專利名稱：三相電力電網(wǎng)單相接地及諧振過電壓保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力保護(hù)裝置，具體涉及一種可以消除電力電網(wǎng)間歇性弧光接地故障，在永久性接地時(shí)將流過故障點(diǎn)的接地電流轉(zhuǎn)移到安全的地方，同時(shí)抑制弧光接地過電壓和諧振過電壓的綜合保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
中性點(diǎn)不接地的3～35kV電力電網(wǎng)，在發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)的三相電壓平衡并不被破壞，可以維持供電，具有很高的供電可靠性，因此被廣泛采用。但該類電網(wǎng)在發(fā)生間歇性弧光接地時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高的弧光接地過電壓，該過電壓不僅幅值較高(健全相可達(dá)3.5倍，故障相可達(dá)2.0倍左右)，而且持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，能夠遍及整個(gè)系統(tǒng)，危害極大，現(xiàn)已成為我國(guó)電力電網(wǎng)最主要的故障之一，在3～35kV電力系統(tǒng)中每年因弧光接地和諧振過電壓故障造成的損失要占所有故障損失的70％以上。隨著科技的發(fā)展，電纜網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越多，如果發(fā)生持續(xù)性電弧接地，因接地電弧的燃燒，電弧將不能被熄滅，可能會(huì)形成相間短路，甚至?xí)l(fā)生火燒連營(yíng)的災(zāi)難性后果。
目前，目前消弧和限制弧光接地過電壓的主要措施是在電網(wǎng)的中性點(diǎn)對(duì)地之間安裝消弧線圈，利用消弧線圈的補(bǔ)償作用，一方面減小單相接地時(shí)通過接地點(diǎn)的接地電流，使接地故障不至迅速擴(kuò)大，延長(zhǎng)帶接地故障運(yùn)行時(shí)間，另一方面可以延緩恢復(fù)電壓的上升速度，利于熄弧。
接地點(diǎn)的電弧能否熄滅，主要取決于電流過零后弧道的絕緣介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度與加在弧道上恢復(fù)電壓之間的相對(duì)關(guān)系，也就是說消弧不僅與流過接地點(diǎn)的電流大小有關(guān)，更主要取決于故障相上的恢復(fù)電壓及恢復(fù)電壓的上升速度。另外消弧線圈伏安特性的好壞、電網(wǎng)頻率和電壓的波動(dòng)、三相負(fù)荷不平衡、電容電流的自然變化以及自然界一些氣象條件等因素，都會(huì)影響故障點(diǎn)接地電弧的熄滅，因而中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)，仍然存在消弧不成功的現(xiàn)象，同時(shí)消弧線圈對(duì)發(fā)生的弧光接地過電壓的抑制效果不夠理想。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也證明，在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的3~35KV配電網(wǎng)中，由電弧和諧振引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生。
雖然消弧線圈具有補(bǔ)償電網(wǎng)的接地電容電流，使接地電弧易于熄滅，減緩接地故障電流的破壞作用，降低故障相恢復(fù)電壓的上升速度，使電弧易于熄滅的優(yōu)點(diǎn)。但存在著成本較高，占地面積大；選型、安裝、運(yùn)行及維護(hù)較復(fù)雜；裝置自身故障率較高；限制過電壓能力較差；不能完全消除間歇性弧光接地；永久性接地流過故障點(diǎn)的殘流仍然存在；接地選線準(zhǔn)確率較低等缺點(diǎn)。
ZL99229228.X采用將間歇性電弧接地轉(zhuǎn)變?yōu)槟妇€金屬性接地，從而達(dá)到消弧的目的，該技術(shù)雖然具有體積小、成本低、選型及安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但是該技術(shù)是將間歇性弧光接地轉(zhuǎn)換成金屬性接地，其在接地消失后容易產(chǎn)生鐵磁諧振，同時(shí)在母線接地和斷開的瞬間會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成巨大的沖擊，這些都對(duì)電網(wǎng)中運(yùn)行的高壓電器設(shè)備不利，特別是斷開接地母線瞬間產(chǎn)生的瞬態(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繼續(xù)存在。
ZL01262919.7采用高能氧化鋅壓敏電阻構(gòu)成的限壓器，對(duì)間歇性弧光接地的故障相電壓進(jìn)行限制，從而達(dá)到消弧的目的。該技術(shù)雖然在消除間隙性弧光接地、消除諧振過電壓及單相接地選線等方面具有較高的先進(jìn)性，但如果接地為永久性接地，則無(wú)能為力，只能任其燃燒，特別是現(xiàn)在電纜網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越多，其大部分接地為永久性接地，如果任其發(fā)展，可能會(huì)火燒連營(yíng)，其后果將不堪設(shè)想。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，在于避免上述的不足，提供一種中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)消弧消諧裝置，以便能夠更有效的消除單相間歇性電弧接地、限制單相接地過電壓及諧振引起的過電壓，對(duì)永久性的單相金屬性接地或穩(wěn)定電弧接地的接地電流進(jìn)行轉(zhuǎn)移。提高這類電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性。
本實(shí)用新型由單相高壓開關(guān)、限壓器、接地母排和微機(jī)控制器等組成。限壓器由高能氧化鋅閥片組成，其動(dòng)作及殘壓值均要求低于正常相電壓的峰值，使發(fā)生間歇性單相接地系統(tǒng)故障相的恢復(fù)電壓上升到設(shè)定值時(shí)就不再上升，接地電弧因弧道上的恢復(fù)電壓被限制在較低的水平，其在電流過零熄滅后將不再重燃，電弧自然熄滅，從而達(dá)到消弧的目的。限壓器使用在三相母線上均接有單相高壓開關(guān)，然后三相并聯(lián)接到限壓器上，限壓器另一端接地。微機(jī)控制器是通過三相電壓互感器提供的三相電壓和開口三角電壓的瞬時(shí)值的變化，判斷電網(wǎng)的接地和諧振過電壓，并判斷接地相別，然后發(fā)出控制信號(hào)，使故障相高壓開關(guān)接通限壓器，對(duì)故障相的恢復(fù)電壓進(jìn)行限制，故障消除后，微機(jī)控制器解除控制信號(hào)，閉合的單相高壓開關(guān)斷開，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
本實(shí)用新型經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐和對(duì)各種電力事故現(xiàn)象的分析最后確定的技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括接地母排、微機(jī)控制器、單相高壓開關(guān)和限壓器，其特征在于在三相母線與地之間，裝有單相高壓開關(guān)、限壓器，電網(wǎng)發(fā)生間歇性電弧接地時(shí)，所述限壓器接到接地相上；電網(wǎng)發(fā)生永久性接地時(shí)，接地母排接到接地相上；電網(wǎng)諧振時(shí)，限壓器短時(shí)接到電網(wǎng)中。
三相母線與地之間，裝有四個(gè)高壓開關(guān)、限壓器和接地母排。在三相母線上，每相均接有單相高壓開關(guān)，然后三相并聯(lián)連接到限壓器上，限壓器另一端通過接地母排接地。限壓器旁并聯(lián)高壓開關(guān)。限壓器為高能壓氧化鋅壓敏電阻閥片，其動(dòng)作與殘壓值均低于正常相電壓的峰值。
當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生永久性的單相接地時(shí)，不論其是持續(xù)電弧接地還是所謂的“金屬性”接地，其都存在著一定的電阻，這時(shí)本實(shí)用新型都將發(fā)生接地的故障相母線通過接地母排直接接地，使之變成真正的金屬接地，迫使接地電流通過接地母排，因而這時(shí)故障點(diǎn)的接地電流變?yōu)?，即將接地電流由事故現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移到接地母排上，避免在接地點(diǎn)因接地電流的持續(xù)燃燒而將事故進(jìn)一步擴(kuò)大。從而大大延長(zhǎng)持續(xù)供電時(shí)間，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。
如果系統(tǒng)產(chǎn)生諧振過電壓，微機(jī)控制器發(fā)出指令，短時(shí)閉合任意一相單相高壓開關(guān)，將限壓器短時(shí)投入到系統(tǒng)中，因限壓器的動(dòng)作及殘壓值比系統(tǒng)相電壓低，改變了系統(tǒng)零序回路參數(shù)，使系統(tǒng)脫離諧振狀態(tài)而消諧；同時(shí)由于限壓器的限壓作用，將諧振過電壓的危害降到最低。
本實(shí)用新型具有以下效果1、體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝維護(hù)方便；2、能夠有效的消除間歇性弧光接地故障，抑制間歇性弧光接地過電壓和諧振過電壓，同時(shí)具有可靠轉(zhuǎn)移永久性接地電流的功能。
3、消弧與系統(tǒng)電容電流大小及運(yùn)行方式無(wú)關(guān)，選型方便；
4、利于系統(tǒng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃；5、大大延長(zhǎng)系統(tǒng)帶故障運(yùn)行時(shí)間，提高系統(tǒng)供電的可靠性。


附圖為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
參見附圖，其中A、B、C為三相母線，1、2、3、4為四個(gè)高壓開關(guān)觸頭，5為限壓器，6為接地母排，7為電壓互感器，其為微機(jī)控制器8提供三相電壓Ua、Ub、Uc和開口三角電壓Uo，8為微機(jī)控制器，其輸出四個(gè)控制線J1、J2、J3、J4分別控制1、2、3、4四個(gè)高壓開關(guān)，圖中三相母線接出端均串有熔斷器，屬于常規(guī)用法，未標(biāo)號(hào)。
本實(shí)用新型在母線上裝有四個(gè)單相高壓開關(guān)1、2、3、4和一個(gè)限壓器5，單相高壓開關(guān)1、2、3的上端與電網(wǎng)母線連接，另一端并聯(lián)后連接到限壓器5上，限壓器5通過接地母排6接地，限壓器5旁并聯(lián)地高壓開關(guān)4。
本實(shí)用新型的微機(jī)控制器8是以單片機(jī)為主的硬件和軟件組成，它通過電壓互感器7完成對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。微機(jī)控制器8根據(jù)電壓互感器7提供的三相電壓Ua、Ub、Uc和開口三角電壓Uo的瞬時(shí)值的變化，判斷系統(tǒng)有無(wú)接地或諧振過電壓發(fā)生，該技術(shù)屬已有技術(shù)，并根據(jù)接地和過電壓的性質(zhì)，發(fā)出相應(yīng)的指令。若電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生了間歇性電弧接地，并產(chǎn)生接地過電壓，微機(jī)控制器8首先判定接地的相別，同時(shí)發(fā)出指令閉合接地相單相高壓開關(guān)(如是A相發(fā)生接地，則合3；如是B相發(fā)生接地，則合2；如是C相發(fā)生接地，則合1)，將限壓器5迅速投入到故障相中，對(duì)故障相的恢復(fù)電壓進(jìn)行限制，從而實(shí)現(xiàn)消弧的目的，在接地故障消失后，閉合的單相高壓開關(guān)斷開，系統(tǒng)恢復(fù)正常。同時(shí)由于限壓器5的作用，有效地限制了系統(tǒng)的弧光接地過電壓。
如果電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生的是永久性接地故障，微機(jī)控制器8則首先判斷接地相，同時(shí)發(fā)出指令，閉合接地相單相高壓開關(guān)(如是A相發(fā)生接地，則合3；如是B相發(fā)生接地，則合2；如是C相發(fā)生接地，則合1)和相高壓開關(guān)4，將系統(tǒng)的接地變成可靠的金屬性接地，直到系統(tǒng)故障被解除為止，一方面使接地點(diǎn)的接地電流變?yōu)榱?接地電流被轉(zhuǎn)移到本實(shí)用新型裝置內(nèi))，避免因接地電流的持續(xù)燃燒將故障進(jìn)一步擴(kuò)大的危險(xiǎn)，大大延長(zhǎng)了帶故障運(yùn)行的時(shí)間，另一方面因接地相為穩(wěn)定的金屬性接地，系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生很高的接地過電壓。
如果電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生了諧振過電壓，微機(jī)控制器8發(fā)出指令，短時(shí)閉合任意一相高壓開關(guān)，將限壓器5投入到系統(tǒng)中，因限壓器的動(dòng)作和殘壓值比系統(tǒng)相電壓低，改變了系統(tǒng)零序回路參數(shù)，使系統(tǒng)脫離諧振狀態(tài)而消諧；同時(shí)由于限壓器的作用，將諧振過電壓的危害降到最低。
權(quán)利要求1.一種三相電力電網(wǎng)單相接地及諧振過電壓保護(hù)裝置，包括接地母排、單相高壓開關(guān)、微機(jī)控制器和限壓器，其特征在于在三相母線與地之間，裝有設(shè)置單相高壓開關(guān)和限壓器，電網(wǎng)發(fā)生間歇性電弧接地時(shí)，所述限壓器接到接地相上；電網(wǎng)發(fā)生永久性接地時(shí)，接地母排接到接地相上；電網(wǎng)諧振時(shí)，限壓器短時(shí)接到電網(wǎng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相接地及諧振保護(hù)裝置，其特征在于在三相母線與地之間，裝有四個(gè)高壓開關(guān)和限壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相接地及諧振保護(hù)裝置，其特征在于三相母線上，每相均接有高壓開關(guān)，然后三相并聯(lián)連接到限壓器上，限壓器另一端通過接地母排接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相接地及諧振保護(hù)裝置，其特征在于所述的限壓器旁并聯(lián)高壓開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相接地及諧振保護(hù)裝置，其特征在于限壓器為氧化鋅壓敏電阻閥片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電力電網(wǎng)的安全保護(hù)裝置，特別涉及一種單相接地及諧振保護(hù)裝置，適用于3～35kV中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。其特征在于設(shè)置單相高壓開關(guān)、接地母排和限壓器，所述單相高壓開關(guān)和限壓器在發(fā)生間歇性弧光接地時(shí)將限壓器接故障相，單相高壓開關(guān)和接地母排在發(fā)生永久性接地時(shí)將故障相直接接地，從而實(shí)現(xiàn)單相接地保護(hù)，諧振時(shí)限壓器和任意一個(gè)單相高壓開關(guān)接系統(tǒng)母線進(jìn)行消諧。從而提高電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性。
文檔編號(hào)H02H3/16GK2612130SQ03220049
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2003年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月22日
發(fā)明者郭道林 申請(qǐng)人:郭道林