CN105931916A - 一种单相保护接地开关及接地保护系统 - Google Patents

一种单相保护接地开关及接地保护系统 Download PDF

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关士深
傅予
郭中杰
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Abstract

一种单相保护接地开关及接地保护系统属于配电设备技术领域，尤其涉及一种单相保护接地开关及接地保护系统。本发明提供一种可避免发生单相接地故障烧毁电器设备的单相保护接地开关及接地保护系统。本发明单相保护接地开关包括机构支架，机构支架一侧设置有绝缘子，绝缘子上端连接接地静触头；机构支架另一侧下端轴接分合弹簧一端，分合弹簧另一端通过弹簧连接板轴接接地动触头一端，接地动触头另一端为夹板结构，夹板上设置有槽口，槽口上设置有与所述接地静触头相配合的蝶形弹簧；接地动触头上设置有接地出线座；所述弹簧连接板与接地动触头轴接部与分合转动板后上端卡槽相配合。

Description

一种单相保护接地开关及接地保护系统
技术领域
本发明属于配电设备技术领域，尤其涉及一种单相保护接地开关及接地保护系统。
背景技术
一般接地开关有两种：检修接地开关和快速接地开关，检修接地开关配置在断路器两侧隔离开关旁边，仅起到断路器检修时两侧接地的作用。而快速接地开关配置在出线回路的出线隔离开关靠线路一侧，它有两个作用：1、开合平行架空线路由于静电感应产生的电容电流和电磁感应产生电感电流；2、当外壳内部绝缘子出现爬电现象或外壳内部燃弧时，快速接地开关降主回路快速接地，利用断路器切除故障电流。
目前，在3.3kv、6kv、10kv、35kv、66kv的电网中采用不直接接地的系统简称小电流接地系统，在该系统发生单相接地时，产生的接地电流不是很大，为系统的对地电容电流，同时系统线电压保持对称性，不影响用户的正常用电，所以允许单相接地点在系统中长时间运行，可减少系统停电次数，提高了供电可靠性。
小电流接地系统中的许多相间短路故障，都是由于单相接地故障飞弧而引发的。开关柜一旦发生内部故障电弧，电弧的高温将造成弧光金属材料的融化和气化，弧光能量迅速转移给周围的气体，使柜内温度压力急剧上升，烧毁柜内电器元件，高温、高压气体可能瞬间扩散到相邻的开关内。内部电弧故障产生的破坏程度与壳体大小、电弧电压、电弧持续的时间以及短路电流的大小有关。高压金属封闭电容柜内引起短路故障的因素很多，不能完全杜绝。内部电弧故障电弧的温度可超过20，000K，并且电弧能量可被转换为热量、气压和辐射。电弧经过压缩→膨胀→喷射→发热4个步骤，在电弧引燃后1015ms内到达其最高气压。
目前开关柜主要采用3相一体的接地开关，不能满足供电系统在发生单相接地故障时用电设备的安全，易造成由于单相接地故障引起的过电压和燃弧造成用电设备的损坏。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种可避免发生单相接地故障烧毁电器设备的单相保护接地开关及接地保护系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明单相保护接地开关包括机构支架，机构支架一侧设置有绝缘子，绝缘子上端连接接地静触头；机构支架另一侧下端轴接分合弹簧一端，分合弹簧另一端通过弹簧连接板轴接接地动触头一端，接地动触头另一端为夹板结构，夹板上设置有槽口，槽口上设置有与所述接地静触头相配合的蝶形弹簧；接地动触头上设置有接地出线座；所述弹簧连接板与接地动触头轴接部与分合转动板后上端卡槽相配合，分合转动板前端卡槽和后下端卡槽与分合转动板前部下方的分合位置限位轴相配合，分合位置限位轴设置在机构支架；所述分合转动板与接地动触头固定连接。
分合转动板中部与电机传动轴相连，电机传动轴上设置有凸轮，机构支架上相应于凸轮转动轨迹设置有行程开关。
作为一种优选方案，本发明所述行程开关与状态指示灯相连。
一种单相接地保护系统，包括单相保护接地开关、驱动闭锁单元、母线电压电流测量采集单元、开关断路器采集信号板、显示及处理模块，其结构要点显示及处理模块的信号输入端口分别与母线电压电流测量采集单元的信号输出端口、开关断路器采集信号板的信号输出端口相连，显示及处理模块的控制信号输出端口分别与开出模块的控制信号输入端口、驱动闭锁单元的控制信号输入端口相连，驱动闭锁单元的控制信号输出端口与单相保护接地开关的开合闸控制端口相连；所述驱动闭锁单元为非故障相保护接地开关检测分闸受控闭合开关。
作为一种优选方案，本发明所述显示及处理模块根据母线电压电流测量采集单元的电流互感器的采集信号的变化判断故障相别，控制相应相别的单相接地保护开关的合闸。
作为另一种优选方案，本发明所述显示及处理模块与驱动闭锁单元之间连接有远程控制开关和手动控制开关，远程控制开关与手动控制开关并联。
其次，本发明所述显示及处理模块控制单相保护接地开关的动作时间方式为。
第一次保护接地时间：合闸30s后,达到时间后单相保护接地开关分闸。
第二次保护接地时间：如单相保护接地开关动作间隔时间后仍为该相接地故障，单相保护接地开关再次动作，接地保护时间为第二次保护时间180s，达到时间后单相保护接地开关分闸。
第三次保护接地时间：如单相保护接地开关动作间隔时间后仍为该相接地故障，合闸900s后，单相保护接地开关分闸。
如单相保护接地开关分闸后，不再出现该相接地故障，按照第一次保护时间进行动作。
另外，本发明所述显示及处理模块的检测信号输入端口与所述行程开关相连。
本发明有益效果。
本发明蝶形弹簧可使接地动触头在合闸接地过程中自动夹紧接地静触头。
本发明分合位置限位用于分合转动板的限位。
本发明行程开关和凸轮用于分合闸到位检测。
本发明可将单相接地故障相与接地网直接连接，由单相接地故障产生的间歇性接地过电压通过直接的接地变成零电压，完成避免烧毁电器设备的目的。
本发明是一种针对中性点不直接接地系统，发生单相接地故障时，通过母线电压电流测量采集单元（电流互感器）、显示及处理模块判断出故障相别，并开出相应相别的单相接地保护开关的合闸指令，故障相与接地网直接连接，实现电压钳位，熄灭故障点电弧，防止单相接地故障易飞弧演变成相间短路故障，防止间歇性接地过电压烧毁电器设备的目的。
本发明驱动闭锁单元采用硬件相互闭锁设计，保证任何两相不能同时合闸。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明单相保护接地开关分闸示意图。
图2是本发明单相保护接地开关合闸示意图。
图3是本发明单相保护接地开关合闸俯视图。
图4是本发明单相接地保护系统电路原理框图。
图5是本发明驱动闭锁单元电路原理框图。
图中，3为绝缘子、4为接地静触头、5为蝶形弹簧、6为接地动触头、7为接地出线座、8为分合转动板、10为弹簧连接板、11为分合弹簧、15为分合位置限位轴、16为行程开关、18为凸轮。
具体实施方式
如图所示，本发明单相保护接地开关包括机构支架，机构支架一侧设置有绝缘子，绝缘子上端连接接地静触头；机构支架另一侧下端轴接分合弹簧一端，分合弹簧另一端通过弹簧连接板轴接接地动触头一端，接地动触头另一端为夹板结构，夹板上设置有槽口，槽口上设置有与所述接地静触头相配合的蝶形弹簧；接地动触头上设置有接地出线座；所述弹簧连接板与接地动触头轴接部与分合转动板后上端卡槽相配合，分合转动板前端卡槽和后下端卡槽与分合转动板前部下方的分合位置限位轴相配合，分合位置限位轴设置在机构支架；所述分合转动板与接地动触头固定连接。
分合转动板中部与电机传动轴相连，电机传动轴上设置有凸轮，机构支架上相应于凸轮转动轨迹设置有行程开关。
所述行程开关与状态指示灯相连。
一种单相接地保护系统，包括单相保护接地开关、驱动闭锁单元、母线电压电流测量采集单元、开关断路器采集信号板、显示及处理模块，显示及处理模块的信号输入端口分别与母线电压电流测量采集单元的信号输出端口、开关断路器采集信号板的信号输出端口相连，显示及处理模块的控制信号输出端口分别与开出模块的控制信号输入端口、驱动闭锁单元的控制信号输入端口相连，驱动闭锁单元的控制信号输出端口与单相保护接地开关的开合闸控制端口相连；所述驱动闭锁单元为非故障相保护接地开关检测分闸受控闭合开关。
所述显示及处理模块根据母线电压电流测量采集单元的电流互感器的采集信号的变化判断故障相别，控制相应相别的单相接地保护开关的合闸。
所述显示及处理模块与驱动闭锁单元之间连接有远程控制开关和手动控制开关，远程控制开关与手动控制开关并联。
所述显示及处理模块控制单相保护接地开关的动作时间方式为。
第一次保护接地时间：合闸30s后,达到时间后单相保护接地开关分闸。
第二次保护接地时间：如单相保护接地开关动作间隔时间后仍为该相接地故障，单相保护接地开关再次动作，接地保护时间为第二次保护时间180s，达到时间后单相保护接地开关分闸。
第三次保护接地时间：如单相保护接地开关动作间隔时间后仍为该相接地故障，合闸900s后，单相保护接地开关分闸。
如单相保护接地开关分闸后，不再出现该相接地故障，按照第一次保护时间进行动作。
所述显示及处理模块的检测信号输入端口与所述行程开关相连。
本发明单相接地保护系统在三相母线的1相发生接地故障并满足动作条件时用单相保护接地开关将故障接地相直接接地，同时避免同时其它2个单相保护接地开关的合闸，驱动闭锁单元见图5。
A单相保护接地开关及接地保护系统A相的接地合闸只有在B相和C单相保护接地开关处于分闸的位置时（常闭节点）才能合闸。
B单相保护接地开关及接地保护系统的接地合闸只有在A相和C单相保护接地开关处于分闸的位置时（常闭节点）才能合闸。
C相单相保护接地开关及接地保护系统的接地合闸只有在A相和B单相保护接地开关处于分闸的位置时（常闭节点）才能合闸。
下面结合附图说明本发明的工作过程。
分闸操作：电机传动轴顺时针转动，分合转动板转动，带动接地动触头沿顺时针转动，接地动触头与接地静触头分开，凸轮压行程开关使行程开关闭合，电机传动轴停转。
合闸操作：电机传动轴逆时针转动，分合转动板转动，带动接地动触头沿逆时针转动，分合弹簧通过死点，分合弹簧释放能量，接地动触头与接地静触头可靠接触。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.单相保护接地开关，包括机构支架，其特征在于机构支架一侧设置有绝缘子，绝缘子上端连接接地静触头；机构支架另一侧下端轴接分合弹簧一端，分合弹簧另一端通过弹簧连接板轴接接地动触头一端，接地动触头另一端为夹板结构，夹板上设置有槽口，槽口上设置有与所述接地静触头相配合的蝶形弹簧；接地动触头上设置有接地出线座；所述弹簧连接板与接地动触头轴接部与分合转动板后上端卡槽相配合，分合转动板前端卡槽和后下端卡槽与分合转动板前部下方的分合位置限位轴相配合，分合位置限位轴设置在机构支架；所述分合转动板与接地动触头固定连接；
分合转动板中部与电机传动轴相连，电机传动轴上设置有凸轮，机构支架上相应于凸轮转动轨迹设置有行程开关。
2.根据权利要求1所述单相保护接地开关包括机构支架，其特征在于所述行程开关与状态指示灯相连。
3.一种采用权利要求1或2所述单相保护接地开关的单相接地保护系统，包括单相保护接地开关、驱动闭锁单元、母线电压电流测量采集单元、开关断路器采集信号板、显示及处理模块，其特征在于显示及处理模块的信号输入端口分别与母线电压电流测量采集单元的信号输出端口、开关断路器采集信号板的信号输出端口相连，显示及处理模块的控制信号输出端口分别与开出模块的控制信号输入端口、驱动闭锁单元的控制信号输入端口相连，驱动闭锁单元的控制信号输出端口与单相保护接地开关的开合闸控制端口相连；所述驱动闭锁单元为非故障相保护接地开关检测分闸受控闭合开关。
4.根据权利要求3所述一种单相接地保护系统，其特征在于所述显示及处理模块根据母线电压电流测量采集单元的电流互感器的采集信号的变化判断故障相别，控制相应相别的单相接地保护开关的合闸。
5.根据权利要求3所述一种单相接地保护系统，其特征在于所述显示及处理模块与驱动闭锁单元之间连接有远程控制开关和手动控制开关，远程控制开关与手动控制开关并联。
6.根据权利要求3所述一种单相接地保护系统，其特征在于所述显示及处理模块控制单相保护接地开关的动作时间方式为：
第一次保护接地时间：合闸30s后,达到时间后单相保护接地开关分闸；
第二次保护接地时间：如单相保护接地开关动作间隔时间后仍为该相接地故障，单相保护接地开关再次动作，接地保护时间为第二次保护时间180s，达到时间后单相保护接地开关分闸；
第三次保护接地时间：如单相保护接地开关动作间隔时间后仍为该相接地故障，合闸900s后，单相保护接地开关分闸；
如单相保护接地开关分闸后，不再出现该相接地故障，按照第一次保护时间进行动作。
7.根据权利要求3所述一种单相接地保护系统，其特征在于所述显示及处理模块的检测信号输入端口与所述行程开关相连。
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