CN105529685B - 一种变频负荷用tt接地制低压系统在漏电故障下的临时it接地制切换方法 - Google Patents

Abstract

一种变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接地制切换方法，属紧急保护装置领域。其在采用变频负荷的TT接地制低压系统前提下，通过对原有系统漏电流保护装置的控制回路进行改进，利用原有系统漏电流保护装置的输出控制信号和在变压器中性线出线端与接地母线之间的变压器中性线上串接的第三低压开关，实现在接地电流检测装置动作后，临时将所述低压系统的TT接地制式改为IT接地制式，以提高用户动力变压器供电的可靠性和连续性，同时仍实现对低压漏电故障的报警功能。其可避免变压器低压侧电源总开关的跳闸和全线设备停产事故的发生，以及突然停机对生产设备所带来的机械伤害。可广泛用于低压供电系统的紧急保护领域。

Description

一种变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接 地制切换方法

技术领域

本发明属于紧急保护装置领域，尤其涉及一种用于TT接地制式低压系统接地制式切换方法。

背景技术

低压供用电系统中的漏电保护装置在国内、外普遍使用，对防止人身触电和单相接地故障保护起了很大的保护作用。

根据现行的国家标准《低压配电设计规范》(GB50054)的定义，将低压配电系统分为三种，即TN、TT和IT三种形式。其中，第一个大写字母T表示电源变压器中性点直接接地；I则表示电源变压器中性点不接地(或通过高阻抗接地)；第二个大写字母T表示电气设备的外壳直接接地，但和电网的接地系统没有联系；N表示电气设备的外壳与系统的接地中性线相连。

则上述三种接地形式的表述含义如下：

TN系统：电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连；

TT系统：电源变压器中性点接地，电气设备外壳采用保护接地；

IT系统：电源变压器中性点不接地(或通过高阻抗接地)，而电气设备外壳采用保护接地。

在传动变频场合，一般使用IT接地形式(业内亦称之为制式)：一台主变压器低压侧装设一个系统绝缘监测装置，当系统某处发生单相接地故障的时候进行故障报警，然后现场在后续有计划停机的过程中，逐路检查，排除故障。或者通过变频器送电过程中的接地保护检查功能，发现漏电故障；但也有少部分变频场合采用了TT接地制式(一般适用于低压动力负荷)：这种接地制式下，主变压器低压侧中心线上一般装设一个接地电流检测装置(习惯上以代号51GN表示)，当系统某处发生单相接地轻故障的时候进行故障报警，故障严重时跳变压器两侧开关，跳闸必然会中断生产。

并且，随着一些低压动力负荷电动机变频节能工作的推行，在一些原本是TT接地制式的低压系统中也装设了变频装置，成了带变频负荷的TT接地制式。

由于变频系统的频率变动和谐波影响的缘故，接地电流检测装置(51GN)经常发生误动作的现象，严重时导致变压器电源开关跳闸和停产的事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接地制切换方法，其在采用变频负荷的TT接地制低压系统前提下，通过对原有系统漏电流保护装置的控制回路进行改进，实现在系统漏电流保护装置动作后，临时将低压系统的接地方式由TT接地制式改为IT接地制式，藉此来提高用户动力变压器供电的可靠性和连续性，同时仍实现对低压漏电故障的报警功能。

本发明的技术方案是：提供一种变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接地制切换方法，包括在变压器的中性线上设置一个零序电流互感器和与之对应连接的系统漏电流保护装置，其所述的零序电流互感器采集低压系统的总对地漏电流，当所述的总对地漏电流超过预定的设定值后，所述的系统漏电流保护装置输出对应的控制信号，其特征是：

1)在现有的变压器中性线上，串接设置一个配有分励跳闸线圈的第三低压开关，所述的第三低压开关串接在变压器中性线出线端与接地母线之间的变压器中性线上；

2)设置一个受系统漏电流保护装置输出接点控制的跳闸控制电路，所述的跳闸控制电路用于当系统漏电流保护装置的输出接点闭合时，对所述第三低压开关的分励跳闸线圈实施供电，以实现所述第三低压开关的跳闸动作；

3)在所述变频负荷用TT接地制低压系统正常工作时，所述的第三低压开关置于合闸位置，所述的零序电流互感器采集低压系统的总对地漏电流，并将所检测到的总对地漏电流值送至所述的系统漏电流保护装置；

4)所述的系统漏电流保护装置将所接收到的总对地漏电流值与相应的漏电流轻、重故障报警设定值进行比较；

5)若所述的总对地漏电流值超过漏电流轻故障报警设定值，所述的系统漏电流保护装置发出漏电流轻故障报警信号，否则，返回第4步骤；

6)若所述的总对地漏电流值未超过漏电流重故障报警设定值，则所述的系统漏电流保护装置监测轻故障漏电流的持续时间，若所述轻故障漏电流的持续超过轻故障报警转跳闸设定时间，则跳转执行第8步骤，否则，返回第4步骤；

7)若所述的总对地漏电流值已超过漏电流重故障报警设定值，则所述的系统漏电流保护装置监测重故障漏电流的持续时间，若所述重故障漏电流的持续时间达到重故障跳闸延时设定值，执行第8步骤，否则，返回第4步骤；

8)所述的系统漏电流保护装置通过闭合串接在所述跳闸控制电路中的输出接点，对所述第三低压开关的分励跳闸线圈实施供电，所述第三低压开关作出“跳闸”分断动作，切断所述变压器中性线出线端与接地母线之间的电通路，将整个所述低压系统的接地制式由TT接地制式临时转变为IT接地制式，同时所述的系统漏电流保护装置发出漏电流重故障报警信号；

9)工作人员接收到系统漏电流保护装置发出的报警信号后，有计划地安排所述低压系统中各台设备的顺序停机，对整个低压系统进行接地故障排查；

10)当接地故障点被排除后，人工合上所述的第三低压开关，接通所述变压器中性线出线端与接地母线之间的电通路，整个低压系统恢复原有的TT接地制式，恢复正常工作状态。

具体的，其所述的第三低压开关为带有分励跳闸线圈的单相或三相低压开关。

或者，其所述的第三低压开关为低压系统中原有的备用开关。

当所述的第三低压开关采用低压系统中原有的备用开关时，需拆除所述第三低压开关主回路输入端和输出端与所述低压系统母线之间的连接铜排，将所述第三低压开关主回路的输入端和输出端分别与所述变压器中性线出线端以及所述变压器中性线或接地母线分别对应连接，以实现所述变压器中性线出线端与变压器中性线或接地母线之间的“电路切断”或“电路连接”。

其所述的第三低压开关串接在变压器中性线出线端与设置在变压器中性线上的零序电流互感器之间的变压器中性线上。

本发明技术方案所述的切换方法，在采用变频负荷的TT接地制低压系统前提下，通过对原有系统漏电流保护装置的控制回路进行改进，利用原有系统漏电流保护装置的输出控制信号和在变压器中性线出线端与接地母线之间的变压器中性线上串接的第三低压开关，实现在接地电流检测装置动作后，临时将所述低压系统的TT接地制式改为IT接地制式，以提高用户动力变压器供电的可靠性和连续性，同时仍实现对低压漏电故障的报警功能。

本发明技术方案所述的切换方法，利用原有系统漏电流保护装置的输出控制信号和在变压器中性线出线端与接地母线之间的变压器中性线上串接的第三低压开关，实现所述低压系统IT接地制式的临时转换，以维持所述低压系统中各台设备在发生漏电流重故障后的临时继续运转，给工作人员安排所述低压系统中各台设备的顺序停机，提供足够的应对/处理时间，避免原有低压系统在发生漏电流重故障后的突然全线断电和设备突然停机，可避免变压器低压侧电源总开关的跳闸和全线设备停产事故的发生，以及突然停机对生产设备所带来的机械伤害。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.利用原有系统漏电流保护装置的输出控制信号和新增串接的第三低压开关，实现在接地电流检测装置动作后，临时将所述低压系统的TT接地制式改为IT接地制式，以提高用户动力变压器供电的可靠性和连续性，同时仍实现对低压漏电故障的报警功能；

2.可避免原有低压系统在发生漏电流重故障后的突然全线断电和设备突然停机，避免变压器低压侧电源总开关的跳闸和全线设备停产事故的发生，以及突然停机对生产设备所带来的机械伤害；

3.整个方法所涉及的新增装置或改动单元少，一次性改造投入费用少，可有效提高供电连续性和用电安全性，易于推广和应用，特别适用于对现有低压系统的技术改造。

附图说明

图1是现有的典型TT接地制式低压供配电系统示意图；

图2是典型TT接地制式变压器器中性点漏电流保护装置的发信和跳闸逻辑示意图；

图3是本发明技术方案变频负荷用TT接地制低压系统的漏电保护改善方案原理图；

图4是本发明技术方案变压器器中性点漏电流保护装置的发信和跳闸逻辑示意图；

图5是某连铸机TT接地制式漏电保护系统改善实施例的原理示意图。

图中1为变压器高压侧三相电源，2为变压器高压侧开关，3为变压器，4为变压器低压侧开关，5为400V三相系统的母线，6为变压器中性线上装设的零序电流互感器，7为变压器中性线上配置的系统漏电流保护装置，7-1为漏电流保护装置的一付跳闸输出接点，8为变压器中性线上增加的第三低压开关，9为220V交流控制回路用电源开关，10为第三低压开关的分励脱扣线圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1中，现有典型的TT接地制式低压供配电系统中，三相电源1(图中用代号A/B/C表示)经过变压器的高压侧开关2(图中用代号DL1表示)，输送至变压器3(图中用代号TR表示)，经变压器低压侧开关4(图中用代号DL2表示)，输送至400V三相系统的母线5。

在变压器3的中性线上装设有零序电流互感器6(图中用代号ZCT表示)，零序电流互感器的输出端与系统漏电流保护装置7(图中用代号51GN表示)的信号输入端对应连接，系统漏电流保护装置7的控制信号输出端与图中变压器低压侧开关4和/或变压器高压侧开关2的跳闸控制回路连接。

当该低压系统某处发生单相接地轻故障的时候，系统漏电流保护装置根据零序电流互感器的输出信号值进行故障报警，故障严重时，系统漏电流保护装置接通变压器的高、低压侧开关跳闸控制回路，控制高、低压侧开关跳闸，中断低压系统的供电，必然导致生产的突然停顿。

图2中，给出了现有典型TT接地制式低压供配电系统中系统漏电流保护装置的发信和跳闸逻辑示意图。由图可知，当所述变频负荷用TT接地制低压系统正常工作时，零序电流互感器采集低压系统的总对地漏电流，并将所检测到的总对地漏电流值送至所述的系统漏电流保护装置；若总对地漏电流值超过漏电流轻故障报警设定值，系统漏电流保护装置发出漏电流轻故障报警信号，若总对地漏电流值超过漏电流重故障报警设定值，且其重故障漏电流的持续时间达到重故障跳闸延时设定值，系统漏电流保护装置输出跳闸指令，控制变压器高、低压侧开关跳闸，中断低压系统的对外供电。

图3和图4中，给出了本发明技术方案变频负荷用TT接地制低压系统的漏电保护改善方案原理图和技术方案变压器器中性点漏电流保护装置的发信和跳闸逻辑示意图。

由图可知，本发明的技术方案提供了一种变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接地制切换方法，包括在变压器的中性线上设置一个零序电流互感器和与之对应连接的系统漏电流保护装置，其所述的零序电流互感器采集低压系统的总对地漏电流，当所述的总对地漏电流超过预定的设定值后，所述的系统漏电流保护装置输出对应的控制信号，其所述的切换方法包括下列步骤

1)在现有的变压器中性线上，串接设置一个配有分励跳闸线圈的第三低压开关，所述的第三低压开关串接在变压器中性线出线端与接地母线之间的变压器中性线上；

2)设置一个受系统漏电流保护装置输出接点控制的跳闸控制电路，所述的跳闸控制电路用于当系统漏电流保护装置的输出接点闭合时，对所述第三低压开关的分励跳闸线圈实施供电，以实现所述第三低压开关的跳闸动作；

3)在所述变频负荷用TT接地制低压系统正常工作时，所述的第三低压开关置于合闸位置，所述的零序电流互感器采集低压系统的总对地漏电流，并将所检测到的总对地漏电流值送至所述的系统漏电流保护装置；

4)所述的系统漏电流保护装置将所接收到的总对地漏电流值与相应的漏电流轻、重故障报警设定值进行比较；

5)若所述的总对地漏电流值超过漏电流轻故障报警设定值，所述的系统漏电流保护装置发出漏电流轻故障报警信号，否则，返回第4步骤；

6)若所述的总对地漏电流值未超过漏电流重故障报警设定值，则所述的系统漏电流保护装置监测轻故障漏电流的持续时间，若所述轻故障漏电流的持续超过轻故障报警转跳闸设定时间，则跳转执行第8步骤，否则，返回第4步骤；

7)若所述的总对地漏电流值已超过漏电流重故障报警设定值，则所述的系统漏电流保护装置监测重故障漏电流的持续时间，若所述重故障漏电流的持续时间达到重故障跳闸延时设定值，执行第8步骤，否则，返回第4步骤；

8)所述的系统漏电流保护装置通过闭合串接在所述跳闸控制电路中的输出接点，对所述第三低压开关的分励跳闸线圈实施供电，所述第三低压开关作出“跳闸”分断动作，切断所述变压器中性线出线端与接地母线之间的电通路，将整个所述低压系统的接地制式由TT接地制式临时转变为IT接地制式，同时所述的系统漏电流保护装置发出漏电流重故障报警信号；

9)工作人员接收到系统漏电流保护装置发出的报警信号后，有计划地安排所述低压系统中各台设备的顺序停机，对整个低压系统进行接地故障排查；

10)当接地故障点被排除后，人工合上所述的第三低压开关，接通所述变压器中性线出线端与接地母线之间的电通路，整个低压系统恢复原有的TT接地制式，恢复正常工作状态。

具体的，其所述的第三低压开关为带有分励跳闸线圈的单相或三相低压开关。

或者，其所述的第三低压开关为低压系统中原有的备用开关。

当所述的第三低压开关采用低压系统中原有的备用开关时，需拆除所述第三低压开关主回路输入端和输出端与所述低压系统母线之间的连接铜排，将所述第三低压开关主回路的输入端和输出端分别与所述变压器中性线出线端以及所述变压器中性线或接地母线分别对应连接，以实现所述变压器中性线出线端与变压器中性线或接地母线之间的“电路切断”或“电路连接”。

其所述的第三低压开关串接在变压器中性线出线端与设置在变压器中性线上的零序电流互感器之间的变压器中性线上。

本发明技术方案所述的切换方法，在采用变频负荷的TT接地制低压系统前提下，通过对原有系统漏电流保护装置的控制回路进行改进，利用原有系统漏电流保护装置的输出控制信号和在变压器中性线出线端与接地母线之间的变压器中性线上串接的第三低压开关，实现在接地电流检测装置动作后，临时将所述低压系统的TT接地制式改为IT接地制式，以提高用户动力变压器供电的可靠性和连续性，同时仍实现对低压漏电故障的报警功能。

本发明技术方案所述的切换方法，利用原有系统漏电流保护装置的输出控制信号和在变压器中性线出线端与接地母线之间的变压器中性线上串接的第三低压开关，实现所述低压系统IT接地制式的临时转换，以维持所述低压系统中各台设备在发生漏电流重故障后的临时继续运转，给工作人员安排所述低压系统中各台设备的顺序停机，提供足够的应对/处理时间，避免原有低压系统在发生漏电流重故障后的突然全线断电和设备突然停机，可避免变压器低压侧电源总开关的跳闸和全线设备停产事故的发生，以及突然停机对生产设备所带来的机械伤害。

本发明技术方案所涉及的新增装置或改动单元少，一次性改造投入费用少，可有效提高供电连续性和用电安全性，易于推广和应用，特别适用于对现有低压系统的技术改造。

实际对现有低压系统进行改进时，可按如下步骤进行：

1、准备一台配有分励跳闸线圈的第三低压开关DL3，可以接受外来跳闸信号。一般可以使用现有系统中相应的备用3极开关，并解除备用开关和低压400V母排的连接。考虑位置关系，一般可以按图3中第三低压开关DL3的连接方式，当然也可以采用现场条件许可下的其他连接方式实现其中两极的串接关系，如图5中所示第三低压开关DL3的连接方式；

2、在变压器的中性线中串入1步骤中准备的第三低压开关，并做好与接地母排PE的连接；

3、解除保护装置51GN送变压器TR低压侧400V总进线开关DL2的跳闸接点；

4、解除保护装置51GN送变压器TR高压侧开关DL1的跳闸接点；

5、准备AC220V控制回路用工作电源开关DL4，工作电源接线回路按图3所示电路功能实施；

6、按图3实施工作电源、漏电保护51GN和在变压器的中性线处串入的开关DL3的跳闸回路,并完成保护跳闸回路试验；

7、漏电保护装置51GN报警接点和跳闸接点送PLC系统进行监测。

8、漏电故障发生后，漏电保护装置51GN按图4的保护逻辑工作，在长时间轻故障后或者短时间重故障后，第三低压开关DL3分断，TT制低压系统临时变为IT接制式。工作人员接收到报警信号后，有计划安排停机，进行接地故障排查，故障点排除后合上第三低压开关DL3，系统恢复TT接地制式，恢复正常工作状态。

实施例：

某连铸机投产以来，由于现场工矿条件差,蒸汽大、环境潮湿、机械振动大，多次发生低压动力设备接地故障导致同生产线1台1250KVA配电变压器的51GN漏电保护动作，跳变压器两侧开关，使主母线全失电，直接影响设备正常运行。

目前已经对该TT接地制式的低压系统进行漏电保护系统改进，具体实施方案如下：

1、解除其380V母线馈出的备用开关102LC.8或104LC.8和低压380V母排的连接；

2、在1250KVA变压器的中性线中串入380V母线馈出的备用开关102LC.8或104LC.8，并做好与PE排的连接。连接方式见图5。

3、解除变压器51GN保护送380V总进线开关的重故障延时输出接点和轻故障延时输出接点。

4、新购置2套适合102LC.8或104LC.8备用开关的配套分励跳闸装置，同时准备1个交流220V工作电源开关。

设计并实施工作电源、51GN漏电保护和在1250KVA变压器的中性线处串入的备用开关102LC.8或104LC.8的跳闸回路,并将51GN保护装置跳闸动作信号送PLC系统。

通过上述技术方案的实施，本发明在采用变频负荷的TT接地制低压系统前提下，通过利用原有系统漏电流保护装置的输出控制信号和新增串接的第三低压开关，实现在接地电流检测装置动作后，临时将所述低压系统的TT接地制式改为IT接地制式，以提高用户动力变压器供电的可靠性和连续性，同时仍实现对低压漏电故障的报警功能；其可避免原有低压系统在发生漏电流重故障后的突然全线断电和设备突然停机，避免变压器低压侧电源总开关的跳闸和全线设备停产事故的发生，以及突然停机对生产设备所带来的机械伤害。

本发明可广泛用于低压供电系统的紧急保护领域。

Claims (7)

1.一种变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接地制切换方法，包括在变压器的中性线上设置一个零序电流互感器和与之对应连接的系统漏电流保护装置，所述的零序电流互感器采集低压系统的总对地漏电流，当所述的总对地漏电流超过预定的设定值后，所述的系统漏电流保护装置输出对应的控制信号，其特征是：

1)在现有的变压器中性线上，串接设置一个配有分励跳闸线圈的第三低压开关，所述的第三低压开关串接在变压器中性线出线端与接地母线之间的变压器中性线上；

2)设置一个受系统漏电流保护装置输出接点控制的跳闸控制电路，所述的跳闸控制电路用于当系统漏电流保护装置的输出接点闭合时，对所述第三低压开关的分励跳闸线圈实施供电，以实现所述第三低压开关的跳闸动作；

3)在所述变频负荷用TT接地制低压系统正常工作时，所述的第三低压开关置于合闸位置，所述的零序电流互感器采集低压系统的总对地漏电流，并将所检测到的总对地漏电流值送至所述的系统漏电流保护装置；

4)所述的系统漏电流保护装置将所接收到的总对地漏电流值与相应的漏电流轻、重故障报警设定值进行比较；

5)若所述的总对地漏电流值超过漏电流轻故障报警设定值，所述的系统漏电流保护装置发出漏电流轻故障报警信号，否则，返回第4步骤；

6)若所述的总对地漏电流值未超过漏电流重故障报警设定值，则所述的系统漏电流保护装置监测轻故障漏电流的持续时间，若所述轻故障漏电流的持续超过轻故障报警转跳闸设定时间，则跳转执行第8步骤，否则，返回第4步骤；

7)若所述的总对地漏电流值已超过漏电流重故障报警设定值，则所述的系统漏电流保护装置监测重故障漏电流的持续时间，若所述重故障漏电流的持续时间达到重故障跳闸延时设定值，执行第8步骤，否则，返回第4步骤；

8)所述的系统漏电流保护装置通过闭合串接在所述跳闸控制电路中的输出接点，对所述第三低压开关的分励跳闸线圈实施供电，所述第三低压开关作出“跳闸”分断动作，切断所述变压器中性线出线端与接地母线之间的电通路，将整个所述低压系统的接地制式由TT接地制式临时转变为IT接地制式，同时所述的系统漏电流保护装置发出漏电流重故障报警信号；

9)工作人员接收到系统漏电流保护装置发出的报警信号后，有计划地安排所述低压系统中各台设备的顺序停机，对整个低压系统进行接地故障排查；

10)当接地故障点被排除后，人工合上所述的第三低压开关，接通所述变压器中性线出线端与接地母线之间的电通路，整个低压系统恢复原有的TT接地制式，恢复正常工作状态。

2.按照权利要求1所述的变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接地制切换方法，其特征是所述的第三低压开关为带有分励跳闸线圈的单相或三相低压开关。

3.按照权利要求1所述的变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接地制切换方法，其特征是所述的第三低压开关为低压系统中原有的备用开关。

4.按照权利要求3所述的变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接地制切换方法，其特征是当所述的第三低压开关采用低压系统中原有的备用开关时，需拆除所述第三低压开关主回路输入端和输出端与所述低压系统母线之间的连接铜排，将所述第三低压开关主回路的输入端和输出端分别与所述变压器中性线出线端以及所述变压器中性线或接地母线对应连接，以实现所述变压器中性线出线端与变压器中性线或接地母线之间的“电路切断”或“电路连接”。

5.按照权利要求1所述的变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接地制切换方法，其特征是所述的第三低压开关串接在变压器中性线出线端与设置在变压器中性线上的零序电流互感器之间的变压器中性线上。

6.按照权利要求1所述的变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接地制切换方法，其特征是所述的切换方法在采用变频负荷的TT接地制低压系统前提下，通过对原有系统漏电流保护装置的控制回路进行改进，利用原有系统漏电流保护装置的输出控制信号和在变压器中性线出线端与接地母线之间的变压器中性线上串接的第三低压开关，实现在接地电流检测装置动作后，临时将所述低压系统的TT接地制式改为IT接地制式，以提高用户动力变压器供电的可靠性和连续性，同时仍实现对低压漏电故障的报警功能。

7.按照权利要求1所述的变频负荷用TT接地制低压系统在漏电故障下的临时IT接地制切换方法，其特征是所述的切换方法利用原有系统漏电流保护装置的输出控制信号和在变压器中性线出线端与接地母线之间的变压器中性线上串接的第三低压开关，实现所述低压系统IT接地制式的临时转换，以维持所述低压系统中各台设备在发生漏电流重故障后的临时继续运转，给工作人员安排所述低压系统中各台设备的顺序停机，提供足够的应对/处理时间，避免原有低压系统在发生漏电流重故障后的突然全线断电和设备突然停机，可避免变压器低压侧电源总开关的跳闸和全线设备停产事故的发生，以及突然停机对生产设备所带来的机械伤害。