專利名稱：一種多繞組可調(diào)電抗器及其單相接地故障切除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單相接地故障切除方法，主要是通過(guò)在系統(tǒng)中性點(diǎn)與地之間設(shè)置一種多繞組可調(diào)電抗器和可控小電阻來(lái)切除接地故障。
背景技術(shù)：
單相接地故障是配電網(wǎng)中最主要的線路故障形式，線路發(fā)生單相接地故障后，可能產(chǎn)生幾倍于正常電壓的諧振過(guò)電壓，危及變電設(shè)備的絕緣，嚴(yán)重者使變電設(shè)備絕緣擊穿， 引發(fā)人員傷亡。嚴(yán)重的單相接地故障，可能破壞區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，在查找故障點(diǎn)和消除故障中，將造成長(zhǎng)時(shí)間、大面積停電，對(duì)供電可靠性產(chǎn)生較大影響。電力系統(tǒng)按中性點(diǎn)接地方式不同可分為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)三種，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，通常稱為小電流接地系統(tǒng)。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，處理方法因系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式而不同。系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地方式，僅適用于電流很小的電網(wǎng)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)， 接地電容電流在故障點(diǎn)流過(guò)，系統(tǒng)接地電容電流較大時(shí)，在故障點(diǎn)形成的電弧往往不能自行熄滅，給系統(tǒng)帶來(lái)很大的危害。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)， 接地故障點(diǎn)流過(guò)較大電流，依靠快速繼電保護(hù)和開(kāi)關(guān)裝置可瞬間跳開(kāi)故障線路，其缺點(diǎn)在于對(duì)瞬時(shí)性接地和永久性接地故障無(wú)區(qū)分，跳閘率高。系統(tǒng)中性點(diǎn)接消弧線圈接地方式，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，在故障點(diǎn)，消弧線圈的電感電流和接地電容相補(bǔ)償，使接地電流減少，接地電弧自行熄滅。缺點(diǎn)在于，由于故障線路零序電流幅值小，隔離接地線路困難，查找接地線路難度大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述方式的不足，本發(fā)明提出了一種單相接地故障切除方法，可控電抗器、小電阻接地一體化技術(shù)，在小電阻接地基礎(chǔ)上，接入多繞組可調(diào)電抗器，保持了小電阻接地方式所具有的隔離故障快，準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)，借鑒諧振接地中消弧線圈技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，使該技術(shù)方案具備了能有效補(bǔ)償瞬時(shí)接地故障，大大降低線路跳閘率的特點(diǎn)。本發(fā)明利用可調(diào)電抗器、可控小電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)接地故障切除，主要組成部件如下接地變壓器，在配電網(wǎng)中，變壓器繞組為三角形接法，需要用接地變壓器來(lái)制造中性點(diǎn)。為降低零序阻抗，接地變壓器一般采用Z形接線?？烧{(diào)電抗器，該可調(diào)電抗器是本發(fā)明的核心部件，通過(guò)連續(xù)多級(jí)調(diào)節(jié)電抗大小，輸出系統(tǒng)需要的補(bǔ)償電流?？煽匦‰娮?，由傳統(tǒng)小電阻和高壓開(kāi)關(guān)(高壓接觸器)串聯(lián)而成。本發(fā)明的技術(shù)方案是，系統(tǒng)利用接地變壓器，同時(shí)與可調(diào)電抗器和可控小電阻相連，制造中性點(diǎn)。本發(fā)明利用的可調(diào)電抗器采用多繞組結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)10-19級(jí)連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍大，精度高，最大可調(diào)電流可達(dá)25000安培，能實(shí)現(xiàn)較大電流控制。電抗器鐵芯采用多段鐵餅結(jié)構(gòu)，鐵餅間采用高漏磁絕緣材料，并用紫銅帶將各個(gè)餅及上下鐵軛連接可靠接地。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，能滿足運(yùn)行于柜內(nèi)安裝。并設(shè)有溫度控制繞組，能準(zhǔn)確判斷短路電流的大通過(guò)該可調(diào)電抗器的連續(xù)多級(jí)調(diào)節(jié)，輸出合適的補(bǔ)償電流補(bǔ)償接地電容，實(shí)現(xiàn)配電線路接地部分的消弧，從而達(dá)到切除故障的作用。可控小電阻與高壓開(kāi)關(guān)相連，在系統(tǒng)電抗器輸出補(bǔ)償電流后較長(zhǎng)時(shí)間故障仍存在的情況下，高壓開(kāi)關(guān)閉合接入小電阻，觸發(fā)饋線保護(hù)，從而切除接地故障。本發(fā)明的有益效果在于，采用可調(diào)電抗器、可控小電阻接地一體化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)中性點(diǎn)的理想運(yùn)行方式對(duì)瞬時(shí)性接地故障進(jìn)行快速補(bǔ)償后自行消失，無(wú)需跳閘，解決了小電阻接地線路中跳閘率高的缺點(diǎn)；而對(duì)永久性的接地故障則通過(guò)線路保護(hù)快速跳閘， 隔離故障防止擴(kuò)大為相間短路。


圖1本發(fā)明多繞組可調(diào)電抗器接線原理圖。圖2可調(diào)電抗器、小電阻一體化系統(tǒng)接線3單相接地故障處理過(guò)程
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1本發(fā)明采用的多繞組可調(diào)電抗器線圈為多繞組結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)10-19級(jí)連續(xù)可調(diào)，圖1中給出了 10級(jí)連續(xù)可調(diào)的繞組，由Kl到KlO電抗值逐漸減小，每級(jí)對(duì)應(yīng)準(zhǔn)確的電抗值，即不同的短路電流值，最大可達(dá)25000安培。該電抗器線圈根據(jù)不同的短路電流的大小，繞制時(shí)采用不同截面大小的導(dǎo)線，并采用不同的繞制方法，繞制層數(shù)及結(jié)構(gòu)，每組線圈對(duì)應(yīng)相應(yīng)的短路電流值。參照?qǐng)D2，一體化系統(tǒng)采用接地變壓器和配電網(wǎng)相連，創(chuàng)造中性點(diǎn)，并由中性點(diǎn)分別經(jīng)可調(diào)電抗器和可控小電阻接地。對(duì)配電網(wǎng)單相接地故障的處理過(guò)程如圖3所示。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)，可控電抗器、小電阻接地裝置根據(jù)已測(cè)量的電網(wǎng)電容電流值計(jì)算出需要補(bǔ)償?shù)碾姼须娏?，通過(guò)可調(diào)電抗器，改變電抗值，輸出系統(tǒng)合適的補(bǔ)償電流，補(bǔ)償接地電容，進(jìn)行故障點(diǎn)的消弧。一般瞬時(shí)性接地故障由電感電流補(bǔ)償后，接地電流減小，電弧熄滅接地故障自動(dòng)消除，系統(tǒng)自動(dòng)退出補(bǔ)償狀態(tài)恢復(fù)正常運(yùn)行，從而避免了出現(xiàn)小電阻接地方式中一有故障立即跳間使得線路跳閘率高的情況。對(duì)于可調(diào)電抗器輸出補(bǔ)償電流后較長(zhǎng)時(shí)間接地故障仍然存在的情況，可認(rèn)為系統(tǒng)發(fā)生了永久性接地故障，一般需停電處理。此時(shí)處理過(guò)程是當(dāng)接地持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)后自動(dòng)閉合高壓開(kāi)關(guān)投入小電阻，使饋線保護(hù)動(dòng)作，靠開(kāi)關(guān)跳閘切除故障線路。投入小電阻后，可控電抗器自動(dòng)退出補(bǔ)償，當(dāng)故障線路隔離后，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，一體化裝置自動(dòng)斷開(kāi)退出電阻。電阻的投入實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確快速隔離故障線路，避免了故障擴(kuò)大化。
權(quán)利要求
1.一種單相接地故障切除方法，其特征在于，所采用的技術(shù)方案包括以下內(nèi)容 本發(fā)明通過(guò)一種可調(diào)電抗器、可調(diào)小電阻一體化裝置實(shí)現(xiàn)配電線路的接地故障切除，該裝置包括接地變壓器，可調(diào)電抗器，可控小電阻三部分，利用接地變壓器創(chuàng)造出中性點(diǎn)， 可調(diào)變壓器和可控小電阻分別于接地變壓器相連?？烧{(diào)變壓器通過(guò)調(diào)節(jié)電抗，輸出系統(tǒng)合適的補(bǔ)償電流。可控小電阻在接入線路時(shí)，觸發(fā)線路饋線保護(hù)動(dòng)作，切除接地故障。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的接地變壓器，其特征在于，采用Z形接線，降低零序阻抗，并根據(jù)需要可帶適當(dāng)?shù)亩稳萘恳源嬲居米儭?br> 3.根據(jù)權(quán)利1要求所述的可調(diào)電抗器，其特征在于，所述的電抗器線圈為多繞組結(jié)構(gòu)， 每個(gè)繞組根據(jù)短路電流的大小，選用不同的導(dǎo)線截面和繞制層數(shù)及結(jié)構(gòu)，每組繞組對(duì)應(yīng)于一個(gè)準(zhǔn)確的短路故障電流，可調(diào)阻抗精度高，并能實(shí)現(xiàn)連續(xù)平滑可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利3要求所述的可調(diào)電抗器，其特征在于，所述電抗器可實(shí)現(xiàn)多級(jí)連續(xù)可調(diào)， 可調(diào)范圍大，最大電流達(dá)25000安培，可實(shí)現(xiàn)較大電流控制。
5.根據(jù)權(quán)利1要求所述可調(diào)電抗器，其特征在于，可通過(guò)調(diào)節(jié)電抗值的大小，為系統(tǒng)輸出合適的補(bǔ)償電流，補(bǔ)償接地電容，實(shí)現(xiàn)接地點(diǎn)消弧。
6.根據(jù)權(quán)利1要求所述的可控小電阻，其特征在于，采用小電阻與高壓開(kāi)關(guān)相連，在線路發(fā)生永久性接地故障時(shí)，高壓開(kāi)關(guān)閉合，接入小電阻，使線路饋線保護(hù)動(dòng)作，通過(guò)跳閘來(lái)切除故障。
7.根據(jù)權(quán)利1要求所述故障切除方法，對(duì)應(yīng)兩種切除情況，在線路發(fā)生瞬時(shí)接地故障時(shí)，通過(guò)可調(diào)電抗器輸出合適的補(bǔ)償電流，達(dá)到消弧目的，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)切除；在線路發(fā)生永久性的接地故障時(shí)，系統(tǒng)接入可控小電阻，觸發(fā)饋電保護(hù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種單相接地故障切除方法，主要是一種可調(diào)電抗器、可控小電阻一體化裝置，該裝置包括接地變壓器、可調(diào)電抗器、可控小電阻。其中接地變壓器采用Z形接線，創(chuàng)造中性點(diǎn)，降低線路零序阻抗?？烧{(diào)電抗器采用多繞組結(jié)構(gòu)，選用不同的導(dǎo)線截面和繞制層數(shù)及結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多級(jí)連續(xù)平滑可調(diào)，可調(diào)范圍大，并能實(shí)現(xiàn)較大電流控制，為系統(tǒng)輸出合適的補(bǔ)償電流，補(bǔ)償接地電容，實(shí)現(xiàn)接地點(diǎn)消弧?？煽匦‰娮璨捎眯‰娮韬透邏洪_(kāi)關(guān)相連，接入系統(tǒng)觸發(fā)電路饋線保護(hù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)跳閘，切除接地故障。
文檔編號(hào)H02H7/26GK102545171SQ20111043353
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者印德林, 夏方明, 廖志凌, 徐斌, 徐錫舟, 李 杰, 洪振興, 趙曉明 申請(qǐng)人:江蘇宏安變壓器有限公司