專利名稱：微機消弧選線及過電壓綜合保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種3-35KV中性點非直接接地電網(wǎng)發(fā)生間歇性電弧接地及諧振過電壓時，及時、有效地消除這兩類過電壓，保護設備絕緣，并準確選出接地線路的綜合保護裝置。
背景技術：
對于發(fā)生在3-35KV中性點非直接接地的電網(wǎng)中的間歇性電弧接地過電壓及諧振過電壓，幅值高、持續(xù)時間長，對電氣設備的內(nèi)絕緣造成積累性損傷，在外絕緣薄弱點造成對地間隙擊穿或相間閃絡引發(fā)短路事故，造成氧化鋅避雷器爆炸。
當今電力系統(tǒng)廣泛使用的過電壓保護裝置是無間隙金屬氧化鋅避雷器。在電力網(wǎng)中出現(xiàn)過電壓時，無論電壓高低、能量大小、持續(xù)時間長短，無間隙金屬氧化鋅避雷器都會動作，以泄放過電壓能量。在中性點非直接接地接電網(wǎng)中，無間隙金屬氧化鋅避雷器因承受不住間隙性電弧接地過電壓和諧振過電壓能量應力，其設計都避開這兩種過電壓，其額定電壓、運行電壓、參考電壓值都高，從而使殘壓過高，降低了過電壓保護水平。對于帶串聯(lián)間隙的金屬氧化鋅避雷器，用串聯(lián)間隙隔斷上述過電壓，選用較低的參考電壓值，降低殘壓。但實際運行經(jīng)驗表明，帶串聯(lián)間隙金屬氧化鋅避雷器仍時有爆炸，其原因仍然是這種矛盾作用的結果，串聯(lián)了間隙，提高了避雷器起始動作電壓，一旦發(fā)生長時間存在的超過間隙放電電壓值的過電壓，避雷器仍然不能承受。過電壓對設備的危害，既決定于其幅值的大小，又決定于累積時間的長短，帶串聯(lián)間隙金屬氧化鋅避雷器對內(nèi)部過電壓不起限制作用，而由設備絕緣承受所有可能出現(xiàn)的內(nèi)部過電壓，頻發(fā)的內(nèi)部過電壓加速絕緣老化，影響其壽命。
目前，限制弧光接地過電壓的主要措施仍是電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地。但消弧線圈并不能消除間隙性電弧接地過電壓，也不能限制過電壓的幅值，甚至使弧光接地過電壓升高。消弧線圈不能補償接地電流中的高頻分量及有功分量，高頻性的間隙電弧接地仍然存在；在有功分量或殘余電流大于一定值時，故障點接地電弧同樣不能自熄。實際運行經(jīng)驗也證明，在中性點經(jīng)消弧線圈接地的3-35KV電網(wǎng)中，由電弧接地引發(fā)的事故時有發(fā)生。對于采取將間歇性電弧接地轉變?yōu)槟妇€金屬性直接接地的消弧措施，不僅由絕緣下降引起的單相接地，發(fā)展為兩相或三相短路事故仍然存在，而且在母線接地和斷開的瞬間造成對系統(tǒng)的沖擊，特別是斷開接地母線(相當于開斷電容器)瞬間產(chǎn)生的暫態(tài)過電壓，使在絕緣水平下降由過電壓沖擊引起的單相間隙電弧接地仍然再次發(fā)生，不但不能消除瞬間單相接地故障，反而將瞬間性故障轉變?yōu)槟妇€永久性接地故障，嚴重威脅著電網(wǎng)安全運行。
電氣設備總是具有電感或電容屬性。當系統(tǒng)進行操作或發(fā)生故障時，這些電感、電容元件形成振蕩回路，產(chǎn)生諧振，導致系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的諧振過電壓，危及電氣設備絕緣，諧振持續(xù)的過電壓甚至燒毀小容量電感元件設備。
另外，小電流接地系統(tǒng)，特別是經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，接地選線的準確率低，誤判率高。
針對上述問題，中國專利01262919.7公開了一種微機消弧消諧選線裝置，該裝置采用了高能氧化鋅并聯(lián)高壓電容器結構，當出現(xiàn)嚴重的弧光接地過電壓時，高能氧化鋅限制故障相恢復電壓，消除電弧接地。當出現(xiàn)直接接地時，正常相投入電容瞬間增加接地線路零序電流，進行選線。該技術方案主要應用在接地電容電流較小的系統(tǒng)。當故障相恢復電壓低于高能氧化鋅的動作電壓值時，就不能消??；當接地電容電流較大時，瞬時增大的零序電流就不明顯，難以檢測，降低了選線的準確性。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型為了避免上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種過電壓保護水平高、在各種情況下全面有效的消除弧光接地及諧振過電壓、提高系統(tǒng)電容電流較大時檢出故障線路準確率的綜合保護裝置。
本實用新型的具體技術方案如下微機消弧選線及過電壓綜合保護裝置，包括電壓互感器、微機綜合控制器及由四個氧化鋅電阻星形聯(lián)接的四星型氧化鋅保護器和由四個單相高壓開關星形聯(lián)接的四星型開關組成的過電壓限制器，其特征在于
A、在四星型氧化鋅保護器的接地星氧化鋅電阻上并聯(lián)單相快速開關；B、在四星型開關的接地星開關上串聯(lián)一個以上的開關，在每個開關處并聯(lián)一個高能氧化鋅電阻，且在接地端的氧化鋅電阻上并聯(lián)一可觸發(fā)間隙。
本實用新型，其過電壓保護性能好，迅速、有效地抑制并消除3-35KV中性點非直接接地電網(wǎng)間歇性電弧接地及諧振過電壓，及時、準確選出單相接地線路。其消弧和選線的機理與電網(wǎng)電容電流的大小無關，因而不受電網(wǎng)運行方式的改變和電網(wǎng)擴大的影響，大網(wǎng)小網(wǎng)均可使用。整套裝置為封閉式結構，體積小、安裝、調(diào)試方便，價格低廉，使用安全，自動化程度高，可廣泛用于3-35KV變電站和發(fā)電廠的高壓廠用系統(tǒng)，原裝的消弧線圈的系統(tǒng)同樣可用。
圖1為本實用新型電路結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型作進一步地說明。
由圖1可見，該微機消弧選線及過電壓綜合保護裝置由可控過電壓保護器1、消弧及接地選線保護組件3、電壓互感器2和微機綜合控制器4組成。
可控過電壓保護器1和消弧及接地選線保護組件3是本裝置中的執(zhí)行及保護器件，執(zhí)行器件由六個單相高壓開關K1、K2、K3、K4、K5、K0和可觸發(fā)間隙G組成，在開關K4、K5處均并聯(lián)一個高能氧化鋅電阻Rh1、Rh2，且在氧化鋅電阻Rh2上并聯(lián)一可觸發(fā)間隙G。保護器件由四組氧化鋅電阻R1、R2、R3、R0和兩段高能氧化鋅Rh1、Rh2組成，在接地星氧化鋅電阻R0上并聯(lián)單相快速開關K0。
系統(tǒng)正常運行時，K0閉合，將一段接地星氧化鋅電阻R0短接，從而降低保護器的殘壓，大幅度提高保護器的過電壓保護性能。
在發(fā)生單相直接接地時，若要求系統(tǒng)在故障狀態(tài)運行兩小時，斷開K0，組成四星型，每星承擔的仍是相電壓，保證了限壓器的自身安全，從而有效的解決了中性點非直接接地系統(tǒng)，無間隙氧化鋅避雷器存在的持續(xù)運行電壓值過低和過電壓保護值過高的矛盾。
當系統(tǒng)發(fā)生不穩(wěn)定單相電弧接地，立即閉合故障相開關K1、或K2或K3，并根據(jù)故障點間隙的恢復電壓控制接入高能氧化鋅段數(shù)，使故障相的恢復電壓被限制在間隙的抗電強度耐受能力內(nèi)，不能繼續(xù)上升，接地電弧在電流過零點后因弧道上的恢復電壓的限制不能擊穿間隙重燃而自熄；采用高能氧化鋅非線性電阻使瞬間接地引起的電磁能量被盡量吸收，減弱系統(tǒng)振蕩，阻止接地相恢復電壓上升，促使接地點電弧間隙的抗電強度快速恢復。接地電弧過零點后，隨著故障相恢復電壓的升高，健全相對地電容上的存儲電荷由高能氧化鋅Rh泄放，延緩了故障相恢復電壓的上升；本新型裝置從泄放能量和限制恢復電壓的幅值及恢復電壓的上升速度，保證弧道絕緣恢復到足夠強度，使接地電弧自熄，從而消除瞬間接地故障。故障相開關動作前的弧光接地過電壓由組成三星過電壓保護器限制，并泄放電網(wǎng)對地電容的電荷，減小電網(wǎng)中性點位移電壓，進一步降低故障相恢復電壓和正常相的過電壓。當電網(wǎng)發(fā)生永久性的單相接地時，控制其中任一健全相開關動作，相間接入全部高能氧化鋅電阻，觸發(fā)間隙放電短接一段氧化鋅，這時接地線路零序電流出現(xiàn)峰值增大，而正常線略的零序電流不變，由此檢出故障線路。系統(tǒng)諧振時，閉合電壓最高一相開關K1、或K2、或K3接入全部的高能氧化鋅，相當于在諧振回路接入阻尼電阻泄放能量阻尼振蕩，同時觸發(fā)可控硅導通將電壓互感器的開口三角繞組瞬間短接，并由低保護值的三星過電壓保護器限制引起諧振初始階段的暫態(tài)過電壓，以綜合措施消除各種原因引起的諧振。
微機綜合控制器4由多單片機為主的硬件和軟件組成，由電壓互感器2和電流互感器TA0-TA4提供動作信號，完成對系統(tǒng)的實時監(jiān)控。微機綜合控制器4根據(jù)電壓互感器2提供的三相電壓Ua、Ub、Uc、零序電壓U0瞬時值的變化及流過氧化鋅的電流Ia、Ib、Ic、In進行判斷，并根據(jù)判斷的結果，發(fā)出相應的指令，令可控過電壓保護器及消弧選線保護組件的相應執(zhí)行部件動作。電網(wǎng)正常運行時，K1、K2、K3、K4、K5是斷開的，K0為閉合狀態(tài)，裝置組成低動作值、無間隙氧化鋅過電壓保護器接入系統(tǒng)，限制各類過電壓。這時TA1-TA3監(jiān)視氧化鋅避雷器的運行狀況。若電網(wǎng)發(fā)生間隙性電弧接地，微機綜合控制器4首先判定接地的相別后，發(fā)出令接地相的單相高壓開關K閉合的指令，并根據(jù)恢復電壓的大小發(fā)出令K4、K5通斷的指令，控制接入合適的高能氧化鋅進行限壓消弧，同時發(fā)出K0斷開指令。隨后微機綜合控制器4不斷根據(jù)故障相電壓、故障相氧化鋅流過的電流綜合判斷消弧成功與否，一旦消弧成功，投入全部高能氧化鋅斷開接地相開關K1、K2、K3。若是瞬間性接地故障，系統(tǒng)恢復正常運行；若是永久性接地故障，由選線模塊發(fā)出指令，令其中任一健全相開關K1、或K2、或K3閉合，觸發(fā)間隙G放電，進行選線；若是由諧振引起的過電壓，微機綜合控制器4發(fā)出斷開單相高壓開關K0的指令，并把電壓適中一相開關K1、或K2、或K3閉合，同時觸發(fā)可控硅導通瞬間短接電壓互感器2的開口三角繞組進行消諧。
權利要求1.微機消弧選線及過電壓綜合保護裝置，包括電壓互感器、微機綜合控制器及由四個氧化鋅電阻星形聯(lián)接的四星型氧化鋅保護器和由四個單相高壓開關星形聯(lián)接的四星型開關組成的過電壓限制器，其特征在于A、在四星型氧化鋅保護器的接地星氧化鋅電阻上并聯(lián)單相快速開關；B、在四星型開關的接地星開關上串聯(lián)一個以上的開關，在每個開關處并聯(lián)一個高能氧化鋅電阻，且在接地端的氧化鋅電阻上并聯(lián)一可觸發(fā)間隙。
專利摘要本實用新型涉及一種3－35KV中性點非直接接地電網(wǎng)的綜合保護裝置，其特點是在四星型氧化鋅保護器的接地星氧化鋅電阻上并聯(lián)單相快速開關；在四星型開關的接地星開關上串聯(lián)一個以上的開關，在每個開關處并聯(lián)一個高能氧化鋅電阻，且在接地端的氧化鋅電阻上并聯(lián)一可觸發(fā)間隙。其過電壓保護性能好，迅速、有效地抑制并消除3－35KV中性點非直接接地電網(wǎng)間歇性電弧接地及諧振過電壓，及時、準確選出單相接地線路。
文檔編號H02H3/16GK2590234SQ0228764
公開日2003年12月3日 申請日期2002年12月17日 優(yōu)先權日2002年12月17日
發(fā)明者徐成飛 申請人:徐成飛