CN103595029A - 一种配网电网故障自适应的接地处理系统及方法 - Google Patents

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韩文
莫春恬
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Abstract

本发明公开了一种配网电网故障自适应的接地处理系统,所述配网电网包括母线,所述接地处理系统包括接地变压器、小电阻投放系统、消弧成套设备和主控系统,其中,所述消弧成套设备通过所述接地变压器与所述母线连接;所述小电阻投放系统包括小电阻和高压接触器,所述小电阻一端接地,另一端与所述高压接触器连接,所述高压接触器与所述接地变压器连接;所述主控系统用于控制所述消弧成套设备和所述高压接触器,本发明实施例还公开了一种配网电网故障自适应的接地处理方法。采用本发明,可智能区分瞬时接地和永久性接地故障,防止因瞬时性接地故障引起频繁跳闸,对永久性接地故障的线路迅速准确隔离,保障电网供电稳定。

Description

—种配网电网故障自适应的接地处理系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电网接地系统及方法,尤其涉及一种配网电网故障自适应的接地处理系统及方法。
背景技术
[0002] 在电力系统发展初期,容量较小,人们认为工频电压升高是绝缘故障的主要原因,同时,对电力设备耐受频繁过电流冲击的能力估计过高,所以,最初电力设备的中性点都采用直接接地方式运行。
[0003] 随着电力系统的发展与扩大,单相接地故障增多,线路断路器经常跳闸,造成频繁的停电事故,于是,遂将直接接地方式改为不接地方式运行。
[0004] 尔后,由于工业发展较快,使电力传输容量增大、距离延长,电压等级升高,电力系统的延伸范围进一步扩大。在这种情况下发生单相接地故障时,故障点的接地电弧不能自行熄灭,而且,因间歇电弧接地产生的过电压往往又使事故扩大,显著降低了电力系统的运行可靠性。为了解决系统中出现的这些问题,德国的彼得生(w.Petersen)教授在研究电弧接地过电压的基础上,先后提出了两种解决办法,即中性点经消弧线圈和经电阻接地。后来,在中压电网的发展过程中,逐渐形成了两类中性点接地方式,即小电流接地方式和大电流接地方式。前者包括中性点不接地、经消弧线圈或经高电阻接地;后者包括中性点直接接地、经低(中)电阻和低(中)电抗接地等。而单相接地电弧能否瞬间自行熄灭,是区分大、小电流接地方式的必要和充分条件。
[0005] 在上述接地方式中,前者以中性点经消弧线圈(谐振)接地为代表,后者以低电阻接地为代表。长期以来,两者互有优缺点,因此在不同的国家和地区均有了相当的发展。传统消弧线圈接地方式能自动消除瞬时性单相接地故障,具有减少跳闸次数、降低接地故障电流的优点,但由于不能切除非瞬时性单相接地故障,整个配电系统须承受较长时间(2小时)的工频过电压(线电压),因此对设备的绝缘水平要求高,这对配电系统设备(尤其对于某些进口设备,如电缆)是不利的;同时单相接地故障的长时间存在也不利于设备及人身安全。而且传统消弧线圈接地系统里面的故障选线,一直是一个技术难题,实际选线准确率很低。低阻接地方式可避免配电系统出现长时间工频过电压的问题,对设备绝缘要求相对较低,不足之处在于系统中任何单相接地故障都跳闸,导致跳闸率过高,降低了供电可靠性。
[0006] 因此,这两种接地方式都各有利弊,只能适用于一定的条件,迫切需要寻求一种更完善的新型接地方式。
发明内容
[0007] 本发明所要解决的技术问题在于,提供一种配网电网故障自适应的接地处理系统及方法,可智能区分瞬时接地和永久性接地故障并进行区别对待,防止因瞬时性接地故障引起频繁跳闸,对永久性接地故障的线路迅速准确隔离,保障电网供电稳定。
[0008] 为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种配网电网故障自适应的接地处理系统,所述配网电网包括母线,所述接地处理系统包括接地变压器、小电阻投放系统、消弧成套设备和主控系统,其中,所述消弧成套设备通过所述接地变压器与所述母线连接;所述小电阻投放系统包括小电阻和高压接触器,所述小电阻一端接地,另一端与所述高压接触器连接,所述高压接触器与所述接地变压器连接;所述主控系统用于控制所述消弧成套设备和所述高压接触器,当母线出现单相接地故障,所述消弧成套设备的接地补偿持续时间到达预先设定值时,接通所述高压接触器。
[0009] 作为上述方案的改进,所述消弧成套设备的电流补偿时间的预先设定值为3-lOs。
[0010] 作为上述方案的改进,所述消弧成套设备包括消弧线圈和就地控制柜,所述消弧线圈包括一次绕组和二次绕组,所述一次绕组一端与所述接地变压器连接,另一端接地;所述二次绕组与所述就地控制柜连接。
[0011] 作为上述方案的改进,所述接地处理系统还包括控制屏,所述控制屏用于显示所述接地处理系统的工作状态和接收操控指令。
[0012] 相应地,本发明还提供了一种配网电网故障自适应的接地处理方法,所述配网电网包括母线,所述接地处理方法包括以下步骤:
(1)将消弧成套设备通过接地变压器连入所述母线,当所述母线出现单相接地故障时,所述消弧成套设备自动对其进行电流补偿;
(2)当所述消弧成套设备的电流补偿时间达到预先设定值时,通过高压接触器将小电阻通过所述接地变压器连入所述母线,所述小电阻另一端接地。
[0013] 作为上述方案的改进,当所述小电阻连入所述母线后,所述消弧成套设备停止电流补偿。
[0014] 作为上述方案的改进,主控系统对所述消弧成套设备的电流补偿时间进行监测,当所述消弧成套设备的电流补偿时间达到预先设定值时,所述主控系统控制所述高压接触器接通。
[0015] 作为上述方案的改进,所述消弧成套设备的电流补偿时间的预先设定值为3-lOs。
[0016] 实施本发明,具有如下有益效果:
本发明通过消弧成套设备与小电阻并联为系统中性点提供接地,并且应用主控系统控制所述消弧成套设备和小电阻的切换,对接地持续时长进行判断,区分瞬间接地和永久性接地,采取不同的应对措施,避免了原来单一处理模式的弊端。既保证对永久性接地故障的迅速准确隔离,避免系统工频过压长期存在导致事故进一步扩大,又能对瞬时性接地故障进行精确补偿使其自行消失,无需跳闸,从而达到提高供电安全性和可靠性的目的。
[0017] 本发明消弧成套设备与并联小电阻的联合应用,缩短了系统接地时间,也降低了对电抗器热容量的要求,通过优化设计,成套设备体积大为减小,安装占地也大为减小(约为传统设备占地的一半),成本也得到降低,符合节约和环保的理念。
[0018] 本发明提出的一种配网电网故障自适应的接地处理系统及方法具有较强自我保护能力。在系统发生永久性接地故障过程中当投入小电阻后由于馈线开关拒动或其他原因造成故障线路不能断开时,本系统能够退出消弧成套设备的补偿,使其处于空载状态,不会损坏消弧成套设备。另外小电阻投放系统中的小电阻在系统正常运行时不投入系统,只在永久性接地故障时才短时间的投入,避免了现有小电阻接地系统里小电阻一直投入系统中,因为不平衡电流过大而出现电阻烧毁或因为故障线路开关拒动而出现电阻烧毁的问题。
附图说明
[0019] 图1是本发明一种配网电网故障自适应的接地处理系统的结构示意图;
图2是本发明一种配网电网故障自适应的接地处理方法的流程图。
具体实施方式
[0020] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0021] 如图1所示,本发明实施例提供了一种配网电网故障自适应的接地处理系统,所述配网电网包括母线I,所述接地处理系统包括接地变压器2、小电阻投放系统3、消弧成套设备4和主控系统(图中未画出),其中,所述消弧成套设备4通过所述接地变压器2与所述母线I连接;所述小电阻投放系统3包括小电阻5和高压接触器6,所述小电阻5 —端接地,另一端与所述高压接触器6连接,所述高压接触器6与所述接地变压器2连接;所述主控系统用于控制所述消弧成套设备4和所述高压接触器6,当母线I出现单相接地故障,所述消弧成套设备4的接地补偿持续时间到达预先设定值时,接通所述高压接触器6。
[0022] 其中,所述主控系统可以是简单的定时器也可以是PLC甚至是计算机系统,其主要功能是监测所述消弧成套设备4的接地补偿持续时间,当其达到预先设定值时,接通所述高压接触器6。同时基于对系统本身的保护,也可以设定所述高压接触器6接通一定时间后强制切断所述高压接触器6。
[0023] 其中,所述小电阻5为大功率的不锈钢合金电阻。
[0024] 优选地,所述消弧成套设备4的电流补偿时间的预先设定值为3-lOs。
[0025] 更优地,所述消弧成套设备4的电流补偿时间的预先设定值为10s。
[0026] 需要说明的是,所述电流补偿时间的长短影响所述消弧成套设备4的工作时间和电网的跳闸频率。考虑到在小电阻接地方式中,小电阻5允许运行时间也是10s,即系统短时承受工频电压升高时间也是10s,所以电流补偿时间设定为10s,则小电阻投放系统3的绝缘水平与小电阻接地系统相当。
[0027] 另外,根据数据统计,持续IOs的接地故障只占总接地次数的小部分。
[0028] 根据统计,2007年某地区45个变电站IOkv系统共接地1795次,持续时间达到IOS钟的为155次,只占8.6%。这也说明了选择IOs钟跳闸,可以避免大部分的瞬时故障引起的跳闸。
[0029] 综合上述考虑,所述消弧成套设备4的电流补偿时间的预先设定值以IOs为宜。同时,由于降低电流补偿时间的预先设定值可以有效保护所述消弧成套设备4,对于偏向节省成本和自身设备稳定的考虑,可以将电流补偿时间的预先设定值适当降低,又由于现有的馈线保护开关的动作延时为ls,因此电流补偿时间的预先设定值最低不应低于3s。
[0030] 优选地,所述消弧成套设备4包括消弧线圈7和就地控制柜8,所述消弧线圈7包括一次绕组9和二次绕组10,所述一次绕组9 一端与所述接地变压器2连接,另一端接地;所述二次绕组10与所述就地控制柜8连接。
[0031] 优选地,所述接地处理系统还包括控制屏11,所述控制屏11用于显示所述接地处理系统的工作状态和接收操控指令。
[0032] 本发明实施例通过消弧成套设备4与小电阻5并联为系统中性点提供接地,并且应用主控系统控制所述消弧成套设备4和小电阻5的切换,对接地持续时长进行判断,区分瞬间接地和永久性接地,采取不同的应对措施,避免了原来单一处理模式的弊端。既保证对永久性接地故障的迅速准确隔离,避免系统工频过压长期存在导致事故进一步扩大,又能对瞬时性接地故障进行精确补偿使其自行消失,无需跳闸,从而达到提高供电安全性和可靠性的目的。
[0033] 本发明消弧成套设备4与并联小电阻5的联合应用,缩短了系统接地时间,也降低了对电抗器热容量的要求,通过优化设计,成套设备体积大为减小,安装占地也大为减小(约为传统设备占地的一半),成本也得到降低,符合节约和环保的理念。
[0034] 如图2所示,本发明第二实施例提供了一种配网电网故障自适应的接地处理方法,所述配网电网包括母线1,所述接地处理方法包括以下步骤:
S001、将消弧成套设备4通过接地变压器2连入所述母线1,当所述母线I出现单相接地故障时,所述消弧成套设备4自动对其进行电流补偿;
需要说明的是,当配电网发生接地故障时,所述消弧成套设备4根据已测量的电网电容电流值计算出需要补偿的电感电流,然后控制所述消弧线圈7输出补偿电流。一般瞬时性接地故障由电感电流补偿后,电弧熄灭,接地故障自动消除恢复正常状态,从而避免了出现小电阻接地方式中每当接地故障立刻跳闸使得线路跳闸率高的情况。
[0035] S002、当所述消弧成套设备4的电流补偿时间达到预先设定值时,通过高压接触器6将小电阻5通过所述接地变压器2连入所述母线1,所述小电阻5另一端接地。
[0036] 需要说明的是,对于消弧成套设备4补偿较长时间后,接地故障仍然存在的,则认为系统发生了永久性接地故障,一般需停电处理。此时处理过程是当接地持续时间超过预先设定值后自动闭合高压接触器6以投入小电阻5,使馈线保护动作,依靠开关跳闸切除故障线路。当故障线路隔离后,系统恢复正常运行,主控系统自动断开退出小电阻5。小电阻5的投入实现了准确快速隔离故障线路,避免了故障扩大化。
[0037] 优选地,当所述小电阻5连入所述母线I后,所述消弧成套设备4停止电流补偿。
[0038] 优选地,主控系统对所述消弧成套设备4的电流补偿时间进行监测,当所述消弧成套设备4的电流补偿时间达到预先设定值时,所述主控系统控制所述高压接触器6接通。
[0039] 优选地,所述消弧成套设备4的电流补偿时间的预先设定值为3-lOs。
[0040] 更优地,所述消弧成套设备4的电流补偿时间的预先设定值为10s。
[0041] 本发明提出的一种配网电网故障自适应的接地处理系统及方法具有较强自我保护能力。在系统发生永久性接地故障过程中当投入小电阻5后由于馈线开关拒动或其他原因造成故障线路不能断开时,本系统能够退出消弧成套设备4的补偿,使其处于空载状态,不会损坏消弧成套设备4。另外小电阻投放系统3中的小电阻5在系统正常运行时不投入系统,只在永久性接地故障时才短时间的投入,避免了现有小电阻接地系统里小电阻5 —直投入系统中,因为不平衡电流过大而出现电阻烧毁或因为故障线路开关拒动而出现电阻烧毁的问题。
[0042] 以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种配网电网故障自适应的接地处理系统,所述配网电网包括母线,其特征在于, 所述接地处理系统包括接地变压器、小电阻投放系统、消弧成套设备和主控系统,其中, 所述消弧成套设备通过所述接地变压器与所述母线连接; 所述小电阻投放系统包括小电阻和高压接触器,所述小电阻一端接地,另一端与所述高压接触器连接,所述高压接触器与所述接地变压器连接; 所述主控系统用于控制所述消弧成套设备和所述高压接触器,当母线出现单相接地故障,所述消弧成套设备的接地补偿持续时间到达预先设定值时,接通所述高压接触器。
2.如权利要求1所述的配网电网故障自适应的接地处理系统,其特征在于,所述消弧成套设备的电流补偿时间的预先设定值为3-lOs。
3.如权利要求1所述的配网电网故障自适应的接地处理系统,其特征在于,所述消弧成套设备包括消弧线圈和就地控制柜,所述消弧线圈包括一次绕组和二次绕组,所述一次绕组一端与所述接地变压器连接,另一端接地;所述二次绕组与所述就地控制柜连接。
4.如权利要求1所述的配网电网故障自适应的接地处理系统,其特征在于,所述接地处理系统还包括控制屏,所述控制屏用于显示所述接地处理系统的工作状态和接收操控指令。
5.一种配网电网故障自适应的接地处理方法,所述配网电网包括母线,其特征在于,包括以下步骤: 将消弧成套设备通过接地变压器连入所述母线,当所述母线出现单相接地故障时,所述消弧成套设备自动对其进行电流补偿; 当所述消弧成套设备的电流补偿时间达到预先设定值时,通过高压接触器将小电阻通过所述接地变压器连入所述母线,所述小电阻另一端接地。
6.如权利要求5所述的配网电网故障自适应的接地处理方法,其特征在于,主控系统对所述消弧成套设备的电流补偿时间进行监测,当所述消弧成套设备的电流补偿时间达到预先设定值时,所述主控系统控制所述高压接触器接通。
7.如权利要求5所述的配网电网故障自适应的接地处理方法,其特征在于,当所述小电阻连入所述母线后,所述消弧成套设备停止电流补偿。
8.如权利要求5所述的配网电网故障自适应的接地处理方法,其特征在于,所述消弧成套设备的电流补偿时间的预先设定值为3-lOs。
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