CN110212511B - 基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统，包括：通过出线连接的220kV变电站和66kV变电站，各66kV出线上均设置有出线开关和电流互感器，220kV变电站内的66kV母线还依次经投切开关、接地变压器和接地电阻后接地，220kV变电站内还设置有电压互感器和接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置，电压互感器用于监测66kV母线的电压，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置分别与电流互感器、电压互感器、出线开关和投切开关连接。该基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统不需要提高系统消弧线圈容量和改变系统中性点接地方式即可解决电容电流超标带来的问题。

Description

基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域，特别提供了一种基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统。

背景技术

66kV配电网普遍采用中性点经消弧线圈接地系统，在该接地方式下，无论系统采用架空线路还是电缆线路，发生单相接地故障时保护均不跳闸，可带故障运行两小时。然而，随着城市电网建设的不断发展，66kV电缆化率不断提高，系统电容电流水平随之大幅度增加，而起到补偿电容电流作用的消弧线圈由于受到配电装置区场地限制却无法同步增容，从而导致消弧线圈的补偿容量不足，由过补偿方式变为欠补偿方式，导致电弧不易熄灭，并容易引起系统谐振过电压。另外，电缆线路单相接地故障多为永久性故障，故障处理不及时往往会引起相间短路故障甚至导致电缆隧道内发生火灾，扩大事故范围，而消弧线圈接地系统的接地选线装置准确率不甚理想，经常造成系统发生单相接地故障超过两小时但没有查出故障线路的情况。

因此，提供一种新型的66kV消弧线圈接地系统，以实现对单相接地故障的自动检测并作出相应处理，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统及单相接地故障处理方法，以解决消弧线圈接地系统电容电流超标带来的问题。

本发明一方面提供了一种基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统，包括：220kV变电站和66kV变电站，其中，220kV变电站内的主变压器均为Y-△接线，站内无66kV消弧线圈，220kV变电站内的66kV母线通过66kV出线分别与66kV变电站连接，且各66kV出线上均设置有出线开关和用于检测出线电流的电流互感器，所述66kV母线还依次经投切开关、接地变压器和接地电阻后接地，所述220kV变电站内还设置有电压互感器和接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置，所述电压互感器用于监测66kV母线的电压，所述接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置分别与电流互感器、电压互感器、出线开关和投切开关连接，用于根据电压互感器检测到的电压值控制投切开关的闭合，及根据电流互感器检测到的电流值控制出线开关的跳闸或向外界发出报警信号，220kV变电站通过66kV联络线与其他220kV变电站连接，66kV变电站内安装有66kV消弧线圈。

优选，所述接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置内设置有与出线开关一一对应的跳闸出口硬压板，当跳闸出口硬压板处于“投”状态时，若检测到故障线路，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置跳开与跳闸出口硬压板对应的出线开关，当跳闸出口硬压板处于“分”状态时，若检测到故障线路，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置向外界发出报警信号。

进一步优选，66kV联络线上的出线开关对应的跳闸出口硬压板处于“分”状态。

进一步优选，接地电阻的额定热稳定电流为系统单相接地故障电容电流的2～4倍，其中，接地电阻的阻值R通过公式(1)确定，

式中，

为系统额定相电压，I_R为接地电阻的额定热稳定电流。

进一步优选，接地电阻的额定热稳定电流为600A、800A、1000A或1300A。

本发明还提供了一种利用上述基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统进行单相接地故障处理的方法：利用电压互感器监测66kV母线的电压，当检测到的零序电压超过预设的整定值时，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置控制投切开关闭合，短时投入接地电阻，此时，故障线路的电流幅值、阻性分量、零序电流均显著增大，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置通过电流互感器即可检测到故障线路，并跳开相应的出线开关或向外界发出报警信号。

本发明提供的基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统的有益效果如下：

(1)、现有消弧线圈接地系统由于单相接地故障残留小，特征分量不明显，导致单相接地故障选线一直是困扰行业的难题，本发明通过短时自动投入接地电阻，消弧线圈接地系统的单相接地故障电流幅值、阻性分量、零序电流均显著增大，可以准确的选出单相接地故障线路，解决了消弧线圈接地选线准确率低的问题；

(2)、现有消弧线圈接地系统在发生单相接地故障时继电保护不跳闸，当电容电流超标时，电弧不易熄灭，往往导致事故范围扩大，本发明不需要改造变电站原有继电保护装置，通过接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置可实现故障线路选择和跳闸，投资低，经济效益显著；

(3)、现有消弧线圈接地系统如改造为电阻接地系统，在改造过渡期间，需要断开变电站之间的联络开关，以避免继电保护装置越级跳闸，受系统运行方式限制时，难以实施，本发明通过短时自动投入电阻，不改变系统中性点长期经消弧线圈接地的方式，不受系统运行方式限制，可实施性高、适应性强。

本发明提供的基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统，不需要提高系统消弧线圈容量和改变系统中性点接地方式即可解决电容电流超标带来的问题，在改造过渡期间，不会由于系统中性点接地方式不一致，导致系统之间无法联络运行。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明提供的基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。

如图1所示，本发明提供了一种基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统，包括：220kV变电站1和66kV变电站2，其中，220kV变电站1内的主变压器均为Y-△接线，站内无66kV消弧线圈，220kV变电站1内的66kV母线11通过66kV出线3分别与66kV变电站2连接，且各66kV出线3上均设置有出线开关31和用于检测出线电流的电流互感器32，所述66kV母线11还依次经投切开关4、接地变压器5和接地电阻6后接地，所述220kV变电站1内还设置有电压互感器7和接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置8，所述电压互感器7用于监测66kV母线11的电压，所述接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置8分别与电流互感器32、电压互感器7、出线开关31和投切开关4连接，用于根据电压互感器7检测到的电压值控制投切开关4的闭合，及根据电流互感器32检测到的电流值控制出线开关31的跳闸或向外界发出报警信号，220kV变电站1通过66kV联络线9与其他220kV变电站10连接，66kV变电站2内安装有66kV消弧线圈。

该基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统可在原有的66kV消弧线圈接地系统的基础上进行改造，66kV变电站内的原有66kV消弧线圈可全部利旧，在电容电流超标的220kV变电站主变压器(Y-△接线)66kV侧新增投切开关、接地变压器、接地电阻、接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置即可，投切开关用于连接66kV母线和接地变压器并实现接地变压器和接地电阻的投切，接地变压器用于引出主变压器66kV中性点，实现变压器中性点和接地电阻的连接，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置用于实现接地电阻的自动投、退以及故障线路选线和跳闸功能，其功能实现如下：装置设置中性点接地电阻自动投入功能：以零序过压为基础元件，当发生单相接地故障时，零序电压超过整定值，该装置出口合投切开关，投入中性点接地电阻；装置设置中性点接地电阻自动切除功能：投入时间以满足故障选线采样要求为宜，一般小于100ms，接地电阻投入超过预设的整定时间时，装置出口断开投切开关，退出中性点接地电阻；装置设置故障线路选线跳闸功能：装置采集本站内各66kV出线支路三相电流，根据I_a+I_b+I_c＝3I₀合成零序电流，当系统发生单相接地故障，接地电阻投入时，故障电流幅值、阻性分量、零序电流均显著增大，因此，装置可根据电流互感器的检测信息实现故障线路的准确选择。

66kV系统长期运行在消弧线圈接地方式下，当66kV线路发生单相接地故障时，通过短暂投入接地电阻，可显著提高故障特征分量值，进而找到故障线路并作出相应处理。由于原继电保护装置均不需要更换和改造，原继电保护装置不动作于单相接地故障，因此各变电站原有继电保护装置不会发生误动，仅安装了接地电阻的变电站会通过接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置实现故障线路选择和跳闸，解决了改造过渡期间变电站之前无法联络运行的问题。

作为技术方案的改进，所述接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置8内设置有与出线开关31一一对应的跳闸出口硬压板(图中未示出)，供运行人员选择故障线路跳闸或发报警信号，当跳闸出口硬压板处于“投”状态时，若检测到故障线路，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置8跳开与跳闸出口硬压板对应的出线开关31，当跳闸出口硬压板处于“分”状态时，若检测到故障线路，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置8向外界发出报警信号。

作为技术方案的改进，与66kV联络线9上的出线开关31对应的跳闸出口硬压板处于“分”状态。

接地电阻的电阻值选择可综合考虑继电保护技术要求、故障电流对电气设备和通信的影响，以及对人身安全和系统供电可靠性的影响等，电阻装置的阻值和热稳定容量需根据装设地区的运行方式、短路阻抗等参数进行校核，作为技术方案的改进，接地电阻6的额定热稳定电流为系统单相接地故障电容电流的2～4倍，其中，接地电阻6的阻值R通过公式(1)确定，

式中，

为系统额定相电压，I_R为接地电阻6的额定热稳定电流。

作为技术方案的改进，接地电阻6的额定热稳定电流为600A、800A、1000A或1300A。

本发明还提供了一种利用上述基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统进行单相接地故障处理的方法：利用电压互感器7监测66kV母线11的电压，当检测到的零序电压超过预设的整定值时，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置8控制投切开关4闭合，短时投入接地电阻6，投入时间优选小于100ms，此时，故障线路的电流幅值、阻性分量、零序电流均显著增大，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置8通过电流互感器32即可检测到故障线路，并跳开相应的出线开关31或向外界发出报警信号。

下面分别给出与发明提供的接地系统中66kV变电站连接的66kV出线发生单相接地故障及与本发明提供的接地系统连接的其他220kV变电站内的66kV出线发生单相接地故障时，本发明提供的电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统对单相接地故障的处理过程：

实施例1

如图1所示，当220kV变电站1的66kV出线b发生单相接地故障时，220kV变电站1的66kV母线的电压互感器输出零序电压，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置经预设延时后合上投切开关，投入接地电阻，此时，故障电流幅值、阻性分量、零序电流均显著增大，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置通过采集各回路电流互感器的电流值可以准确选中出线b为故障线路。在这个过程中，对系统运行方式没有特殊要求，其它变电站的线路保护不会误动作越级跳闸。

实施例2

如图1所示，当与220kV变电站1通过66kV联络线连接的另一220kV变电站10内的66kV出线B发生单相接地故障时，若66kV联络线处于合闸状态，220kV变电站1的66kV母线电压互感器输出零序电压，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置经预设延时后合上投切开关，投入接地电阻，此时，故障电流幅值、阻性分量、零序电流均显著增大，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置通过采集各回路电流互感器的电流值可以选择联络线(出线n)为故障线路，其中，与出线n对应的跳闸出口硬压板优选处于“分”状态，此时，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置只向外界发出报警信号，不跳闸。在这个过程中，对系统运行方式没有特殊要求，其它变电站的线路保护不会误动作越级跳闸。待220kV变电站10也改造为基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统时，220kV变电站10的接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置即可准确选出出线B为故障线路。

本发明的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。

上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统，其特征在于，包括：220kV变电站(1)和66kV变电站(2)，其中，220kV变电站(1)内的主变压器均为Y-△接线，站内无66kV消弧线圈，220kV变电站(1)内的66kV母线(11)通过66kV出线(3)分别与66kV变电站(2)连接，且各66kV出线(3)上均设置有出线开关(31)和用于检测出线电流的电流互感器(32)，所述66kV母线(11)还依次经投切开关(4)、接地变压器(5)和接地电阻(6)后接地，所述220kV变电站(1)内还设置有电压互感器(7)和接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置(8)，所述电压互感器(7)用于监测66kV母线(11)的电压，所述接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置(8)分别与电流互感器(32)、电压互感器(7)、出线开关(31)和投切开关(4)连接，用于根据电压互感器(7)检测到的电压值控制投切开关(4)的闭合，及根据电流互感器(32)检测到的电流值控制出线开关(31)的跳闸或向外界发出报警信号，220kV变电站(1)通过66kV联络线(9)与其他220kV变电站连接，66kV变电站(2)内安装有66kV消弧线圈。

2.按照权利要求1所述的基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统，其特征在于：所述接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置(8)内设置有与出线开关(31)一一对应的跳闸出口硬压板，当跳闸出口硬压板处于“投”状态时，若检测到故障线路，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置(8)跳开与跳闸出口硬压板对应的出线开关(31)，当跳闸出口硬压板处于“分”状态时，若检测到故障线路，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置(8)向外界发出报警信号。

3.按照权利要求2所述的基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统，其特征在于：66kV联络线(9)上的出线开关(31)对应的跳闸出口硬压板处于“分”状态。

4.按照权利要求1所述的基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统，其特征在于：接地电阻(6)的额定热稳定电流为系统单相接地故障电容电流的2～4倍，其中，接地电阻(6)的阻值R通过公式(1)确定，

式中，

为系统额定相电压，I_R为接地电阻(6)的额定热稳定电流。

5.按照权利要求4所述的基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统，其特征在于：接地电阻(6)的额定热稳定电流为600A、800A、1000A或1300A。

6.利用权利要求1至5中任一项所述的基于电阻异地自动投切的66kV消弧线圈接地系统进行单相接地故障处理的方法，其特征在于：利用电压互感器(7)监测66kV母线(11)的电压，当检测到的零序电压超过预设的整定值时，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置(8)控制投切开关(4)闭合，短时投入接地电阻(6)，此时，故障线路的电流幅值、阻性分量、零序电流均显著增大，接地电阻自动投切控制器及选线跳闸装置(8)通过电流互感器(32)即可检测到故障线路，并跳开相应的出线开关(31)或向外界发出报警信号。

Images