CN101707369A - 用于电网的消弧消谐选线综合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于电网的消弧消谐选线综合装置，为解决现有消弧柜不能确定弧光发生的所在线路及消弧线圈不能限制间歇性弧光过电压，不能消除高频性间歇弧光接地。本发明包括高能限压器、真空接触器、限流熔断器、控制器和电压互感器，控制器的运算模块根据主测、主控模块和选线模块发送过来的信息进行运算处理，并发出指令控制真空接触器正确动作；实现消弧消谐和选线。本发明可完全消除弧光接地和电网系统谐振，可靠地实现分段保护电网系统和设备。避免了现有的消弧消谐柜的在同一电位多台使用全部动作的弊端。

Description

用于电网的消弧消谐选线综合装置

技术领域

本发明涉及一种电器装置，具体涉及一种消弧消谐选线综合装置，用在6～66kV中性点不接地运行方式的电网系统中。

背景技术

中性点不接地系统，单相接地时可短时间带故障运行，供电可靠性较高。随着规模的扩大和电缆出线的增多，系统对地电容电流也相应增加，单相接地后流经故障点的电流较大，弧光不易熄灭，由此产生的弧光过电压和谐振过电压可达正常值的3.5倍以上，对电网系统的危害很大。统计资料显示，弧光接地故障约占电网系统全部故障的60％以上。现有技术为消除弧光，电网系统配置了消弧线圈，以感性电流补偿容性电流来熄弧。在实际运行中，消弧线圈既发挥了作用，也暴露出问题。如不能限制间歇性弧光过电压，不能消除高频性间歇弧光接地(不能补偿高频电流)，计算复杂，残流大了容易重燃，小电流接地选线准确率较低等。

另外也有不少厂家生产消弧柜，功能单一而且存在致命的缺陷：不使用反相选线技术，这种的消弧柜在实际使用过程中不但起不了保护作用而且还会增加故障。通常消弧柜是在分段母线上使用，同一电压等级上分段母线有数条，那么消弧柜就有数台，这样的电网系统一旦出现故障，所有的消弧柜都会检测到故障，都会依次循环动作。

发明内容

为了解决消弧柜不能确定弧光发生的所在线路及消弧线圈不能限制间歇性弧光过电压，不能消除高频性间歇弧光接地，本发明的目的在于提出一种消弧消谐选线综合装置，集三项功能于一体，广泛适用于中性点不接地电网系统中。

本发明为实现其目的所采取的技术方案：用于电网的消弧消谐选线综合装置，包括高能限压器、真空接触器、限流熔断器、控制器和电压互感器，所述控制器分别与真空接触器和电压互感器相联接，高能限压器Rv和真空接触器KD并联后接地；电压互感器与高压熔断器串联，经高压隔离开关接电网系统母线；电压互感器的接地线与一次消谐器串联后接地；真空接触器KA-KC与高能限流熔断器串联，经高压隔离开关接电网系统母线。

所述电压互感器开口三角还串联二次消谐器。

所述控制器包括主测、主控模块、选线模块和运算模块，所述选线模块与选线单元联接；所述运算模块分别与真空接触器、LCD屏显示界面、消弧、消谐控制器联接；

所述主测、主控模块根据电压互感器检测到的Ua，Ub，Uc，Ud电压变化，判断出各种故障并根据故障信息向运算模块汇总信息；

所述选线模块根据选线单元的零序电流变化选出故障回路，同时把各种故障信息向运算模块发送，并存储各种故障信息；

所述运算模块根据主测、主控模块和选线模块发送过来的信息进行运算处理，选出故障回路，实现段内故障闭锁，使本段母线回路没有故障则消弧消谐选线综合装置不动作，并发出指令控制真空接触器KA、KB、KC、KD正确动作；同时把故障信息发送到LCD屏显示界面显示，并同时通过485接口发送到电网主站.

所述控制器执行如下消弧、消谐步骤：

1)、实时检测电压互感器的电压，一次消谐器投入运行，二次消谐电阻也通过继电器投入运行，并同时检测各馈线的零序电流，选出故障回路；

2)、迅速判别并延时15-30毫秒指令故障相的真空接触器合闸；

3)、如15-30毫秒内电压恢复正常，不发动作指令；

4)、如15-30毫秒电压不恢复正常，发动作指令，将高能限压器投入；同时吸收谐振能量；

5)、指令和限压器并联的真空接触器合闸，将限压器短接，故障相变为金属接地，电压为零，弧光熄灭。

所述控制器执行如下选线步骤：

1)、对各馈线电流作同时的一次性比较，比较后取出电流较大的三条线路；

2)、再进行相位比较，找出与非故障回路相反的电流回路，即是故障电路。

本发明的控制器通过“群体比幅比相”选出故障回路，并同电压互感器(简称TV)的电压变化来控制装置可靠动作，而不是只要检测到TV的电压变化就驱动装置动作，这样就避免了在同一电位的多台装置都动作现象(多台装置同时动作会使电网系统出现人为故障，和无法排除故障)。实现“段内故障闭锁”，仅仅是哪一段出现接地故障就动作那一段的消弧消谐选线综合装置，具体工作原理如下：

本发明消弧原理：

装置投运后，控制器实时检测着TV的电压。当线路出现弧光接地时，各相电压和零序电压会不同程度地大幅升高，并同时检测各馈线的零序电流，选出故障回路(如果没有故障回路则说明故障回路在同电位的另外一段母线上)，控制器迅速判别并延时15-30毫秒指令故障相的真空接触器合闸。如15-30毫秒内电压恢复正常，说明电压升高是瞬间弧光闪络所致，装置不动作，以避免不必要的电压波动。如15-30毫秒电压不恢复正常，装置动作，将高能限压器投入。高能限压器设计的能容为线路总电容电流的300％，能很快吸收接地电弧的激励能量，减少系统震荡。限压器设计的开通电压为相电压的50％，能有效限制弧道的恢复电压，使电弧电流过零熄灭后不易重燃。此时故障相近似于金属接地(经低阻接地)，控制器检测后，指令和限压器并联的真空接触器KD合闸，将限压器短接，故障相变为金属接地，电压为零，弧光彻底熄灭。金属接地期间，弧道绝缘可以恢复，限压器可以散热。数秒钟后，KD分闸，将限压器再次投入，最后故障相接触器分闸，电网系统恢复正常。再次投入限压器是分两步恢复故障相电压，即先恢复50％，再全部恢复，这样做，可有效防止恢复电压冲击时弧道重燃。

本发明的消谐原理

当电网系统产生谐振时，配备的一次消谐器可阻止谐振，泄放谐振能量。同时，在电压较低的一相瞬间投入高能限压器(简称Rv)，降低三相对地电压，使电压互感器自动进入线性区域。限压器的投入，改变了零序回路的震荡参数，使谐振条件不复存在。二次方面，谐振接触器合闸，让大功率消谐电阻投入到TV开口三角，以吸收谐振能量。这样，无论出现的是工频谐振，还是高频或分频谐振，均能迅速消除。

本发明的选线原理

选线采用“群体比幅比相”的方法。装置投运后，各路馈线的零序电流信号即进入计算系统。出现故障时，馈线的电流会发生明显变化。控制器首先对各馈线电流作同时的一次性比较(不是传统产品的先后比较)，线路的远近其电流量会有差异，比较后取出较大的三条(投入限压器，会使故障回路的零序电流量发生突变，为电流幅值的比较提供了可靠的前提)。然后再进行相位比较，故障回路的电流方向和非故障回路相反。根据这样相位比较，再结合群体电流比幅的选线原则，选线的准确率和速度远高于同类产品。

本发明的有益效果：完全消除弧光接地和电网系统谐振，可靠地实现分段保护电网系统和设备。避免了现有的消弧消谐柜的在同一电位多台使用全部动作的弊端。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明电路结构示意图；

图2为本发明控制器结构原理框图；

图3为本发明应用示例图。

具体实施方式

参见图1，控制器1分别与真空接触器KA-KD输入端和电压互感器TV输出端相联接，高能限压器Rv和真空接触器KD并联接地；电压互感器TV与高压熔断器FU₂串联，经高压隔离开关QS接电网系统母线；电压互感器TV接地线与一次消谐器2串联接后接地；真空接触器KA-KC与高能限流熔断器FU₁串联，经高压隔离开关QS接电网系统母线。电压互感器TV开口三角还串联二次消谐器R_x。

高能限压器Rv主要用于吸收弧光接地时的激励能量和限制弧道恢复电压；

单相真空接触器KA-KD用于短接弧道和高能限压器；

限流熔断器FU₁用于防止短路事故的后备保护；

电压互感器TV用于监测各相对地电压和零序电压；

一次消谐器2和二次消谐电阻R_x用于消除谐振。

控制器1包括主测、主控模块11、选线模块13和运算模块12，选线模块13与选线单元联接，每个选线单元有8路线；运算模块12与LCD屏显示界面14交互联接，还分与真空接触器KA-KD、消弧、消谐控制器和报警器联接，以及通过485接口与电网主站联接。

主测、主控模块11根据电压互感器TV检测到的Ua，Ub，Uc，Ud电压变化，判断出各种故障并根据故障信息向运算模块12汇总信息；

选线模块13根据选线单元的零序电流变化选出故障回路，同时把各种故障信息向运算模块12发送，并存储各种故障信息；

运算模块12根据主测、主控模块11和选线模块13发送过来的信息进行运算处理，选出故障回路，实现段内故障闭锁，使本段母线回路没有故障则消弧消谐选线综合装置不动作，并发出指令控制真空接触器KA、KB、KC、KD正确动作；同时把故障信息发送到LCD屏显示界面14显示，并同时通过485接口发送到电网主站。

控制器1执行如下消弧、消谐步骤：

1)、实时检测电压互感器TV的电压，一次消谐器投入运行，二次消谐电阻也通过继电器投入运行，并同时检测各馈线的零序电流，选出故障回路；

2)、迅速判别并延时20毫秒指令故障相的真空接触器合闸；

3)、如20毫秒内电压恢复正常，不发动作指令；

4)、如20毫秒电压不恢复正常，发动作指令，将高能限压器Rv投入；同时吸收谐振能量；

5)、指令和高能限压器Rv并联的真空接触器KD合闸，将限压器短接，故障相变为金属接地，电压为零，弧光熄灭。

控制器1执行如下选线步骤：

1)、对各馈线电流作同时的一次性比较，比较后取出电流较大的三条线路；

2)、再进行相位比较，找出与非故障回路相反的电流回路，即是故障电路。

本发明的应用示例见图3。图3中虚线框内为本发明装置。

Claims (5)

1.用于电网的消弧消谐选线综合装置，包括高能限压器、真空接触器、限流熔断器、控制器和电压互感器，其特征在于所述控制器分别与真空接触器和电压互感器相联接，高能限压器Rv和真空接触器KD并联后接地；电压互感器与高压熔断器串联，经高压隔离开关接电网系统母线；电压互感器的接地线与一次消谐器串联后接地；真空接触器KA-KC与高能限流熔断器串联，经高压隔离开关接电网系统母线。

2.根据权利要求1所述的用于电网的消弧消谐选线综合装置，其特征在于所述电压互感器开口三角还串联二次消谐器。

3.根据权利要求1所述的用于电网的消弧消谐选线综合装置，其特征在于所述控制器包括主测、主控模块、选线模块和运算模块，所述选线模块与选线单元联接；所述运算模块分别与真空接触器、LCD屏显示界面、消弧、消谐控制器联接；

所述主测、主控模块根据电压互感器检测到的Ua，Ub，Uc，Ud电压变化，判断出各种故障并根据故障信息向运算模块汇总信息；

所述选线模块根据选线单元的零序电流变化选出故障回路，同时把各种故障信息向运算模块发送，并存储各种故障信息；

所述运算模块根据主测、主控模块和选线模块发送过来的信息进行运算处理，选出故障回路，实现段内故障闭锁，使本段母线回路没有故障则消弧消谐选线综合装置不动作，并发出指令控制真空接触器KA、KB、KC、KD正确动作；同时把故障信息发送到LCD屏显示界面显示，并同时通过485接口发送到电网主站。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于电网的消弧消谐选线综合装置，其特征在于所述控制器执行如下消弧、消谐步骤：

1)、实时检测电压互感器的电压，一次消谐器投入运行，二次消谐电阻也通过继电器投入运行，并同时检测各馈线的零序电流，选出故障回路；

2)、迅速判别并延时15-30毫秒指令故障相的真空接触器合闸；

3)、如15-30毫秒内电压恢复正常，不发动作指令；

4)、如15-30毫秒电压不恢复正常，发动作指令，将高能限压器投入；同时吸收谐振能量；

5)、指令和限压器并联的真空接触器合闸，将限压器短接，故障相变为金属接地，电压为零，弧光熄灭。

5.根据权利要求1-3任一项所述的用于电网的消弧消谐选线综合装置，其特征在于所述控制器执行如下选线步骤：

1)、对各馈线电流作同时的一次性比较，比较后取出电流较大的三条线路；

2)、再进行相位比较，找出与非故障回路相反的电流回路，即是故障电路。

Images