專利名稱：電力網(wǎng)可控電抗與小電阻復(fù)合型接地成套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)單相接地故障保 護(hù)成套裝置，特別是涉及于電氣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域中的一種可控型電抗與 小電阻復(fù)合接地保護(hù)成套裝置。
背景技術(shù)：
目前，電力系統(tǒng)35kV及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地點(diǎn)方 式主要有以下幾種 一、中性點(diǎn)不接地；二、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，以 小電阻接地方式為主；三、諧振接地方式，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。
在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生一相故障時(shí)，接在相間電壓上的 受電器的供電并未遭遇破壞，它們可以繼續(xù)運(yùn)行，但是這時(shí)非故障相 電壓升高，絕緣薄弱點(diǎn)很可能被擊穿，從而引起相接地短路，嚴(yán)重?fù)p 壞電氣設(shè)備。而且，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)接地的電容電流較大 時(shí)，在接地處引起的電弧很難自行熄滅，還可能出現(xiàn)間隙電弧(即周 期性地熄滅與重燃的電弧)。由于電網(wǎng)是一個(gè)具有電感和電容的振蕩 回路，間歇電弧會(huì)引起相對(duì)地的過(guò)電壓，這種過(guò)電壓會(huì)傳輸?shù)脚c接地 點(diǎn)有直接電連接的整個(gè)電網(wǎng)上，更容易引起另一相對(duì)地?fù)舸纬?兩相接地短路。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決中性點(diǎn)不接地帶來(lái)的問(wèn)題， 一般采用消 弧線圈接地方式或者小電阻接地方式兩種，其中消弧線圈接地方式 能實(shí)現(xiàn)熄滅電弧，但存在隔離接地線路困難、査找接地線路難度較大 的缺點(diǎn)。小電阻接地方式雖然能準(zhǔn)確跳開(kāi)接地故障線路，但存在對(duì)瞬 時(shí)性接地和永久性接地故障無(wú)區(qū)分，跳閘率高，接地故障電流大，對(duì) 系統(tǒng)沖擊大等缺點(diǎn)。因此，現(xiàn)有的中性點(diǎn)接地保護(hù)裝置不能有效排除 電網(wǎng)接地故障，不能保障電力系統(tǒng)的安全正常使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是為了克服消弧線圈接地方式存在的隔離接地線 路困難、查找接地線路難度較大，以及小電阻接地方式存在的對(duì)瞬時(shí) 性接地和永久性接地故障無(wú)區(qū)分、跳閘率高、對(duì)系統(tǒng)沖擊大的缺陷， 提供了一種電力網(wǎng)可控型單相接地接地故障保護(hù)裝置。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)采取如下措施達(dá)到
電力網(wǎng)可控電抗與小電阻復(fù)合型接地成套裝置，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是 包括接地變壓器、可控電抗器、小電阻和控制器；接地變壓器的次級(jí) 繞組連接電力網(wǎng)的中性點(diǎn)PT和通過(guò)可控電抗器連接接地點(diǎn)CT，小電 阻串聯(lián)高壓開(kāi)關(guān)后與可控電抗器并聯(lián)；控制器的二個(gè)信號(hào)輸入端分別 連接輸入端連接中性點(diǎn)PT、接地點(diǎn)CT，控制器的控制信號(hào)輸出端連 接高壓開(kāi)關(guān)的控制輸入端。
本發(fā)明的目的還可以通過(guò)采取如下措施達(dá)到
本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方式是可控電抗器由小型變壓器、 一組反并 聯(lián)可控硅和濾波電路構(gòu)成；小型變壓器包括兩個(gè)二次繞組，其中，一 個(gè)于次繞組連接反并聯(lián)可控硅，另一個(gè)二次繞組連接濾波電路?？煽?電抗器輸出補(bǔ)償電流，補(bǔ)償系統(tǒng)的電容電流。
本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方式是小電阻和可控電抗器為短時(shí)工作，其 熱容量時(shí)間小于或等于10s。
本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方式是控制器包括電腦芯片和電流檢測(cè)單 元，電腦芯片的I/O 口通過(guò)電流檢測(cè)單元連接中性點(diǎn)PT、接地點(diǎn)CT。
本發(fā)明的的有益效果是
1、 本發(fā)明的可控電抗器快速補(bǔ)償瞬時(shí)性單相接地故障時(shí)系統(tǒng)的 電容電流，迅速消除故障，無(wú)須跳閘；由成套裝置中的小電阻處理解 決永久性單相接地故障，閉合高壓開(kāi)關(guān)投入小電阻后產(chǎn)生較大信號(hào)電
流，通過(guò)線路保護(hù)裝置的接地保護(hù)功能易于實(shí)現(xiàn)選擇性的跳閘，快速 準(zhǔn)確地隔離故障線路。
2、 采用本發(fā)明可以綜合處理解決電網(wǎng)單相接地故障，既發(fā)揚(yáng)了 諧振接地與小電阻接地的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又避免了現(xiàn)有電網(wǎng)接地故障的各 種類型保護(hù)裝置的隔離接地線路困難、查找接地線路難度較大，對(duì)瞬 時(shí)性接地和永久性接地故障無(wú)區(qū)分、跳閘率高，接地故障電流大、系 統(tǒng)沖擊大的缺陷缺點(diǎn)。
3、 本發(fā)明是通過(guò)可控電抗器來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償系統(tǒng)電容電流的功能。 小電阻通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)與可控電抗器并聯(lián)。對(duì)于配電網(wǎng)中發(fā)生的瞬時(shí)性 故障，由可控電抗器輸出補(bǔ)償電流，減小接地點(diǎn)殘流使得電弧熄滅； 對(duì)于永久性接地故障，通過(guò)閉合高壓開(kāi)關(guān)接入小電阻，可以實(shí)現(xiàn)故障
線路的快速準(zhǔn)確跳閘，是理想的配電網(wǎng)接地故障保護(hù)成套裝置。


圖1為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的電路原理圖。 圖2為圖1中的可控電抗器的結(jié)構(gòu)示意示意圖。 圖3為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，本實(shí)施例包括接地變壓器1、可控電抗器2、小電阻3 和控制器4;接地變壓器1的次級(jí)繞組連接電力網(wǎng)的中性點(diǎn)PT和通 過(guò)可控電抗器2連接接地點(diǎn)CT，小電阻3串聯(lián)高壓開(kāi)關(guān)5后與可控 電抗器2并聯(lián)；控制器4的二個(gè)信號(hào)輸入端分別連接輸入端連接中性 點(diǎn)PT、接地點(diǎn)CT，控制器4的控制信號(hào)輸出端連接高壓開(kāi)關(guān)5的控 制輸入端。
參見(jiàn)圖2，可控電抗器2由小型變壓器T、 一組反并聯(lián)可控硅SC 和濾波電路構(gòu)成；濾波電路為L(zhǎng)C濾波電路，由電感L和電容C連接 而成；小型變壓器包括兩個(gè)二次繞組，其中， 一個(gè)二次繞組A連接 反并聯(lián)可控硅，另一個(gè)二次繞組B連接濾波電路?？煽仉娍蛊?輸出 補(bǔ)償電流，補(bǔ)償系統(tǒng)的電容電流。
本實(shí)施例中小電阻3和可控電抗器2為短時(shí)工作，其熱容量時(shí) 間小于或等于10s?？刂破?包括電腦芯片和電流檢測(cè)單元，電腦芯 片的I/O 口通過(guò)電流檢測(cè)單元連接中性點(diǎn)PT、接地點(diǎn)CT。電腦芯片 通過(guò)監(jiān)測(cè)接地點(diǎn)CT的電流量，控制可控電抗器對(duì)電網(wǎng)中性點(diǎn)進(jìn)行適 當(dāng)?shù)碾娏餮a(bǔ)償，并根據(jù)接地電流量維持的時(shí)間判斷是否為永久性接地 短路，從而控制高壓開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)。
參照?qǐng)D3，本實(shí)施例的工作過(guò)程及原理如下
電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)高壓開(kāi)關(guān)5處于斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生瞬時(shí)接 地故障時(shí)，首先可控電抗器2輸出一定的感性補(bǔ)償電流對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ) 償，快速補(bǔ)償瞬時(shí)性單相接地故障時(shí)系統(tǒng)的電容電流，迅速消除故障， 無(wú)須跳閘、不會(huì)對(duì)受電設(shè)備產(chǎn)生影響?？刂破? 一般設(shè)定一個(gè)時(shí)間判 斷電網(wǎng)為瞬時(shí)故障，即當(dāng)超過(guò)該設(shè)定時(shí)間后，控制器4還檢測(cè)到有接 地點(diǎn)容性電流，則判定為永久性接地故障，此時(shí)控制器4驅(qū)動(dòng)高壓開(kāi) 關(guān)5閉合、投入小電阻3后產(chǎn)生較大信號(hào)電流，人而通過(guò)線路保護(hù)實(shí) 現(xiàn)跳閘，快速準(zhǔn)確地隔離故障線路。
對(duì)配電網(wǎng)中發(fā)生瞬時(shí)性接地故障，投入可控電抗器2進(jìn)行補(bǔ)償至 接地故障自行消失，故障保護(hù)裝置自動(dòng)退出運(yùn)行；
對(duì)配電網(wǎng)中發(fā)生永久性接地故障，前期投入可控電抗器2進(jìn)行補(bǔ) 償，接地持續(xù)超過(guò)整定時(shí)間后自動(dòng)投入小電阻3?？块_(kāi)關(guān)保護(hù)跳閘切 除故障線路，故障線路切除后，故障消失，可控電抗器2自動(dòng)退出補(bǔ) 償，小電阻3被投切高壓開(kāi)關(guān)5自動(dòng)斷開(kāi)，退出小電阻3。
由于在帶有架空線出線的配網(wǎng)系統(tǒng)中，大部分單相接地故障是瞬 時(shí)性接地故障，這些故障經(jīng)過(guò)可控型電阻接地保護(hù)成套裝置補(bǔ)償后可 自行消失，無(wú)需跳閘。而永久性單相接地故障應(yīng)快速隔離排除，防止 故障擴(kuò)大為相間短路。
故障保護(hù)裝置的啟動(dòng)由混合接地方式的工作特性決定該方式啟 動(dòng)判據(jù)為中性點(diǎn)電壓。通常在可控電抗器接地系統(tǒng)中可控電抗器的啟 動(dòng)電壓為系統(tǒng)額定相電壓的25%，或按用戶習(xí)慣設(shè)定啟動(dòng)電壓。
瞬時(shí)性接地和永久性接地故障的界定，即投入小電阻的時(shí)間設(shè) 定，系統(tǒng)中常見(jiàn)的瞬時(shí)性接地持續(xù)時(shí)間一般在1秒鐘以內(nèi)，也有部分 接地故障在經(jīng)過(guò)可控電抗器補(bǔ)償后可在數(shù)秒內(nèi)自行恢復(fù)，對(duì)于這類接 地故障應(yīng)采用可控電抗器補(bǔ)償，所以投入小電阻的時(shí)間應(yīng)設(shè)定在接地 開(kāi)始后5 10秒內(nèi)為宜。
故障保護(hù)裝置與繼電保護(hù)裝置的配合，在小電阻接地系統(tǒng)中，饋 線零序保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一般設(shè)定為1秒，接地變零序保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間 一般設(shè)定為1.5秒。所以投小電阻超過(guò)1秒后，如果饋線零序保護(hù)拒 動(dòng)。按照小電阻接地系統(tǒng)的保護(hù)原則會(huì)切除接地變進(jìn)行保護(hù)，此時(shí)系 統(tǒng)變?yōu)椴唤拥叵到y(tǒng)。設(shè)定可控型電阻接地成套裝置中小電阻的工作時(shí) 間為1.2秒，在接地變零序保護(hù)動(dòng)作前自動(dòng)切掉小電阻，可控電抗器 也退出補(bǔ)償。此時(shí)系統(tǒng)也變?yōu)椴唤拥叵到y(tǒng)，同時(shí)也保護(hù)了可控型電阻 接地成套裝置的安全。
權(quán)利要求
1、電力網(wǎng)可控電抗與小電阻復(fù)合型接地成套裝置，其特征是包括接地變壓器(1)、可控電抗器(2)、小電阻(3)和控制器(4)；接地變壓器(1)的次級(jí)繞組連接電力網(wǎng)的中性點(diǎn)PT和通過(guò)可控電抗器(2)連接接地點(diǎn)CT，小電阻(3)串聯(lián)高壓開(kāi)關(guān)(5)后與可控電抗器(2)并聯(lián)；控制器(4)的二個(gè)信號(hào)輸入端分別連接輸入端連接中性點(diǎn)PT、接地點(diǎn)CT，控制器(4)的控制信號(hào)輸出端連接高壓開(kāi)關(guān)(5)的控制輸入端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力網(wǎng)可控電抗與小電阻復(fù)合型接地 成套裝置，其特征是可控電抗器(2)由小型變壓器、 一組反并聯(lián) 可控硅和濾波電路構(gòu)成；小型變壓器包括兩個(gè)二次繞組，其中， 一個(gè)于次繞組連接反并聯(lián)可控硅，另一個(gè)二次繞組連接濾波電路?？煽仉?抗器輸出補(bǔ)償電流，補(bǔ)償系統(tǒng)的電容電流。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力網(wǎng)可控電抗與小電阻復(fù)合型接地 成套裝置，其特征是小電阻(3)和可控電抗器(2)為短時(shí)工作， 其熱容量時(shí)間小于或等于10s。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力網(wǎng)可控電抗與小電阻復(fù)合型接地 成套裝置，其特征是控制器(4)包括電腦芯片和電流檢測(cè)單元， 電腦芯片的I/O 口通過(guò)電流檢測(cè)單元連接中性點(diǎn)PT、接地點(diǎn)CT。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力網(wǎng)可控電抗與小電阻復(fù)合型接地成套裝置，其特征是包括接地變壓器(1)、可控電抗器(2)、小電阻(3)和控制器(4)；接地變壓器(1)的次級(jí)繞組連接電力網(wǎng)的中性點(diǎn)PT和通過(guò)可控電抗器(2)連接接地點(diǎn)CT，小電阻(3)串聯(lián)高壓開(kāi)關(guān)(5)后與可控電抗器(2)并聯(lián)；控制器(4)的二個(gè)信號(hào)輸入端分別連接輸入端連接中性點(diǎn)PT、接地點(diǎn)CT，控制器(4)的控制信號(hào)輸出端連接高壓開(kāi)關(guān)(5)的控制輸入端。本發(fā)明克服現(xiàn)有電網(wǎng)接地故障的各種類型保護(hù)裝置的隔離接地線路困難、查找接地線路難度較大的缺陷，可迅速消除故障，無(wú)須跳閘，是理想的配電網(wǎng)接地故障保護(hù)成套裝置。
文檔編號(hào)H02H9/00GK101183788SQ20071003236
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者劉味果, 師冬霞 申請(qǐng)人:廣州智光電氣股份有限公司