CN108879645A - 一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于配电网中性点接地方式技术领域，尤其涉及一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行设备及方法。通过消弧线圈与主动消弧装置并列运行实现，包括一次装置和二次装置。一次装置中10kV母线连接接地变压器，消弧线圈连接在接地变压器的公共点；在变电所内，用主动干预消弧装置将10kV母线ABC三相分别经一个分相开关接地；接地变压器、消弧线圈容量满足系统电容电流过补偿10%要求，消弧线圈补偿方式为预调式或随调式，调节方式为连续补偿或分段补偿；主动干预消弧装置接地的响应时间小于等于30ms。本发明能快速转移故障点电流，降低主动干预消弧装置通过的电容电流，充分综合两种装置的优点，为配电网运行可靠安全提供保障。

Description

一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行设备及方法

技术领域

本发明属于配电网中性点接地方式的技术领域，尤其涉及一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行设备及方法。

背景技术

电力系统中性点接地方式涉及供电可靠性、设备绝缘、过电压水平、设备人身安全及经济性等因素的综合评价，对于配电系统常见的中性点接地方式包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地等。对于系统电容电流较小的系统通常采用中性点不接地方式，对于系统电容电流大而且配电网冗余大的系统，如北京上海等城市的配网一般采用中性点经小电阻接地方式，其他的系统一般采用中性点经消弧线圈接地方式。

中性点接地方式是适应配电网不同故障的保护方式，最常见的故障为单相接地故障。按照应对配电网消弧保护的方式分类，常见的配电网消弧保护方式包括中性点不接地保护方式、中性点经消弧线圈接地保护方式、中性点经小电阻接地方式及主动消弧装置。中性点经消弧线圈接地方式利用谐振原理提供一定感性电流补偿系统电容电流能有效降低故障点电流，从而起到熄灭故障点电流的作用，随着电容电流的不断增大，甚至超过100A，当消弧线圈采用5%～10%过补偿时，故障点残流仍然很大（超过10A），严重影响熄弧，而且中性点经消弧线圈接地方式允许单相接地2小时，发生单相接地故障时不能及时完全切除故障电流，存在人身故障发生的可能性；主动干预消弧装置在变电所内通过及时将故障相接地，将故障点电流降为0，保障了故障的熄弧需求，同时降低了故障点发生人身伤亡发生的几率。

发明内容

本发明针对中性点接地方式存在的问题，特别是中性点经消弧线圈及主动干预消弧装置存在的问题，而提出可靠、安全，适应性强的一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行方法，能够综合中性点经消弧线圈及主动干预消弧装置的优点的一种并列运行的设备及方法。其目的是尽快将故障点电流降低，使故障快速熄弧，尽可能的保障人身安全。

针对上述现有技术中存在的问题，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行设备，是通过消弧线圈与主动消弧装置并列运行的方式来实现的，包括一次装置和二次装置：

1）一次装置连接是由主变压器1通过变压器二次接线与母线3连接，主变二次电流互感器2套在变压器二次接线上，接地变压器4首端与母线3连接，接地变压器4的尾端与消弧线圈5的首端连接，消弧线圈5的尾端接地，主动干预消弧装置6的首端分别于母线3的各相连接，主动干预消弧装置6的尾端接地，PT7与母线3连接，变电所出线A8与母线3连接，线路出口电流互感器A9套装在变电所出线A8上，变电所出线B10与母线3连接，线路出口电流互感器B11套装在变电所出线B10上，变电所出线C12与母线3连接，线路出口电流互感器C13套装在变电所出线C12上；

2）二次装置是将消弧线圈及主动干预消弧装置都接入PT7的电压信号、线路出口电流互感器A9、线路出口电流互感器B11、…、线路出口电流互感器C13的电流信号、PT7的零序电压信号；控制装置与消弧线圈5及主动干预消弧装置6的通信回路。

所述一次装置中，所述10kV母线连接接地变压器，消弧线圈连接在接地变压器的公共点；在变电所内，使用主动干预消弧装置将10kV母线ABC三相分别经一个分相开关接地；

所述一次装置中，所述接地变压器、消弧线圈容量满足系统电容电流过补偿10%的要求，消弧线圈的补偿方式为预调式或随调式，调节方式为连续补偿或者分段补偿；主动干预消弧装置接地的响应时间小于等于30ms。

一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列设备的运行方法，包括以下步骤：

（1）根据母线电压、出线电流等判断故障类型，如三相短路、两相短路、单相短路，如果是三相短路、两相短路系统继电保护装置将进行相应的动作；

（2）判断单相短路故障类型，是断线接地还是非断线接地，给出报警，通过其他方式隔离发生故障的故障段线路；

（3）如果是非断线接地，应判断接地为低电阻、中电阻还是高电阻接地；

（4）如果是单相接地短路故障应判断故障相，并计算电容电流；

（5）将主动干预消弧装置及消弧线圈快速投入运行。

一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列设备的运行方法， 包括以下步骤：

1）若发生三相短路、两相短路故障，继电保护装置快速切除故障线路或者母线；

2）若发生单相接地故障，判断单相短路故障是断线接地还是非断线接地，如果是断线接地故障发报警信号，隔离发生故障的故障段线路；

3）若为非断线单相接地故障，主动干预消弧装置快速判别接地相，并将故障相的接地断路器闭合；

4）若为非断线单相接地故障，消弧线圈应判断接地为低电阻、中电阻还是高电阻接地，计算电容电流，根据判断内容将消弧线圈投入运行；

5）若单相接地故障为瞬时性故障，主动干预消弧装置的接地断路器断开，消弧线圈退出补偿状态；

6）若单相接地故障为永久性故障，主动干预消弧装置的接地断路器保持闭合，消弧线圈为补偿状态；

7）每10分钟，主动干预消弧装置的接地断路器断开一次，若单相接地故障消失，主动干预消弧装置的接地断路器断开，消弧线圈退出补偿状态；若单相接地故障存在，主动干预消弧装置的接地断路器保持闭合，消弧线圈保持补偿状态；

8）若消弧线圈连续补偿2个小时，消弧线圈应退出补偿状态；

9）若需要进行手动复归时，将主动干预消弧装置的接地断路器断开。

本发明具有如下优点及有益效果：

消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行方式，快速的转移了故障点电流，降低了主动干预消弧装置通过的电容电流，充分综合了两种装置的优点，为配电网运行的可靠性、安全提供保障。

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细的说明，但不受本实施例所限。

附图说明

图1是本发明10kV消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行设备的结构示意图；

图2是本发明消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行设备的控制流程图。

图中：主变压器1，主变二次电流互感器2，母线3，接地变压器4，消弧线圈5，主动干预消弧装置6，PT7，变电所出线A8，线路出口电流互感器A9，变电所出线B10，线路出口电流互感器B11，变电所出线C12，线路出口电流互感器C13。

具体实施方式

本发明是一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行设备及方法，该设备是通过消弧线圈与主动消弧装置并列运行的方式来实现的。本发明是根据系统电容电流的估算在变电所安装一定容量的消弧线圈，同时在该电压等级的母线上安装主动干预消弧装置，通过协调控制，实现两种装置的并列运行。

1）一次连接方式：

10kV母线连接一台接地变压器，消弧线圈连接在接地变压器的中性点；10kV母线ABC三相分别经一个分相开关接地。

2）二次连接方式：

母线电压测量、各出线的电流测量、中性点电压测量回路，控制装置与消弧线圈及主动消弧装置的通信回路。

3）控制策略：

（1）根据母线电压、出线电流等判断故障类型，如三相短路、两相短路、单相短路，如果是三相短路、两相短路系统继电保护装置将进行相应的动作。

（2）判断单相短路故障类型，是断线接地还是非断线接地，给出报警，通过其他方式隔离发生故障的故障段线路；

（3）如果是非断线接地，应判断接地为低电阻、中电阻还是高电阻接地；

（4）如果是单相接地短路故障应判断故障相，并计算电容电流；

（5）将主动干预消弧装置及消弧线圈快速投入运行。

如图1所示，图1是10kV系统消弧线圈与主动消弧装置并列运行设备的结构示意图，包括一次装置和二次装置。对于35kV及66kV系统的消弧线圈与主动消弧装置并列运行同样采用该方法。

1）一次装置连接方式及相关要求：

包括：主变压器1、主变二次电流互感器2、母线3、接地变压器4、消弧线圈5、主动干预消弧装置6、PT7、变电所出线A8、变电所出线B10、变电所出线C12、线路出口电流互感器A9、线路出口电流互感器B11及线路出口电流互感器C13，接地变压器4、消弧线圈5及主动干预消弧装置6的安装方法如下：

主变压器1通过变压器二次接线与母线3连接，主变二次电流互感器2套在变压器二次接线上，接地变压器4首端与母线3连接，接地变压器4的尾端与消弧线圈5的首端连接，消弧线圈5的尾端接地，主动干预消弧装置6的首端分别于母线3的各相连接，主动干预消弧装置6的尾端接地，PT7与母线3连接，变电所出线A8与母线3连接，线路出口电流互感器A9套装在变电所出线A8上，变电所出线B10与母线3连接，线路出口电流互感器B11套装在变电所出线B10上，变电所出线C12与母线3连接，线路出口电流互感器C13套装在变电所出线C12上。

10kV母线连接一台接地变压器，消弧线圈连接在接地变压器的公共点；在变电所内，使用主动干预消弧装置将10kV母线ABC三相分别经一个分相开关接地。

接地变压器、消弧线圈容量满足系统电容电流过补偿10%的要求，消弧线圈的补偿方式为预调式或随调式，调节方式为连续补偿或者分段补偿；主动干预消弧装置接地的响应时间小于等于30ms。

2）二次装置连接方式及相关要求：

消弧线圈及主动干预消弧装置都需要接入PT7的电压信号、线路出口电流互感器A9、线路出口电流互感器B11、…、线路出口电流互感器C13的电流信号、PT7的零序电压信号；控制装置与消弧线圈5及主动干预消弧装置6的通信回路。

如图2所示，图2是10kV系统消弧线圈与主动消弧装置并列运行设备的控制流程，包括以下步骤：

1）若发生三相短路、两相短路故障，继电保护装置快速切除故障线路或者母线；

2）若发生单相接地故障，判断单相短路故障是断线接地还是非断线接地，如果是断线接地故障发报警信号，隔离发生故障的故障段线路；

3）若为非断线单相接地故障，主动干预消弧装置快速判别接地相，并将故障相的接地断路器闭合；

4）若为非断线单相接地故障，消弧线圈应判断接地为低电阻、中电阻还是高电阻接地，计算电容电流，根据判断内容将消弧线圈投入运行；

5）若单相接地故障为瞬时性故障，主动干预消弧装置的接地断路器断开，消弧线圈退出补偿状态；

6）若单相接地故障为永久性故障，主动干预消弧装置的接地断路器保持闭合，消弧线圈为补偿状态；

7）每10分钟，主动干预消弧装置的接地断路器断开一次，若单相接地故障消失，主动干预消弧装置的接地断路器断开，消弧线圈退出补偿状态；若单相接地故障存在，主动干预消弧装置的接地断路器保持闭合，消弧线圈保持补偿状态；

8）若消弧线圈连续补偿2个小时，消弧线圈应退出补偿状态；

9）若需要进行手动复归时，将主动干预消弧装置的接地断路器断开。

本发明的特定实施例已对本发明的内容做出了详尽的说明，但不局限本实施例，本领域技术人员根据本发明的启示所做的任何显而易见的改动，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行设备，其特征是：通过消弧线圈与主动消弧装置并列运行的方式来实现的，包括一次装置和二次装置：

1）一次装置连接是由主变压器1通过变压器二次接线与母线3连接，主变二次电流互感器2套在变压器二次接线上，接地变压器4首端与母线3连接，接地变压器4的尾端与消弧线圈5的首端连接，消弧线圈5的尾端接地，主动干预消弧装置6的首端分别于母线3的各相连接，主动干预消弧装置6的尾端接地，PT7与母线3连接，变电所出线A8与母线3连接，线路出口电流互感器A9套装在变电所出线A8上，变电所出线B10与母线3连接，线路出口电流互感器B11套装在变电所出线B10上，变电所出线C12与母线3连接，线路出口电流互感器C13套装在变电所出线C12上；

2）二次装置是将消弧线圈及主动干预消弧装置都接入PT7的电压信号、线路出口电流互感器A9、线路出口电流互感器B11、…、线路出口电流互感器C13的电流信号、PT7的零序电压信号；控制装置与消弧线圈5及主动干预消弧装置6的通信回路。

2.根据权利要求1所述的一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行设备，其特征是：所述一次装置中10kV母线连接接地变压器，消弧线圈连接在接地变压器的公共点；在变电所内，使用主动干预消弧装置将10kV母线ABC三相分别经一个分相开关接地。

3.根据权利要求1所述的一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列运行设备，其特征是：所述一次装置中所述接地变压器、消弧线圈容量满足系统电容电流过补偿10%的要求，消弧线圈的补偿方式为预调式或随调式，调节方式为连续补偿或者分段补偿；主动干预消弧装置接地的响应时间小于等于30ms。

4.根据权利要求1所述的一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列设备的运行方法，其特征是： 包括以下步骤：

（1）根据母线电压、出线电流等判断故障类型，如三相短路、两相短路、单相短路，如果是三相短路、两相短路系统继电保护装置将进行相应的动作；

（2）判断单相短路故障类型，是断线接地还是非断线接地，给出报警，通过其他方式隔离发生故障的故障段线路；

（3）如果是非断线接地，应判断接地为低电阻、中电阻还是高电阻接地；

（4）如果是单相接地短路故障应判断故障相，并计算电容电流；

（5）将主动干预消弧装置及消弧线圈快速投入运行。

5.根据权利要求4所述的一种消弧线圈与主动干预消弧装置并列设备的运行方法，其特征是： 包括以下步骤：

1）若发生三相短路、两相短路故障，继电保护装置快速切除故障线路或者母线；

2）若发生单相接地故障，判断单相短路故障是断线接地还是非断线接地，如果是断线接地故障发报警信号，隔离发生故障的故障段线路；

3）若为非断线单相接地故障，主动干预消弧装置快速判别接地相，并将故障相的接地断路器闭合；

4）若为非断线单相接地故障，消弧线圈应判断接地为低电阻、中电阻还是高电阻接地，计算电容电流，根据判断内容将消弧线圈投入运行；

5）若单相接地故障为瞬时性故障，主动干预消弧装置的接地断路器断开，消弧线圈退出补偿状态；

6）若单相接地故障为永久性故障，主动干预消弧装置的接地断路器保持闭合，消弧线圈为补偿状态；

7）每10分钟，主动干预消弧装置的接地断路器断开一次，若单相接地故障消失，主动干预消弧装置的接地断路器断开，消弧线圈退出补偿状态；若单相接地故障存在，主动干预消弧装置的接地断路器保持闭合，消弧线圈保持补偿状态；

8）若消弧线圈连续补偿2个小时，消弧线圈应退出补偿状态；

9）若需要进行手动复归时，将主动干预消弧装置的接地断路器断开。