CN101499655B

CN101499655B - 电力系统中性点接地电阻器成套装置

Info

Publication number: CN101499655B
Application number: CN 200810202288
Authority: CN
Inventors: 王建忠; 李长益; 贾俊
Original assignee: State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd; Siyuan Electric Co Ltd
Current assignee: State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd; Siyuan Electric Co Ltd
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2028-11-06
Also published as: CN101499655A

Abstract

一种电力系统配电电网技术领域的电力系统中性点接地电阻器成套装置，包括接地变压器、隔离开关、电压互感器、断路器、控制器、接地电阻器和电流互感器。在未发生接地时，接地电阻器不接入运行，没有电流流过，完全解决了正常运行时由温升导致的老化的问题，大大延长了设备的寿命；发生接地后，延时接入接地电阻器，避过瞬间接地，相对于现有技术，本发明可减少一半左右的停电次数；接入接地电阻器后，持续一段时间后切除接地电阻器，防止接地电阻器烧毁，保证设备的安全性。

Description

电力系统中性点接地电阻器成套装置

技术领域

本发明涉及的是一种配电电网技术领域的装置，具体是一种电力系统中性点接地电阻器成套装置。

背景技术

中性点接地电阻器，简称接地电阻器，是指安装在电网的中性点与接地点之间的电力电阻器，是一种接地保护装置。随着城市电网规模的迅速扩大，输电线大量使用电缆线路。当电缆线路发生接地故障时，其接地电流较大，多发展为永久性接地故障。通过接地电阻器接地方式的优点是可限制弧光接地过电压，有利于快速准确的切除故障线路，缺点是无法躲过瞬间接地，每次故障都会切除线路，造成停电。由于接地电阻器阻值较小，所以这种接地方式一般又称为小电阻接地方式。目前国内外的电力系统中性点大量采用通过接地电阻器接地的方式。在小电阻接地系统中，接地时流过接地电阻器的电流很大，可以达到400～1000A，使接地电阻器的温度在几秒内升高到800℃以上。如果接地电流未达到整定值，继电保护不动作，接地电阻器就会被烧毁，而这个时间一般小于10秒。目前国内由于运行经验不足，多次发生接地电阻器烧毁的事故。

经过对现有技术的检索发现，中国专利申请号200710108451.7，公开号CN101055301A的发明专利申请，记载了一种“中性点接地电阻器监测装置”，该技术对中性点接地电阻器的电流和温度进行监测，判断中性点接地电阻器是否处于正常运行状态，如果中性点接地电阻器的电流或温度超过门限值，说明电阻器为非正常工作，报警并切断电阻器，该技术虽然增强了对接地电阻器的保护，但该技术不能识别瞬间故障，每次发生接地后必然切除故障线路，导致用户停电，影响了用电的可靠性；另外该技术无法解决电网正常运行时，接地电阻器由于温升可能导致的老化问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种电力系统中性点接地电阻器成套装置，通过对接地电阻的电压、电流进行监测并判断，选择性控制接地电阻器的投切，有效保护接地电阻，提高电力系统的供电可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：接地变压器、隔离开关、电压互感器、断路器、控制器、接地电阻器和电流互感器，

其中：接地变压器的输入端连接电力系统的中性点输出端，接地变压器的输出端通过断路器连接接地电阻器，接地电阻器的另一端接地，电压互感器的一个输入端接在隔离开关与断路器之间，电压互感器的另一输入端接地，用于测量中性点的电压值，电压互感器的输出端通过屏蔽电缆连接至控制器的测控端，电流互感器设置在接地电阻器与接地点之间，测量流过接地电阻器的电流，电流互感器的第一输出端和第二输出端通过屏蔽电缆连接至控制器的测控端。

所述的控制器包括：模拟采样模块、控制模块、通信模块、报警模块、中央处理模块，其中：电压互感器与电流互感器的输出端接入模拟采样模块的输入端，模拟采样模块将模拟信号转化为数字信号，数字信号传送至中央处理器模块，中央处理器模块对数字信号进行处理，经过逻辑控制和计算后，输出控制信号到控制模块，控制断路器进行投切操作，在需要时，中央处理模块输出指令到通信模块和报警模块，实现通信与报警的功能。

本发明相对现有技术具有以下优点：

1、平时接地电阻器不接入电网，没有电流流过，完全解决了正常运行时由温升导致的老化的问题，大大延长了设备的寿命；

2、电网发生接地故障后，通过短时等待躲过瞬间接地，然后接地电阻器再接入电网运行。由于电网接地故障中占一般以上的为瞬时接地故障，而瞬时故障可自行消除；通过短时的等待，躲过瞬时接地，应用发明后可减少50％停电维修次数；

3、接地电阻器接入电网运行后，继电保护动作，切除故障线路，电网恢复正常。但是如果由于某种原因未能切除故障线路，接地电阻器会在短时间烧毁。本发明通过对接地电阻器状态的实时监控，在接地电阻器烧毁前将其从电网中切除，保证设备的安全性。

附图说明

图1为本发明示意图。

图2为控制器内部逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：接地变压器1、隔离开关2、电压互感器3、断路器4、控制器5、接地电阻器6和电流互感器7，其中：接地变压器1的输入端连接电力系统的中性点输出端，接地变压器1的输出端依次通过隔离开关2和断路器4连接接地电阻器6，接地电阻器6的另一端接地，电压互感器3的一个输入端接在隔离开关2与断路器4之间，电压互感器3的另一输入端接地，用于测量中性点的电压值，电压互感器3的输出端通过屏蔽电缆8连接至控制器5的测控端，电流互感器7安装在接地电阻器6与接地点之间，测量流过接地电阻器6的电流，电流互感器7的第一输出端S1和第二输出端S2通过屏蔽电缆8连接至控制器5的测控端。

所述的接地变压器1的作用是制造出三相电网系统的中性点，中性点通过接地电阻器接地。

所述的电压互感器3实现了对接地电阻器6两端的电压进行监测；所述的电流互感器7实现了对接地电阻器6流过的电流进行监测。

所述的断路器4的控制中性点到接地点之间电气回路的开断和闭合；

所述的接地电阻器6在接地时能够承受几百到上千安培的短路电流，该接地电阻器6的一端连接断路器4，另一端连接至变电站的接地网。

所述的控制器5包括：模拟采样模块、控制模块、通信模块、报警模块、中央处理模块，其中：

模拟采样模块负责对从电压互感器与电流互感器到控制器的模拟信号进行模拟到数字的转换；

控制模块负责向断路器设备输出控制信号；

通信模块负责向变电站自动化系统报告本套装置的运行状况，通过变电站自动化系统获取变电站的运行状况；

报警模块负责将报警信号以声、光、电等形式表现出来，通知到运行人员；

中央处理模块负责本套装置的核心逻辑控制，通过采样模块对模拟量采样值进行处理、通过控制模块输出对断路器的投切控制信号，通过通信模块与变电站自动化系统进行通信，通过报警模块输出报警信号。

本实施例中控制器5的实施方式如下：当电力系统未发生接地故障时：中性点输出端的电压v近似于电力系统的三相不对称电压，66kV及以下的电压等级，其数值范围为几伏到几百伏。在此期间，断路器4为断开状态，接地电阻器6并不接入运行。

当电力系统发生接地故障后：通过监测中性点输出端的电压v的升高幅度以判定电力系统接地情况，判定阈值为15％～20％的相电压：

1)当判定发生接地情况维持t₁秒后(t₁取值范围为0.5～2秒)

判定为发生永久接地情况，此时闭合断路器4，使得接地电阻器6接入电路以限制弧光接地过电压，同时提供足够大的故障电流，使继电保护系统动作，切除故障线路。

当接入接地电阻器6持续t₂秒后(t₂取值范围为1～3秒)，控制器5控制断路器4断开，保护接地电阻器6。

2)当判定发生接地情况维持时间小于t₁秒(t₁取值范围为0.5～2秒)

判定为发生瞬间接地情况，瞬间接地在短时间后会自行消失，在瞬间接地过程中断路器4将保持断开状态，使得接地电阻器6并不接入。

本实施例通过对瞬间接地情况进行延时判定，由控制器5控制接地电阻器6的投切状态，减少停电次数，消除了现有技术中由于小电阻接地导致的停电检修次数多的缺点；另外，本实施例通过及时切断接地电阻器6，在限制弧光接地过电压的同时，防止接地电阻器6烧毁。

Claims

1.一种电力系统中性点接地电阻器成套装置，包括：接地变压器、隔离开关、电压互感器、断路器、控制器、接地电阻器和电流互感器，其特征在于，其中：接地变压器的输入端连接电力系统的中性点输出端，接地变压器的输出端依次通过隔离开关和断路器连接接地电阻器，接地电阻器的另一端接地，电压互感器的一个输入端接在隔离开关与断路器之间，电压互感器的另一输入端接地，用于测量中性点的电压值，电压互感器的输出端通过屏蔽电缆连接至控制器的测控端，电流互感器设置在接地电阻器与接地点之间，测量流过接地电阻器的电流，电流互感器的第一输出端S1和第二输出端S2通过屏蔽电缆连接至控制器的测控端；

所述的控制器包括：模拟采样模块、控制模块、通信模块、报警模块、中央处理模块，其中：电压互感器与电流互感器的输出端接入模拟采样模块的输入端，模拟采样模块将模拟信号转化为数字信号，数字信号传送至中央处理器模块，中央处理器模块对数字信号进行处理，经过逻辑控制和计算后，输出控制信号到控制模块，控制断路器进行投切操作，在需要时，中央处理模块输出指令到通信模块和报警模块，实现通信与报警的功能；

当电力系统未发生接地故障时，所述的断路器为断开状态，接地电阻器并不接入运行；

当电力系统发生接地故障后：通过电压互感器监测中性点输出端的电压

的升高幅度以判定电力系统接地情况，判定阈值为15％～20％的相电压：

1)当判定发生接地情况维持0.5～2秒：判定为发生永久接地情况，此时闭合断路器，使得接地电阻器接入电路以限制弧光接地过电压，同时提供足够大的故障电流，使继电保护系统动作，切除故障线路；

2)当接入接地电阻器持续1～3秒：控制器控制断路器断开，保护接地电阻器；

3)当判定发生接地情况维持时间小于0.5～2秒：判定为发生瞬间接地情况，瞬间接地在短时间后会自行消失，在瞬间接地过程中断路器将保持断开状态，使得接地电阻器并不接入。

2.根据权利要求1所述的电力系统中性点接地电阻器成套装置，其特征是，所述的断路器控制中性点到接地点之间电气回路的开断和闭合。

3.根据权利要求1所述的电力系统中性点接地电阻器成套装置，其特征是，所述的接地电阻器一端连接断路器，另一端连接至变电站的接地网。

4.根据权利要求1或者2所述的电力系统中性点接地电阻器成套装置，其特征是，所述的中性点输出端的电压在66kV及以下的电压等级，断路器为断开状态。

5.根据权利要求1或者2所述的电力系统中性点接地电阻器成套装置，其特征是，所述的中性点输出端的电压的升高幅度以判定电力系统接地情况，判定阈值为15％～20％的相电压。