q5的另一端与第一主动干预型消弧装置G1连接，第一零序电流互感器CT1、第二零序电流互感器CT2、第三零序电流互感器CT3和第四零序电流互感器CT4的二次侧分别与第一接线控制器U1连接，第一主动干预型消弧装置G1与第一接线控制器U1通信连接。
本实施例中，设置在Ⅱ段母线馈线上的馈线断路器包括：第六馈线断路器Q6、第七馈线断路器Q7、第八馈线断路器Q8、第九馈线断路器Q9和第十馈线断路器Q10，Ⅱ段母线对应的单相接地故障处理***包括：第二电压互感器PT2、第五零序电流互感器CT5、第六零序电流互感器CT6、第七零序电流互感器CT7、第八零序电流互感器CT8、第二主动干预型消弧装置G2、第二消弧线圈装置M2和第二接线器控制器U2。其中，第二电压互感器PT2的一次侧与Ⅰ段母线连接，第二电压互感器PT2的二次侧与第二接线器控制器U2连接，第六馈线断路器Q6、第七馈线断路器Q7、第八馈线断路器Q8、第九馈线断路器Q9和第十馈线断路器Q10的一端分别与Ⅱ段母线连接，其中，第六馈线断路器Q6的另一端与第二主动干预型消弧装置G2连接，第七馈线断路器Q7的另一端分别与第五零序电流互感器CT5的一次侧和第二消弧线圈装置M2连接，第八馈线断路器Q8的另一端与第六零序电流互感器CT6的一次侧连接，第九馈线断路器Q9的另一端与第七零序电流互感器CT7的一次侧连接，第十馈线断路器Q10的另一端与第八零序电流互感器CT8的一次侧连接，第五零序电流互感器CT5、第六零序电流互感器CT6、第七零序电流互感器CT7和八零序电流互感器CT8的二次侧分别与第二接线控制器U2连接，第二主动干预型消弧装置G2与第二接线控制器U2通信连接。
本实施例中的通信连接可以为光纤通信，即第一主动干预型消弧装置G1、第二主动干预型消弧装置G2、第一选线控制器U1和第二选线控制器U2均通过光纤L连接。
其中，第一零序电流互感器CT1、第二零序电流互感器CT2、第三零序电流互感器CT3和第四零序电流互感器CT4的变比一致，第五零序电流互感器CT5、第六零序电流互感器CT6、第七零序电流互感器CT7和第八零序电流互感器CT8的变比一致。第一选线控制器U1用于采集Ⅰ段母线上各馈线上的零序电流互感器信号以及第一电压互感器PT1二次侧三相电压和开口三角电压信号，第二选线控制器U2用于采集Ⅱ段母线上各馈线上的零序电流互感器信号以及第二电压互感器PT2二次侧三相电压和开口三角电压信号.
在实际应用时，若Ⅰ段母线和Ⅱ段母线并列运行，即断路器QF断开时，主动干预型消弧装置自动同消弧线圈接地装置并列运行在同一段母线上；若Ⅰ段母线和Ⅱ段母线合环运行，即断路器QF闭合时，主动干预型消弧装置自动闭锁其中一套，这时配电网***由其中一个主动干预型消弧装置同两个消弧线圈装置并列运行。
下面以配电网为10kV***为例，说明本实用新型的故障处理流程：
(1)主动干预型消弧装置接地、配电网中性点经消弧线圈装置接地和选线控制器装置配合：若故障点为低阻故障，主动干预型消弧装置80ms内完成故障点的容性电流快速转移，熄灭电弧。若故障点为高阻故障，由消弧线圈先进行电流补偿，这时零序电压会有明显的上升，直到达到主动干预型消弧装置启动条件(零序电压达到阈值)，快速完成故障处理。
(2)当任意馈线发生单相接地故障：
1)选相判别：当零序电压超过阈值，启动主动干预型消弧装置，依据10kV***的三相电压、零序电压等参数，分析判断10kV***单相接地故障相。若选相错误，主动干预型消弧装置会进行重新选相，直至选相正确。
2)选线判别：主动干预型消弧装置根据10kV***零序电流的变化，可以准确区分故障线路与非故障线路，保证接地选线的准确性。
未发生单相接地故障线路，线路零序电流降低，出现零序电流由大变小的变化；发生单相接地故障线路，单相接地故障点电流增加，单相接地故障线路零序电流会发生由小到大的变化。
3)故障类型判别：主动干预型消弧装置通过零序电压作出判断，如果零序电压消失，10kV***发生的是瞬时性单相接地故障，***恢复正常运行；如果零序电压未消失，10kV***发生的是永久性单相接地故障。
①瞬时性单相接地故障：当10kV线路发生瞬时性单相接地故障时，主动干预型消弧装置发出合闸接地故障相的指令，分相断路器合闸，接地故障相金属性接地，把单相接地故障点的不稳定(间歇)接地转化为变电站内特设的稳定的金属接地，故障相对地电压降为零，使接地故障点电弧熄灭，避免接地故障点产生间隙接地故障电弧过电压及其引发次生灾害。
②永久性单相接地故障：根据选线结果，通过选线控制器发出跳闸命令，作用于10kV线路馈线断路器跳闸回路，瞬时切除单相接地故障线路。
可以理解，在主动干预型消弧装置与消弧线圈接地装置并列运行时，可以减少流过故障相接地开关的电流并舒缓剧烈的暂态过程，提高高阻接地故障的选线准确率及识别范围，还能够有效抑制暂态冲击，保护原母线压变。
通过上述流程，本实施例所述的配电网单相接地故障处理***，采用主动干预型消弧装置与消弧线圈接地装置相结合的配电网中性点接地方式，若发生单相接地故障，可快速有效的进行选相灭弧、选线跳闸，切除或者隔离故障线路，进而实现了对单相接地故障电容电流进行全面有效的处理，提高了配电网***供电的可靠性，避免了次生灾害的引发。
Claims (4)
1.一种配电网单相接地故障处理***，所述配电网包括：母线、与母线连接的多条馈线以及设置在各馈线上的馈线断路器，其特征在于，所述***包括：主动干预型消弧装置、消弧线圈装置、选线控制器、电压互感器以及多个零序电流互感器，配电网中性点分别通过主动干预型消弧装置和消弧线圈装置接地，所述电压互感器的一次侧与母线连接，电压互感器的二次侧与选线控制器连接，各馈线断路器的一端分别与母线连接，其中一个馈线断路器的另一端与主动干预型消弧装置连接，其中一个馈线断路器的另一端与消弧线圈装置连接，除与主动干预型消弧装置连接的馈线断路器外，其余馈线断路器的另一端分别与零序电流互感器的一次侧连接，各零序电流互感器的二次侧分别与选线控制器连接，所述选线控制器与主动干预型消弧装置通信连接。
2.如权利要求1所述的配电网单相接地故障处理***，其特征在于，所述各零序电流互感器的变比一致。
3.如权利要求1所述的配电网单相接地故障处理***，其特征在于，所述母线电压为10kV。
4.如权利要求1所述的配电网单相接地故障处理***，其特征在于，所述配电网包括Ⅰ段母线和Ⅱ段母线，所述Ⅰ段母线和Ⅱ段母线上分别设有所述配电网单相接地故障处理***，Ⅰ段母线和Ⅱ段母线通过断路器连接，所述Ⅰ段母线对应的选线控制器和主动干预型消弧装置与Ⅱ段母线对应的选线控制器和主动干预型消弧装置通信连接。
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