CN104518506A - 可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，由高压隔离开关、高压限流熔断器、三相电压互感器、三相过电压保护器、高压真空接触器、智能控制器、阻尼元件、进线零序电流互感器、机端零序电流互感器、接地电流互感器构成。本发明可区分站内和站外以及电机定子弧光接地，与现有消弧装置相比，解决了无法判断配电系统站内还是站外发生弧光接地以及电机定子接地的问题，并且动作之后能准确记录系统电容电流，为事故分析提供数据。

Description

可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置

技术领域

本发明涉及消弧装置领域，具体是一种可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置。

背景技术

中性点非直接接地系统，形成弧光接地过电压的基础是间歇性电弧。当中性点非直接接地系统发生单相间歇性弧光接地（以下简称“弧光接地” ）故障时，由于电弧多次不断的熄灭和重燃，导致系统对地电容上的电荷多次不断的积累和重新再分配，在非故障相的电感--电容回路上引起高频振荡过电压。对于架空线路，过电压幅值一般可达3.1～3.5倍相电压。以电缆线路为主的供电网绝缘击穿或电弧高频电流过零点电弧熄灭的可能性大大提高，电缆线路弧光接地时，非故障相的过电压可达4～71倍。

高幅值的过电压加剧了电缆等固体绝缘的积累性破坏，同时弧光接地过电压还将导致烧电压互感器或保险熔断，更为严重的将导致避雷器爆炸。

解决弧光接地问题过去采用的是改变系统中性点接地方式，利用小电阻接地，牺牲供电可靠性来解决弧光接地。后来发展为采用消弧线圈原理，利用电感和电容的电压电流特性不同，采用电感电流来补偿电容电流。由于弧光接地为高频量，所以按工频设计的消弧线圈无法补偿高频电流，相反由于线圈的接入还将产生许多副作用，比如：选线不准，容易产生谐振，传递过电压等等。

现有技术中，采用比较多的消除弧光接地产品还是消弧及过电压保护装置（消弧柜）。如图1所示，装置主要由三相过电压保护器TBP、可分相控制的高压真空接触器JZ（JZa、JZb、JZc）、控制器KZ、高压限流熔断器FU1及带有辅助二次绕组的三相电压互感器PT等组成。一旦系统发生单相弧光接地，控制器KZ仅对电压型号进行采集判断，立即判别故障类型和相别并向故障相的真空接触器发出动作指令，高压真空接触器JZ快速将弧光接地相转变为金属接地。

现有技术仅采用电压判据的消弧柜，其动作过程是：当装置检测到弧光接地（站内和站外）时，消弧柜均动作，控制器快速将对应相的高压真空接触器合闸，将弧光接地转化为金属接地。分析图1上站内A和站外B点发生弧光接地时的情况，从图1可以看出，在A点和B点发生接地时，电压信号完全相同，再从图2可以看出，整个控制器没有电流采集元件，对于仅用电压信号做为判据的消弧装置来说，不管A点还是B点发生弧光接地装置均会动作。

如果在站内的A点发生弧光接地，消弧柜属于正常动作。但B点为站外设备，假如B点发生弧光接地，消弧柜采集的电压与站内A点接地信号完全相同，仅通过电压信号的消弧柜此时也动作，消弧装置动作后，那么将站外接地点引入站内，扩大了事故范围。

对于电机（发电机或电动机）定子接地，从图1可看出，接地点为C点，仅靠电压信号无法判断出A点接地还是定子C点接地， 定子C点接地消弧柜也动作，消弧柜动作后将系统通过接地点D接地，此时定子C点和D点为不等电位接地，造成很大短路电流，损坏发电机定子。

因此，现有产品存在的不足之处有：1、现有的消弧柜仅通过判断Ua、Ub、Uc、U0，从这四个参数来看，只要为同一个供电系统，任何一相发生单相接地，整个系统以上四个参数特征完全相同，整个系统所有的消弧柜均动作，这样不仅无法起到消弧作用，反而将事故扩大。2、该装置仅仅是通过系统电压来判断是不是弧光接地，因此对有同一个供电系统发生弧光接地无法区分出来站外还是站内接地，比如某个配电站安装消弧柜了，该消弧柜设计的目的是保护自己站内发生弧光接地时能可靠动作，当系统外发生弧光接地时消弧柜不应该动作，但由于仅判断电压信号，站内站外接地电压信号完全相同，因此无法区分出来站外还是站内，装置如果动作将造成事故扩大化。电机定子接地消弧柜同样不能动作，如果动作造成的危害很大。

发明内容    本发明的目的是提供一种可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，以解决现有技术消弧柜无法区分站内外以及定子弧光接地的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，其特征在于：包括高压隔离开关BD、高压限流熔断器FU1和FU2、三相电压互感器PT、过电压保护器TGB、高压真空接触器JZ、智能控制器TXK、阻尼元件FZ、进线零序电流互感器CT1、电机出口端零序电流互感器CT2、接地电流互感器CT3，所述进线零序电流互感器CT1由站外引入站内并接入三相母线排的三相母线电缆穿过，所述电机出口零序电流互感器CT2由电机出口接入三相母线排的三相母线电缆穿过，所述高压隔离开关BD的电源端与三相母线排相连，所述高压隔离开关BD的负荷端分别与三相过电压保护器TGB电源端、高压限流熔断器FU1一端、高压限流熔断器FU2一端连接，三相过电压保护器TGB接地端接地，高压限流熔断器FU1另一端与高压真空接触器JZ电源端连接，高压限流熔断器FU2另一端与三相电压互感器PT高压侧连接，所述阻尼元件FZ一端接地，阻尼元件FZ另一端通过穿过接地电流互感器CT3的连接导线与高压真空接触器JZ接地端连接，高压真空接触器JZ中控制线圈接入智能控制器的输出端，三相电压互感器PT的信号输出端与智能控制器TXK的输入端连接，所述进线零序电流互感器CT1、电机出口端零序电流互感器CT2、接地电流互感器CT3的信号输出端亦分别与智能控制器的输入端连接。

所述的可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，其特征在于：所述高压隔离开关BD为常开结构的高压隔离开关，装置运行时投入。

所述的可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，其特征在于：所述高压真空接触器JZ为分相控制常开结构的高压真空接触器。

所述的可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，其特征在于：所述智能控制器TXK由信号处理单元、逻辑运算单元、执行单元构成，所述三相电压互感器PT、进线零序电流互感器CT1、电机出口端零序电流互感器CT2、接地电流互感器CT3的信号输出端分别与智能控制器中信号处理单元的输入端连接，信号处理单元的输出端与逻辑运算单元的输入端连接，逻辑运算单元的输出端与执行单元的输入端连接，执行单元的输出端与高压真空接触器JZ中控制线圈连接，所述执行单元为三相可分相操作的真空接触器，当逻辑单元判断系统满足某相弧光接地条件时，发命令控制对应相的真空接触器闭合。

所述的可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，其特征在于：所述智能控制器中，信号处理单元、逻辑运算单元分别由DSP微处理器构建而成。

本发明通过进线零序电流互感器采集进线零序电流I01，通过电机出口端零序电流互感器CT2采集电机定子接地零序电流I02，通过三相电压互感器检测三相电压Ua、 Ub、 Uc和零序电压U0，智能控制器根据站内站外接地时I01与U0的相位关系，定子接地时I02和U0关系可判断是站内还是站外发生弧光接地，以及是不是发电机定子接地。具有方向判断功能，可区分站内和站外弧光接地的，以及电机定子接地，与现有消弧装置相比，解决了配电系统无法判断站内还是站外发生弧光接地，以及电机回路无法判断定子接地问题。

附图说明

图1为现有技术消弧柜装置结构原理图。

图2为现有技术消弧柜中控制器原理框图。

图3为本发明消弧装置结构原理图。

图4为本发明智能控制器原理框图。

图5为站内站外接地以及定子接地零序电流和零序电压相位关系图。

具体实施方式

如图3所述，可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，包括高压隔离开关BD、高压限流熔断器FU1和FU2、三相电压互感器PT、过电压保护器TGB、高压真空接触器JZ、智能控制器TXK、阻尼元件FZ、进线零序电流互感器CT1、电机出口端零序电流互感器CT2、接地电流互感器CT3，进线零序电流互感器CT1由站外引入站内并接入三相母线排的三相母线电缆穿过，电机出口零序电流互感器CT2由电机出口接入三相母线排的三相母线电缆穿过，高压隔离开关BD的电源端与三相母线排相连，高压隔离开关BD的负荷端分别与三相过电压保护器TGB电源端、高压限流熔断器FU1一端、高压限流熔断器FU2一端连接，三相过电压保护器TGB接地端接地，高压限流熔断器FU1另一端与高压真空接触器JZ电源端连接，高压限流熔断器FU2另一端与三相电压互感器PT高压侧连接，阻尼元件FZ一端接地，阻尼元件FZ另一端通过穿过接地电流互感器CT3的连接导线与高压真空接触器JZ接地端连接，高压真空接触器JZ中控制线圈接入智能控制器的输出端，三相电压互感器PT的信号输出端与智能控制器TXK的输入端连接，进线零序电流互感器CT1、电机出口端零序电流互感器CT2、接地电流互感器CT3的信号输出端亦分别与智能控制器的输入端连接。

高压隔离开关BD为常开结构的高压隔离开关，装置运行时投入。

高压真空接触器JZ为分相控制常开结构的高压真空接触器。

如图4所示。智能控制器TXK由信号处理单元、逻辑运算单元、执行单元构成，三相电压互感器PT、进线零序电流互感器CT1、电机出口端零序电流互感器CT2、接地电流互感器CT3的信号输出端分别与智能控制器中信号处理单元的输入端连接，信号处理单元的输出端与逻辑运算单元的输入端连接，逻辑运算单元的输出端与执行单元的输入端连接，执行单元的输出端与高压真空接触器JZ中控制线圈连接，执行单元为三相可分相操作的真空接触器，当逻辑单元判断系统满足某相弧光接地条件时，发命令控制对应相的真空接触器闭合。

智能控制器中，信号处理单元、逻辑运算单元分别由DSP微处理器构建而成。

如图5所示,本发明不仅将三相电压Ua、 Ub、 Uc和零序电压U0引入装置，同时引入进线时零序电流I01、机端零序电流I02、接地电容电流I03引入装置。这样三相电压、零序电压还有零序电流均引入智能消弧控制器，根据图5的向量关系、根据站内A点站外B点接地时I01与U0的相位关系，定子C接地和站内A点接地的I02与U0关系判断出来是否为定子接地,进而实现选择性动作。同时智能控制器可在装置动作时，记录下当时的系统电容电流I03，以便于事故分析。

Claims (5)

1.可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，其特征在于：包括高压隔离开关BD、高压限流熔断器FU1和FU2、三相电压互感器PT、过电压保护器TGB、高压真空接触器JZ、智能控制器TXK、阻尼元件FZ、进线零序电流互感器CT1、电机出口端零序电流互感器CT2、接地电流互感器CT3，所述进线零序电流互感器CT1由站外引入站内并接入三相母线排的三相母线电缆穿过，所述电机出口零序电流互感器CT2由电机出口接入三相母线排的三相母线电缆穿过，所述高压隔离开关BD的电源端与三相母线排相连，所述高压隔离开关BD的负荷端分别与三相过电压保护器TGB电源端、高压限流熔断器FU1一端、高压限流熔断器FU2一端连接，三相过电压保护器TGB接地端接地，高压限流熔断器FU1另一端与高压真空接触器JZ电源端连接，高压限流熔断器FU2另一端与三相电压互感器PT高压侧连接，所述阻尼元件FZ一端接地，阻尼元件FZ另一端通过穿过接地电流互感器CT3的连接导线与高压真空接触器JZ接地端连接，高压真空接触器JZ中控制线圈接入智能控制器的输出端，三相电压互感器PT的信号输出端与智能控制器TXK的输入端连接，所述进线零序电流互感器CT1、电机出口端零序电流互感器CT2、接地电流互感器CT3的信号输出端亦分别与智能控制器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，其特征在于：所述高压隔离开关BD为常开结构的高压隔离开关，装置运行时投入。

3.根据权利要求1所述的可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，其特征在于：所述高压真空接触器JZ为分相控制常开结构的高压真空接触器。

4.根据权利要求1所述的可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，其特征在于：所述智能控制器TXK由信号处理单元、逻辑运算单元、执行单元构成，所述三相电压互感器PT、进线零序电流互感器CT1、电机出口端零序电流互感器CT2、接地电流互感器CT3的信号输出端分别与智能控制器中信号处理单元的输入端连接，信号处理单元的输出端与逻辑运算单元的输入端连接，逻辑运算单元的输出端与执行单元的输入端连接，执行单元的输出端与高压真空接触器JZ中控制线圈连接，所述执行单元为三相可分相操作的真空接触器，当逻辑单元判断系统满足某相弧光接地条件时，发命令控制对应相的真空接触器闭合。

5.根据权利要求4所述的可区分站内和站外以及电机定子弧光接地的消弧装置，其特征在于：所述智能控制器中，信号处理单元、逻辑运算单元分别由DSP微处理器构建而成。