CN109802377A - 一种转移型接地消弧装置 - Google Patents

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柳俊岗
王子驰
张军
孙红娟
柴娜
周银锋
薛文斌
崔秋莲
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Pinggao Group Co Ltd
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Pinggao Group Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种转移型接地消弧装置,本发明在现有接地消弧装置的基础上,在分相断路器与地之间加入单相速断断路器,在单相对地短路时,能够在故障相判断出错、将正常相金属接地导致相间短路时,迅速将正常相金属接地断开,避免事故发生。此外,本发明采用磁力机构真空断路器,具有断路器机械寿命长、体积小、不易退磁的优点;还采用电子式电压互感器,不存在铁磁谐振隐患。

Description

一种转移型接地消弧装置
技术领域
本发明涉及一种转移型接地消弧装置,属于电路保护技术领域。
背景技术
我国当前的中压配电网大都采用小电流接地系统,这种系统易发生弧光接地。单相间歇性弧光接地故障会引发各种过电压,若在过电压下持续运行,必然造成电网绝缘损伤积累,进而引发相间短路等恶劣事故。弧光接地过电压会激发铁磁式电压互感器的铁磁谐振,导致电压互感器的严重过载甚至烧毁。针对小电流接地系统的运行特征,消弧装置能够转移电网弧光接地故障,有效抑制间歇性弧光接地带来的各类过电压,提高电网运行的安全性及供电可靠性。
公布号为CN 203180518 U的中国专利文件公开了一种智能开关消弧及过电压保护装置,包括控制器、电压互感器、零序电流互感器、过电压保护器、熔断器、分相真空接触器或断路器等。上述方案在一定程度上解决了中压配电系统三相母线单相弧光接地等故障的问题。但在小电流接地系统中,接地故障稳态信号微弱,暂态特性复杂多变,故障选相选线困难较大,选相选线正确率一般较低;单断路器的方案,由于分相断路器合分时间间隔要求50ms,不能满足消弧装置合错相时必须立即分闸的要求。此外,采用的斥力机构断路器方案机械寿命低于国家标准,存在退磁现象,采用套筒安装不安全并且体积大;铁磁式电压互感器存在铁磁谐振现象,对电网安全运行存在巨大隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种转移型接地消弧装置,用以解决现有单断路器方案在判断失误对正常相合闸接地导致相间短路后分闸速度无法满足要求的问题。
为实现上述目的,本发明的方案包括:
本发明的一种转移型接地消弧装置,包括分相控制断路器、控制器;所述控制器分相控制连接所述分相控制断路器,所述分相控制断路器分相连接母线对应各相,分相控制断路器另一端的各触点相连后通过接地装置接地,还包括单相速断断路器;所述单相速断断路器与所述接地装置串联;所述控制器控制连接所述单相速断断路器。
本发明的接地装置采用分相控制真空断路器串接单相速断断路器的方案,将合闸动作与分闸动作交由两台断路器分工完成。分相断路器负责合闸动作,合闸时间10ms;单相速断断路器负责分闸动作,分闸时间5ms。因此,本发明的转移型接地消弧装置在故障相选相错误,并在选相错误等异常合闸情况下时,能够迅速断开,避免相间短路导致损失。
进一步的,还包括与所述接地装置串联的零序互感器,所述零序互感器与所述控制器相连。
本发明通过零序电流的变化情况判断是否出现选相错误,方案可靠,简单易行。
进一步的,还包括电压互感器,所述电压互感器分相挂接于三相母线上,并与所述控制器相连。
本发明通过电压互感器监测母线三相及零序电压,判断母线是否出现故障。
进一步的,所述电压互感器为电子式电压互感器。
所述电子式电压传感器包括电阻分压型电子式电压传感器或电容分压型电子式电压传感器,传统的电磁式电压互感器在电网过电压时易激发铁磁谐振,而电子式电压传感器依靠电阻分压或电容分压,不存在铁磁谐振隐患。
进一步的,还包括过电压保护器,所述过电压保护器与所述电压互感器分相并联。
本置还包括过电压保护模块,能够限制母线过电压,避免激发其他电压互感器的铁磁谐振。
进一步的,所述接地装置为金属导体接地装置、电抗接地装置或电阻接地装置。
进一步的,所述分相控制断路器为磁力机构真空断路器。
本发明中,所述断路器采用的是磁力机构真空断路器,相较于市场上流行的斥力机构断路器有显著优点。斥力机构断路器,机械寿命5000次低于国家标准,常温下退磁(5%/年),超过70℃急速退磁,套筒安装不安全且体积大。磁力机构真空断路器,机械寿命超3万次,磁控记忆合金常温下不退磁,居里温度高达300℃,采用固封极柱安装,体积小,兼容标准弹簧机构断路器。
进一步的,所述控制器还连接有存储器,用于在故障时对包括各相电压、各相电流在内的波形进行录制、储存。
在故障状况下,本装置还能记录包括相电压、相电流、零序电压、零序电流等关键量的波形,存档留作线路检修的判断依据,有利于运维。
附图说明
图1是本发明的转移型接地消弧装置电气原理图;
图2是本发明的转移型接地消弧装置选相错误动作示意图;
图3是本发明的转移型接地消弧装置运行流程图;
图4是本发明的转移型接地消弧装置系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示的一种转移型接地消弧装置的系统结构图,包括三相母线1、智能接地控制器2、分相控制真空断路器3、单相速断断路器4、接地装置5、零序互感器6、电子式电压互感器7、过电压保护器8。所述电子式电压互感器7分相挂接于所述三相母线1上,所述过电压保护器8与所述电子式电压互感器7分相并联,所述电子式电压互感器7还与智能接地控制器2相连,所述分相控制真空断路器3一边与所述三相母线1分相连接,所述分相控制真空断路器3另一边三相3个触点相连并通过接地线与所述单相速断断路器4相连,所述单相速断断路器4通过接地线与所述接地装置5相连,所述接地装置5通过接地线接地,所述零序互感器6设置于所述接地线上,所述零序互感器6与所述智能接地控制器2相连,所述智能接地控制器2控制连接所述分相控制真空断路器3、单相速断断路器4以及接地装置5。所述分相控制真空断路器3采用磁力机构真空断路器。所述接地装置5能在所述智能接地控制器2的控制下,将小电阻、小电抗或金属导体串接入接地线中。
如图4所示的本发明的系统结构图,包括处理器、电子电压互感器(PT)、电流互感器(CT)及接地装置;其中,处理器包括运行监测模块、选相选线模块、接地控制模块、故障报警模块、故障录波模块、通信模块;所述运行监测模块连接电子电压互感器,所述选相选线模块连接零序电流互感器,所述接地控制模块控制连接所述接地装置里的三相分相断路器和单相速断断路器。
如图3所示的一种转移型接地消弧装置运行流程图,本发明的一种转移型接地消弧装置的工作方法为所述智能接地控制器2通过所述电子式电压互感器7实时监测所述三相母线1的各相电压以及零序电压,当零序电压发生突变时认为出现单相对地短路故障(具体判断算法等为现有技术,本发明不再赘述),此时零序电压突变触发所述智能接地控制器2中的选相选线模块投入运算分析,尽快定位出故障相。定位出故障相后,所述智能接地控制器2控制故障相对应的所述分相控制真空断路器3中的刀闸合闸,使故障相金属接地,并保持设定的时间。
此时所述智能接地控制器2通过所述零序互感器6实时监测接地线上的零序电流,若零序电流突变,超过设定值,则认为故障相选择错误,系统误将正常相金属接地,此时接地故障相和金属接地正常相发生相间短路,需立即断开正常相的金属接地;而分相控制真空断路器3的合分闸时间间隔要求50ms,无法满足要求;此时所述单相速断断路器4迅速分闸,分闸时间5ms,迅速切断了正常相的金属接地。具体过程如图2所示,其中21为B相发生单相接地短路故障;22为由于选相错误,误将A相金属接地;23为零序电流超限,将所述单相速断断路器4分闸,切断A相金属接地;24为所述分相控制真空断路器3中A相分闸,所述单相速断断路器4合闸,恢复误合闸前状态,重新判断选相。
在故障相金属接地后,零序电流维持在设定范围内,则认为选相正确,保持故障相金属接地设定的时间(例如30s)后,所述智能接地控制器2控制所述分相控制真空断路器3中的故障相对应刀闸分闸,所述智能接地控制器2再次判断故障是否依旧存在,若不存在,此故障为瞬时故障,电网恢复正常运行;若仍存在,此故障为永久故障,所述分相控制真空断路器3再次合闸,等待人工巡检排查故障后,人为分闸使电网恢复正常运行。所述智能接地控制器2中的故障报警模块和故障录波模块在故障发生时启动,完成故障声、光报警及故障时各相电压、零序电压、电网各线路电流、零序电流等关键波形的录制;通信模块将故障过程中故障相、故障线、故障录波、断路器动作、断路器状态等关键信息上报至上位机,并能接收上位机指令,进行状态上报或分合闸动作等,实现消弧装置的远程监测、运维。
所述智能接地控制器选相选线模块算法先进,能够迅速准确选相选线。当发生接地故障时,零序电压突变触发选相选线模块投入运算分析,选相算法能够在单相接地故障发生后的四分之一或二分之一周波内准确监测出故障相;选线算法采用最大增量法和暂态相关性分析法相结合,能够在接地合闸一个工频周波内完成故障线路选择。

Claims (8)

1.一种转移型接地消弧装置,包括分相控制断路器、控制器;所述控制器分相控制连接所述分相控制断路器,所述分相控制断路器分相连接母线对应各相,分相控制断路器另一端的各触点相连后通过接地装置接地,其特征在于,还包括单相速断断路器;所述单相速断断路器与所述接地装置串联;所述控制器控制连接所述单相速断断路器。
2.根据权利要求1所述的一种转移型接地消弧装置,其特征在于,还包括与所述接地装置串联的零序互感器,所述零序互感器与所述控制器相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种转移型接地消弧装置,其特征在于,还包括电压互感器,所述电压互感器分相挂接于三相母线上,并与所述控制器相连。
4.根据权利要求3所述的一种转移型接地消弧装置,其特征在于,所述电压互感器为电子式电压互感器。
5.根据权利要求3所述的一种转移型接地消弧装置,其特征在于,还包括过电压保护器,所述过电压保护器与所述电压互感器分相并联。
6.根据权利要求3所述的一种转移型接地消弧装置,其特征在于,所述接地装置为金属导体接地装置、电抗接地装置或电阻接地装置。
7.根据权利要求3所述的一种转移型接地消弧装置,其特征在于,所述分相控制断路器为磁力机构真空断路器。
8.根据权利要求3所述的一种转移型接地消弧装置,其特征在于,所述控制器还连接有存储器,用于在故障时对包括各相电压、各相电流在内的波形进行录制、储存。
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