CN103683225A - 核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核电站设计技术，具体涉及一种核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法。该方法在中低压配电变压器中性点与接地系统的连接线上装设的接地保护继电器，所述的接地保护继电器为两段式漏电继电器，第一阶段漏电实现报警功能，在全供电范围内起防接地电弧火灾作用，第二阶段接地故障作用于跳闸，实现对整个低压配电系统的接地故障保护；在配电系统内设置级联配合的剩余电流动作保护器，从主干馈线回路配备防电弧火灾保护到末端回路配备防人身电击保护，多层后备。本发明在核电站低压配电系统的全供电范围内解决了防接地电弧火灾和防间接接触电击，行之有效的保障了低压配电系统的安全性。

Description

核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法
技术领域
本发明属于核电站设计技术，具体涉及一种核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法。
背景技术
低压配电系统的接地故障保护设计是很复杂的系统工程，其设计的目标是解决两方面的防范：
其一，防人身电击；当电气装置因绝缘破损发生接地故障时，原本不带电的电气设备外露导电部分将因此带对地故障电压，从而使人员遭受电击，接地故障引起的间接接触电击事故是最常见多发的电击事故。
其二，防电气火灾；就电气灾害而言，接地故障引起的电弧、电火花也是最常见多发的电气火灾起火源，远较带电导体间的短路，诸如相间短路、单相短路具有更大的危险性。
两方面的防范需贯穿整个供电系统，整体规划，合理配置。其实施首先需处理两个接地问题：一个是系统内电源端带电导体的接地；另一个是负荷端电气装置外露导电部分的接地。前者指变压器、发电机等中性点的接地，称作系统接地；后者指电气装置内电气设备金属外壳、布线金属管槽等外露导电部分的接地，称作保护接地。包含两个含义：一是指电气回路或电气设备外壳与大地的连接，既然与大地连接，对接地电阻有要求；另一是指需接地部分与替代大地的某一导体相连接，这时以该导体的电位为参考电位而不是以大地的电位为参考电位，即等电位连接。这两者往往是结合实施的。
目前，工业与民用低压配电接地故障保护设计中，虽考虑了接地和加装剩余电流动作保护器（RCD），但缺乏系统整体性，实施方案在完整性和灵敏度方面都未有预期的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法，充分考虑了系统接地和保护接地的要求，在全厂接地系统整体基础上，进行了合理的配置，实施全供电范围内的接地故障保护。
本发明的技术方案如下：一种核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法，包括在中低压配电变压器中性点与接地系统的连接线上装设的接地保护继电器，所述的接地保护继电器为两段式漏电故障继电器，两段式漏电故障继电器分别与主控室控制机柜和6.6kV中压开关相连接，第一阶段漏电实现报警功能，在全供电范围内起防接地电弧火灾作用，第二阶段接地故障作用于跳闸，实现对整个低压配电系统的接地故障保护；在配电系统内设置级联配合的剩余电流动作保护器，从主干馈线回路配备防电弧火灾保护到末端回路配备防人身电击保护，多层后备。
进一步，如上所述的核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法，其中，在变压器中性点与接地系统的连接线上设置电流互感器，电流互感器的信号作用于所述的接地保护继电器。
进一步，如上所述的核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法，其中，所述的级联配合的剩余电流动作保护器采用三级配合，第一级为末端回路上安装的普通型瞬动剩余电流动作保护器，实现对人身的触电防护；第二级为对动力配电中心的馈线回路安装的选择型剩余电流动作保护器，带一定的动作时限，实现对电气火灾发生的防范；第三级为取自变压器中性点与接地系统的连接线上的电流互感器的剩余电流信号的剩余电流动作保护器设置，通过接地保护继电器以固定延时作用于报警，在发出报警信号后有足够的时间查出故障回路，切断回路电源。
进一步，如上所述的核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法，其中，所述的变压器为D,yn11干式配电变压器。
本发明的有益效果如下：
本发明采用在变压器中性点与接地系统的连接线上设置高灵敏度的接地故障继电器，低压配电系统接地故障保护信号来源于装设于中性点与接地系统的连接线上的电流互感器，其剩余电流保护所检测的是三相电流加中性线电流的相量和，其实施方案简单、可行。接地故障电流返回电源一是经PE线，另一是经大地。变压器所供电范围内任一处发生的接地故障电流都可以被检测出来，再通过已配套的继电器就可以作用于跳闸或报警。这种互感器尺寸不大，安装简便，且其变比很小，动作灵敏度很高，可在全供电范围内起防接地电弧火灾的作用。而工业与民用配电设计中，是在变压器出线上装用带接地故障保护功能的大额定电流框架式断路器，其整定电流至少为断路器额定电流的20%，这个动作电流值很大，对防电击和防接地电弧火灾几乎不起作用，它的作用是在发生接地故障时提高PE线路绝缘的过电流防护的灵敏度。其需在相线和中性线上装设电流互感器，取其二次回路并联来实现剩余电流的检测，由于该电流互感器有很大的变比，置于断路器内的接地故障保护是难以提高其保护灵敏度的。
其次，本发明采用级联配合的剩余电流动作保护器（RCD），防人身触电的瞬动，防电气火灾的动作延时，构成整体级联配合，实现了防间接接触电击和防接地电弧火灾保护和多层后备防护。
附图说明
图1为本发明的核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护配置图；
图2为本发明的保护配置详解示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例
在本发明实施例中，如图1所示，本发明的低压配电系统全供电范围接地故障设计包括：
在变压器中性点与接地系统的连接线上设置电流互感器，配置高灵敏度的接地故障继电器。
如图2所示，核电站低压配电系统接地故障保护仅在变压器中性点与接地系统的连接线上设置电流互感器001TI，001TI选用常规的电流互感器，没有特殊的技术要求，例如：LMZJ1-0.66500/5A，电流互感器001TI信号作用于高灵敏度的接地故障继电器001XI，其剩余电流保护所检测的是三相电流加中性线电流的相量和，即IPE=IU+IV+IW+IN（中性线不配出时IPE=IU+IV+IW），其实施方案简单、可行。接地故障电流返回电源一是经PE线，另一是经大地。将电流互感器001TI安装于图2所示位置，变压器所供电范围内任一处发生的接地故障电流都可以被检测出来，再通过已配套的继电器001XI就可以作用于跳闸或报警。这种互感器尺寸不大，安装简便，且其变比很小，动作灵敏度很高，可在全供电范围内起防接地电弧火灾的作用。
配置的接地故障继电器001XI，为两段式漏电故障继电器，例如：LEG-173LS。两段式漏电故障继电器001XI实现向主控室DCS报警和6.6kV中压开关跳闸。001XI与主控室DCS机柜有控制电缆连接，与6.6kV中压开关亦有控制电缆连接。第一阶段漏电实现报警功能，输出对象是主控室DCS机柜，在全供电范围内起防接地电弧火灾作用，其实质意义上是配置整个低压配电系统的总的剩余电流保护。第二阶段接地故障作用于跳闸，输出对象是6.6kV中压开关，实现对整个低压配电系统的接地故障保护，其实质意义是配置零序电流保护。两种方式使整个低压配电系统的接地故障保护完整、合理，实施有效。具体的方式是：两段式漏电故障继电器001XI采集电流信号，电流值在第一阈值（较小）时，发信号向主控室DCS报警，电流值在第二阈值（较大）时，发信号跳闸6.6kV中压开关，实现保护功能。所述的阈值是采集的电流，是个电流值。
如图1所示，本发明对低压馈线回路配置了防电弧火灾的接地故障保护，在馈线末端的照明箱出线上配置了防人身触电的漏电保护，形成了剩余电流保护的级联配合。剩余电流动作保护器（RCD）的级差配合原则如下：
第一级为末端回路（照明箱）上安装的30mA的普通型瞬动RCD，采用带漏电附件的微型断路器，实现对人身的触电防护；第二级为对配电箱等动力配电中心的馈线回路加装300mA（或依据要求不同值）的选择型RCD，采用漏电继电器，整定值为300mA；例如RESYS M40，带一定的动作时限，漏电保护信号作用于跳本回路的低压开关，实现对电气火灾发生的防范。这样，两级RCD在动作时间和电流上都满足了选择性要求。第二级RCD的作用是作为第一级RCD防间接接触电击和防接地电弧火灾的后备防护。这也有效的切断了电源以防止爬电接地故障引发的多种接地电弧火灾。第三级的RCD设置即取自变压器中性点与接地系统的连接线上的电流互感器001TI的剩余电流信号，通过专门的接地故障保护继电器以固定延时作用于报警，在发出报警信号后有足够的时间查出故障回路，切断回路电源。
通过合理配置RCD，实现了防间接接触电击和防接地电弧火灾保护和多层后备防护。
诚如规范所述，接地故障保护为防间接接触电击和防接地电弧火灾保护，其基础是全厂接地，包括接地与等电位连接两方面含义下的间接防护，本发明的核电站低压配电系统全供电范围接地故障设计正是基于核电站的全厂接地的基础上，在这个平台上的实施此发明，配置高灵敏度的接地故障保护，实现了防间接接触电击和防接地电弧火灾保护，又有效的兼顾了供电可靠与用电安全的平衡性。为提高核电站低压配电系统的安全性提供了有效的解决办法。
显然，本领域的技术人员可以对本发明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同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法，其特征在于：包括在中低压配电变压器中性点与接地系统的连接线上装设的接地保护继电器，所述的接地保护继电器为两段式漏电故障继电器，两段式漏电故障继电器分别与主控室控制机柜和6.6kV中压开关相连接，第一阶段漏电实现报警功能，在全供电范围内起防接地电弧火灾作用，第二阶段接地故障作用于跳闸，实现对整个低压配电系统的接地故障保护；在配电系统内设置级联配合的剩余电流动作保护器，从主干馈线回路配备防电弧火灾保护到末端回路配备防人身电击保护，多层后备。
2.如权利要求1所述的核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法，其特征在于：在变压器中性点与接地系统的连接线上设置电流互感器，电流互感器的信号作用于所述的接地保护继电器。
3.如权利要求2所述的核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法，其特征在于：所述的级联配合的剩余电流动作保护器采用三级配合，第一级为末端回路上安装的普通型瞬动剩余电流动作保护器，实现对人身的触电防护；第二级为对动力配电中心的馈线回路安装的选择型剩余电流动作保护器，带一定的动作时限，实现对电气火灾发生的防范；第三级为取自变压器中性点与接地系统的连接线上的电流互感器的剩余电流信号的剩余电流动作保护器设置，通过接地保护继电器以固定延时作用于报警，在发出报警信号后有足够的时间查出故障回路，切断回路电源。
4.如权利要求1或2或3所述的核电站低压配电系统全供电范围接地故障保护方法，其特征在于：所述的变压器为D,yn11干式配电变压器。
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