CN103050960B - 脉选线圈补偿和故障处理装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉选线圈补偿和故障处理装置及其工作方法。装置包括支路(2)上的零序电流互感器(3)，母线(1)与地间跨接的电压互感器(5)、接地变压器和真空接触器(9)，其中的接地变压器的中性点与地间串接有可控硅(7)，特别是接地变压器为脉冲式接地变压器(6)，其中性点与地间串接有脉冲式直流偏磁消弧线圈(8)，线圈(8)的控制端与控制器(14)的输出端电连接；方法为若单相接地故障为瞬时性接地故障或弧光接地故障，则同时启动故障相的真空接触器闭合和脉冲式直流偏磁消弧线圈工作1～10s后，先将真空接触器断开，再于接地故障消除后使脉冲式直流偏磁消弧线圈退出工作。它可广泛地用于3～66KV中性点不直接接地的系统中。

Description

脉选线圈补偿和故障处理装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种线圈补偿和故障处理装置及工作方法，尤其是一种脉选线圈补偿和故障处理装置及其工作方法。

背景技术

在我国的3～66KV中性点不直接接地的系统中，单相接地故障是一种常见的故障。当发生单相接地故障时，由于系统三相线电压仍保持平衡，所以供电系统仍可以正常地工作。根据电力系统安全运行的相关规定，中性点不直接接地系统发生单相接地故障时，系统最长可以供电两个小时，所以在此期间内应尽快地查出故障点并对其进行妥善处理。为此，人们在该系统中配置了由脉冲电流选线部件和触点消弧部件或消弧线圈补偿部件组成的单相接地故障排查和处理装置；其中的脉冲电流选线部件主要由支路上安装的零序电流互感器、连接有支路的母线与地之间跨接的电压互感器和接地变压器，以及控制器组成，其中，接地变压器的中性点与地之间串接有可控硅，触点消弧部件或消弧线圈补偿部件主要由其控制端与控制器电连接的真空接触器或消弧线圈组成。当系统中发生单相接地故障时，先由脉冲电流选线部件判查出发生接地故障的支路及其中的相，再由控制器启动对应相的真空接触器闭合或消弧线圈投入工作。但是，无论是采用真空接触器闭合，还是将消弧线圈投入工作，均存在着不足之处，首先，采用真空接触器闭合方案虽可使故障相变为金属性接地，直接旁路掉了接地电容电流，保护了故障支路特别是电缆支路的安全，却对于瞬时性的接地故障，当真空接触器断开的瞬间，极易引起操作过电压，使故障点再次被击穿而导致故障的进一步扩大；其次，将消弧线圈投入工作方案既对瞬时性接地故障产生的瞬态电流不能快速地消除而易造成故障的扩大，其缘由为消弧线圈前期的暂态过程较长，不能快速地进行消弧补偿，又不能有效准确地补偿弧光接地故障时产生的高频接地电容电流，其补偿的效果较差，还不能对永久性的接地故障进行全补偿，致使其故障点有恒定残流流过，尤为对于电缆支路，其长期运行会对故障电缆造成伤害，甚至引发相间短路事故；再次，基于可能长达两小时补偿时间的考虑，脉冲电流选线部件中的接地变压器和消弧线圈补偿部件中的消弧线圈均按照连续两小时的长期工作时间来设计和制造的，使其线圈和铁心的体积均过于偏大，导致了原材料铜和铁的使用量较多，致使制造成本难以降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种补偿全面、原材料铜和铁使用量较少的脉选线圈补偿和故障处理装置。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述脉选线圈补偿和故障处理装置的工作方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：脉选线圈补偿和故障处理装置包括支路上的零序电流互感器，连接有支路的母线与地之间跨接的电压互感器、接地变压器和真空接触器，其中，零序电流互感器、电压互感器的二次侧与控制器的输入端电连接，接地变压器的中性点与地之间串接有可控硅，控制器的输出端分别与可控硅的门极、真空接触器的控制端电连接，特别是，

所述接地变压器为脉冲式接地变压器；

所述脉冲式接地变压器的中性点与地之间串接有脉冲式直流偏磁消弧线圈；

所述脉冲式直流偏磁消弧线圈的控制端与控制器的输出端电连接。

作为脉选线圈补偿和故障处理装置的进一步改进，所述的电压互感器与母线之间串接有第一熔丝和第一隔离开关；所述的脉冲式接地变压器与母线之间串接有第二熔丝和第一隔离开关；所述的真空接触器与母线之间串接有第三熔丝和第二隔离开关；所述的控制器为微型计算机，或单片机，或数字信号处理器。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述脉选线圈补偿和故障处理装置的工作方法由脉冲选线和故障处理组成，特别是，

若单相接地故障为瞬时性接地故障或弧光接地故障，则同时启动故障相的真空接触器闭合和脉冲式直流偏磁消弧线圈工作1～10s后，先将真空接触器断开，再于接地故障消除后使脉冲式直流偏磁消弧线圈退出工作。

相对于现有技术的有益效果是，其一，采用在支路上设置零序电流互感器，连接有支路的母线与地之间跨接有电压互感器、接地变压器和真空接触器，其中，零序电流互感器、电压互感器的二次侧与控制器的输入端电连接，接地变压器的中性点与地之间串接有可控硅，控制器的输出端分别与可控硅的门极、真空接触器的控制端电连接的基础上，再使用接地变压器为脉冲式接地变压器，并使脉冲式接地变压器的中性点与地之间串接有脉冲式直流偏磁消弧线圈，同时使脉冲式直流偏磁消弧线圈的控制端与控制器的输出端电连接的技术方案，使其可根据单相接地故障的性质，将真空接触器和脉冲式直流偏磁消弧线圈进行优化配置，提高了故障处理的可靠性和安全性。它对于单相瞬时性接地故障或弧光接地故障，在完成选线后迅速启动真空接触器闭合和脉冲式直流偏磁消弧线圈工作，用真空接触器来旁路瞬态、高频接地电容电流和脉冲式直流偏磁消弧线圈产生的暂态电感电流，当脉冲式直流偏磁消弧线圈稳定工作并实现补偿后，切除真空接触器，待故障消除后再退出脉冲式直流偏磁消弧线圈；由于有脉冲式直流偏磁消弧线圈来限制真空接触器开断引起的操作过电压，所以对于瞬时性接地故障或弧光接地故障，这种组合式的结构克服了传统的真空接触器或消弧线圈单独应用时的缺陷，更加有利于故障的消除，使装置的可靠性大大地提高了。对于单相永久性接地故障，在完成选线后迅速启动真空接触器闭合，用真空接触器来直接旁路掉接地电容电流，从而很好地保护了故障支路特别是电缆支路的安全，保证了系统的安全运行。其二，因接地变压器为脉冲式接地变压器，消弧线圈为脉冲式直流偏磁消弧线圈，从而不仅使其满足了系统运行的要求，还大大地减小了体积，节省了大量的原材料铜和铁，极大地降低了制造成本，取得了良好的经济和社会效益。其三，工作方法科学、有效，针对不同的单相接地故障，采用不同的工作方式，来使真空接触器和脉冲式直流偏磁消弧线圈互相配合，互相保护，使装置的可靠性和安全性获得了极大的提高。

作为有益效果的进一步体现，一是电压互感器与母线之间优选串接有第一熔丝和第一隔离开关，脉冲式接地变压器与母线之间优选串接有第二熔丝和第一隔离开关，真空接触器与母线之间优选串接有第三熔丝和第二隔离开关，均利于对电压互感器、脉冲式接地变压器和真空接触器进行有效地保护和便于对其进行日常维护；二是控制器优选为微型计算机，或单片机，或数字信号处理器，除易于编程外，还具有通用性、用户界面好的特点。

附图说明

下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。

图1是本发明的一种基本结构示意图。

具体实施方式

参见图1，脉选线圈补偿和故障处理装置的构成如下：与母线1电连接的每条支路2上均置有零序电流互感器3，零序电流互感器3的二次侧与控制器14的输入端电连接。连接有支路2的母线1与地之间依次串接有第二隔离开关13、第三熔丝11和真空接触器9，其中，真空接触器9的控制端与控制器14的输出端电连接。母线1与地之间还依次串接有第一隔离开关12、第二熔丝10、脉冲式接地变压器6和可控硅7及脉冲式直流偏磁消弧线圈8；其中，可控硅7的阳极和阴极分别与脉冲式接地变压器6的中性点和地电连接，脉冲式直流偏磁消弧线圈8串接于脉冲式接地变压器6的中性点与地之间，可控硅7的门极、脉冲式直流偏磁消弧线圈8的控制端均与控制器14的输出端电连接。第一隔离开关12和第二熔丝10的接点与地之间还跨接有第一熔丝4和电压互感器5，其中，电压互感器5的二次侧与控制器14的输入端电连接。控制器14为单片机。

本装置在电力系统正常运行时，装置中的脉冲式接地变压器6处于空载运行方式，其中性点电压为零或为一个很小的值，脉冲式直流偏磁消弧线圈8和可控硅7不动作。当系统发生单相接地故障时，脉冲式接地变压器6的中性点电压升高为相电压，此时的电压互感器5将输出一个比较大的发生单相接地故障的零序电压送往控制器14，由控制器14迅速触发可控硅7导通，把中性点不直接接地系统瞬时性的变为中性点直接接地系统，在故障支路和中性点之间形成了一个可控的脉冲电流，使装置快速地完成了选线并判断出故障的性质。当系统发生的单相接地故障为瞬时性接地故障或弧光接地故障时，控制器14同时启动故障相的真空接触器9闭合和脉冲式直流偏磁消弧线圈8工作1s(可为1～10s)后，先将真空接触器9断开，再于接地故障消除后使脉冲式直流偏磁消弧线圈8退出工作；脉冲式接地变压器6又恢复为空载运行方式。当系统发生的单相接地故障为永久性接地故障时，控制器14仅启动真空接触器9闭合，脉冲式直流偏磁消弧线圈8不工作，脉冲式接地变压器6仍为空载运行方式。

显然，本领域的技术人员可以对本发明的脉选线圈补偿和故障处理装置及其工作方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种脉选线圈补偿和故障处理装置，包括支路(2)上的零序电流互感器(3)，连接有支路(2)的母线(1)与地之间跨接的电压互感器(5)、接地变压器和真空接触器(9)，其中，零序电流互感器(3)、电压互感器(5)的二次侧与控制器(14)的输入端电连接，接地变压器的中性点与地之间串接有可控硅(7)，控制器(14)的输出端分别与可控硅(7)的门极、真空接触器(9)的控制端电连接，其特征在于：

所述接地变压器为脉冲式接地变压器(6)；

所述脉冲式接地变压器(6)的中性点与地之间串接有脉冲式直流偏磁消弧线圈(8)；

所述脉冲式直流偏磁消弧线圈(8)与所述可控硅(7)并联连接，其控制端与控制器(14)的输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的脉选线圈补偿和故障处理装置，其特征是电压互感器(5)与母线(1)之间串接有第一熔丝(4)和第一隔离开关(12)。

3.根据权利要求1所述的脉选线圈补偿和故障处理装置，其特征是脉冲式接地变压器(6)与母线(1)之间串接有第二熔丝(10)和第一隔离开关(12)。

4.根据权利要求1所述的脉选线圈补偿和故障处理装置，其特征是真空接触器(9)与母线(1)之间串接有第三熔丝(11)和第二隔离开关(13)。

5.根据权利要求1所述的脉选线圈补偿和故障处理装置，其特征是控制器(14)为微型计算机，或单片机，或数字信号处理器。

6.一种权利要求1所述脉选线圈补偿和故障处理装置的工作方法，由脉冲选线和故障处理组成，其特征在于：

若单相接地故障为瞬时性接地故障或弧光接地故障，则同时启动故障相的真空接触器闭合和脉冲式直流偏磁消弧线圈工作1～10s后，先将真空接触器断开，再于接地故障消除后使脉冲式直流偏磁消弧线圈退出工作。