一種中性點虛擬接地裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種中性點虛擬接地裝置，其包括柜體，所述柜體內(nèi)部分成三相電壓室、零序電壓室、消弧裝置電壓測量室、裝置電源室、裝置接地室以及通訊接口室。中性點虛擬接地裝置包括高壓隔離開關(guān)、高壓熔斷器、虛擬接地變壓器、電壓互感器、消諧電阻器、組合式過電壓保護器。該裝置通過將不穩(wěn)定的單相弧光接地轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘傩灾苯咏拥貜亩诉^電壓，同時還能夠準(zhǔn)確的確定出故障線路，提高了電網(wǎng)供電的可靠性。
【專利說明】一種中性點虛擬接地裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力輸配電系統(tǒng)的單相接地保護【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及中性點虛擬接地系統(tǒng)的小電流接地選線技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]中性點不接地方式有著一系列的優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于我國中壓電網(wǎng)中(3-63kV)。但是，其單相接地保護問題一直沒有得到很好解決。目前有采用工頻過電壓、過電流和零序功率方向等“絕對定值”原理構(gòu)成的接地保護裝置，但很難滿足選擇性和可靠性的要求。對于規(guī)模較大的中性點不接地電網(wǎng)而言，線路發(fā)生接地故障時，流過接地點的接地電容電流足以啟動靈敏的接地保護裝置，其靈敏度的整定值難以躲過三相式TA的不平衡電流；對于規(guī)模較小的中性點不接地的中壓電網(wǎng)而言，線路發(fā)生接地故障時，故障線路與非故障線路上的接地電容電流差別不是很大，很難實現(xiàn)接地保護的選擇性。對于中性點諧振接地的中壓電網(wǎng)而言，發(fā)生單相接地故障后，其接地故障線路與非故障線路，難以用電流幅值或零序功率方向保護原理來實現(xiàn)選擇性要求，通常依靠首半波原理和五次諧波原理來實現(xiàn)選擇性要求。但是，實踐證明，基于這兩種保護原理制作的保護裝置，都沒有解決諧振接地系統(tǒng)中的單相接地故障的選擇性問題。
[0003]長期以來在我國，3-35KV (含66KV)的電網(wǎng)大多采用中性點不接地的運行方式，中性點不接地的系統(tǒng)由于投資、運行經(jīng)濟、供電可靠性高被廣泛采用，但是當(dāng)發(fā)生單相弧光接地時，會產(chǎn)生弧光接地過電壓，極易引起電氣設(shè)備內(nèi)絕緣的損傷或擊穿引發(fā)事故，造成嚴(yán)重?fù)p失。
[0004]隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大，電纜的廣泛應(yīng)用，接地電容電流越來越大，在其發(fā)生單相接地時，電弧不能自動熄滅，弧光接地過電壓越來越嚴(yán)重，不少電網(wǎng)采用了諧振接地的方式，即消弧線圈接地。補償電流經(jīng)故障點的電容電流使之趨之于0，弧光不能維系燃燒而熄滅，故障點周圍的絕緣介質(zhì)“空氣”得以補充能夠恢復(fù)到正常的絕緣強度，故障點的絕緣不再擊穿，諧振接地優(yōu)點是具有很高的供電可靠性，但是存在著過電壓倍數(shù)高，精確的調(diào)諧難度大，選線準(zhǔn)確性低，組件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自身故障率高，占地面積大，不利于電網(wǎng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃等缺點。
[0005]鑒于上述現(xiàn)有小電流接地選線技術(shù)中存在的問題，因此，研制一種選線準(zhǔn)確性高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小并且可靠性高的小電流接地選線裝置，已成為急需解決的技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本實用新型提供了一種中性點虛擬接地裝置，對現(xiàn)有的小電流接地選線裝置的結(jié)構(gòu)進行了改進，通過將不穩(wěn)定的單相弧光接地轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘傩灾苯咏拥貜亩诉^電壓，同時還能夠準(zhǔn)確的確定出故障線路，提高了電網(wǎng)供電的可靠性。
[0007]為達上述目的，本實用新型采取如下方案:
[0008]一種中性點虛擬接地裝置，其包括柜體，所述柜體內(nèi)部分成三相電壓室、零序電壓室、消弧裝置電壓測量室、裝置電源室、裝置接地室以及通訊接口室，其特征在于:
[0009]所述中性點虛擬接地裝置包括高壓隔離開關(guān)、高壓熔斷器、虛擬接地變壓器、電壓互感器、消諧電阻器、組合式過電壓保護器；
[0010]所述高壓隔離開關(guān)的上端接母線，其下端分別與高壓熔斷器的上端和組合式過電壓保護器的上端連接，所述組合式過電壓保護器的另一端接地，所述高壓熔斷器的另一端分別與電壓互感器的一次側(cè)一端以及虛擬接地變壓器的一次側(cè)一端相連；
[0011]所述電壓互感器的一次側(cè)另一端連接在一起接地，所述電壓互感器的二次側(cè)帶有輔助繞組，該輔助繞組首尾串聯(lián)形成開口三角繞組，開口三角繞組的一端串聯(lián)高壓熔斷器以及高壓隔離開關(guān)后連接到消弧裝置電壓測量室的信號輸入端，開口三角繞組的另一端接地并同時連接到消弧裝置電壓測量室的信號輸入端，所述電壓互感器二次側(cè)的剩余三相繞組在分別串聯(lián)高壓熔斷器以及高壓隔離開關(guān)后連接到消弧裝置電壓測量室的信號輸入端;
[0012]虛擬接地變壓器的一次側(cè)另一端相連后接地，虛擬接地變壓器的二次側(cè)三相繞組首尾相連接形成串聯(lián)，其二次側(cè)三相繞組兩端并聯(lián)消諧電阻器，所述消諧電阻器的一端接地。
[0013]本實用新型具有以下優(yōu)點和積極效果:
[0014]I)能夠有效的抑制3_35kv中性點虛擬接地電網(wǎng)單相間歇電弧接地及諧振引起的過電壓，能夠確保分支線路單相接地時準(zhǔn)確選線，其消弧和選線的機理與電網(wǎng)電容電流的大小無關(guān)，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；
[0015]2)整個裝置可組成一臺高壓柜，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、安裝和調(diào)試方便、價格低廉并且使用安全，可廣泛用于3-35kv變電站和發(fā)電廠的高壓廠用系統(tǒng)中，在裝有消弧線圈的系統(tǒng)中同樣可以使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為中性點虛擬接地裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為裝置接地室的電路原理圖；
[0018]圖3為電壓互感器的接線電路原理圖；
[0019]圖4為虛擬接地變壓器的接線電路原理圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。
[0021]該中性點虛擬接地裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該中性點虛擬接地裝置包括柜體，柜體內(nèi)部分成三相電壓室1、零序電壓室3、消弧裝置電壓測量室2、裝置電源室4、裝置接地室5以及通訊接口室6。
[0022]裝置接地室的電路原理圖如圖2所示。裝置接地室包括高壓隔離開關(guān)、高壓熔斷器、虛擬接地變壓器、電壓互感器、消諧電阻器、組合式過電壓保護器。
[0023]其中高壓隔離開關(guān)QS型號是GN19-12C/400，其額定電壓是10KV，額定電流是400A ;高壓熔斷器FU型號是XRNP-10/0.5，其額定電壓是10KV，額定電流是0.5A ;虛擬接地變壓器XJK型號是ox-1o，額定電壓是1KV ;電壓互感器PT型號是JDZJ-10 (10000: V 3/100: V 3/100:3);消諧電阻器R型號是XR-10，其額定電壓是1KV ;組合式過電壓保護器PTB 其型號是 PTBD-12.7/131。
[0024]高壓隔離開關(guān)的上端接母線，其下端分別與高壓熔斷器的上端和組合式過電壓保護器的上端連接，組合式過電壓保護器的另一端接地，高壓熔斷器的另一端分別與電壓互感器的一次側(cè)一端以及虛擬接地變壓器的一次側(cè)一端相連。
[0025]電壓互感器的接線電路原理圖如圖3所示。電壓互感器的一次側(cè)另一端連接在一起接地，電壓互感器的二次側(cè)帶有輔助繞組，該輔助繞組首尾串聯(lián)形成開口三角繞組，開口三角繞組的一端串聯(lián)高壓熔斷器以及高壓隔離開關(guān)后連接到消弧裝置電壓測量室的信號輸入端，開口三角繞組的另一端接地并同時連接到消弧裝置電壓測量室的信號輸入端，電壓互感器二次側(cè)的剩余三相繞組在分別串聯(lián)高壓熔斷器以及高壓隔離開關(guān)后連接到消弧裝置電壓測量室的信號輸入端。
[0026]虛擬接地變壓器的接線電路原理圖如圖4所示。虛擬接地變壓器的一次側(cè)另一端相連后接地，虛擬接地變壓器的二次側(cè)三相繞組首尾相連接形成串聯(lián)，其二次側(cè)三相繞組兩端并聯(lián)消諧電阻器，所述消諧電阻器的一端接地。
[0027]當(dāng)系統(tǒng)受到“激勵”沖擊時，“激勵”會在虛擬接地變壓器的開口反映，開口接入的消諧電阻器快速消耗“激勵”及系統(tǒng)電容、電感儲存的能量，阻止過電壓的形成，阻止過電壓沖擊系統(tǒng)絕緣，防止老化的絕緣受到過電壓的沖擊發(fā)生擊穿而發(fā)生故障，大幅降低故障概率。電壓互感器發(fā)生諧振時，虛擬接地變壓器吸收泄放諧振能量，從源頭消除諧振過電壓，三相電壓很快恢復(fù)到正常電壓水平，不僅保護了系統(tǒng)的絕緣安全，防止了諧振過電壓對系統(tǒng)絕緣的危害，同時保證電壓互感器的特性永遠(yuǎn)處于線性區(qū)域，呈高感抗，保障諧振不會發(fā)展，具有小電阻、高阻接地的優(yōu)點。
[0028]該接地選線裝置采用了特制的虛擬變壓器，虛擬變壓器的一次中性點采用大能容過電壓吸收裝置，二次側(cè)三項繞組串聯(lián)形成開口三角，其三相繞組的功率是根據(jù)系統(tǒng)對地電容的大小設(shè)置，開口三角接入電阻，等效系統(tǒng)中性點接地，實現(xiàn)系統(tǒng)中性點虛擬接地。在發(fā)生單相接地時仍然可以維持運行一段時間，過電壓水平較低，具有很高的供電可靠性和安全性。其集合各種中性點接地方式的優(yōu)點，主動吸收泄放產(chǎn)生的各種過電壓能量，從源頭上消除過電壓，拒絕過電壓于萌芽之中，給系統(tǒng)安全運行最大的保障。靈活的運行方式，單相接地時可維持運行，也可立即切除故障，滿足不同的運行要求；很低的過電壓限制值，給系統(tǒng)絕緣安全極大保障。
[0029]本裝置中采用MODBUS標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，接口也采用標(biāo)準(zhǔn)RS485接口。使得本裝置，能實時的傳輸過電壓值，和單相弧光接地位置和類型，達到對系統(tǒng)的保護，以及遠(yuǎn)程操控的要求。此外，本裝置還具有小電流選線功能，能精確的判定，接地相和接地回路，并且能準(zhǔn)確的判定出接地類型。
[0030]柜內(nèi)小電流選線裝置，基于暫態(tài)零序電流幅值比較的綜合選線理論，通過高速采樣，提取和分析接地發(fā)生瞬間暫態(tài)零序電流的各次諧波分量，利用特征頻帶的特有性質(zhì)識別出故障線路?？梢詼?zhǔn)確知道母線和支路的接地情況，可判斷接地類型并提供遠(yuǎn)程報警和接地數(shù)據(jù)。
[0031 ] 柜內(nèi)還安裝有大能容組合式過電壓保護器，不僅能吸收雷擊過電壓還能吸收操作過電壓，例如:斷路器突然分合，大功率負(fù)載接入造成的過電壓。
[0032]本實用新型的保護范圍并不限于上述的實施例，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變形而不脫離本實用新型的范圍和精神。倘若這些改動和變形屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本實用新型的意圖也包含這些改動和變形在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種中性點虛擬接地裝置，其包括柜體，所述柜體內(nèi)部分成三相電壓室、零序電壓室、消弧裝置電壓測量室、裝置電源室、裝置接地室以及通訊接口室，其特征在于: 所述中性點虛擬接地裝置包括高壓隔離開關(guān)、高壓熔斷器、虛擬接地變壓器、電壓互感器、消諧電阻器、組合式過電壓保護器； 所述高壓隔離開關(guān)的上端接母線，其下端分別與高壓熔斷器的上端和組合式過電壓保護器的上端連接，所述組合式過電壓保護器的另一端接地，所述高壓熔斷器的另一端分別與電壓互感器的一次側(cè)一端以及虛擬接地變壓器的一次側(cè)一端相連； 所述電壓互感器的一次側(cè)另一端連接在一起接地，所述電壓互感器的二次側(cè)帶有輔助繞組，該輔助繞組首尾串聯(lián)形成開口三角繞組，開口三角繞組的一端串聯(lián)高壓熔斷器以及高壓隔離開關(guān)后連接到消弧裝置電壓測量室的信號輸入端，開口三角繞組的另一端接地并同時連接到消弧裝置電壓測量室的信號輸入端，所述電壓互感器二次側(cè)的剩余三相繞組在分別串聯(lián)高壓熔斷器以及高壓隔離開關(guān)后連接到消弧裝置電壓測量室的信號輸入端； 虛擬接地變壓器的一次側(cè)另一端相連后接地，虛擬接地變壓器的二次側(cè)三相繞組首尾相連接形成串聯(lián)，其二次側(cè)三相繞組兩端并聯(lián)消諧電阻器，所述消諧電阻器的一端接地。
【文檔編號】H02H9/04GK204030585SQ201420435690
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月3日
【發(fā)明者】易剛 申請人:宜昌普泰克電力科技有限公司