CN111711165B - 一种中性点接地电阻器自动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中性点接地电阻器自动控制装置，涉及电力技术领域；本装置接在配电网中性点和大地之间，包括小电阻器、可控硅过压自动投切开关、接触器和控制器，控制器与接触器串联，接触器与可控硅过压自动投切开关并联，并联后的接触器和可控硅过压自动投切开关一端与配电网中性点相连，接触器和可控硅过压自动投切开关的另一端连接于小电阻器，小电阻器的另一端直接接地。本发明在电网正常运行的时候，可控硅不导通，中性点经均压电阻接地，将均压电阻的阻值按高阻接地的方式选取，则此时的电网运行于经高阻接地方式，从而可避免铁磁谐振的发生，并且小电阻接地方式下继电保护灵敏度高，保护算法简单。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种中性点接地电阻器自动控制装置。
背景技术
中压配电网中性点接地方式与配电网运行的安全性、经济型、可靠性密切相关，目前在我国主要有如下几种中性点接地方式：中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式、中性点经小电阻接地方式，这几种接地方式适用场合不同，各有其优缺点。
中性点不接地方式节省投资，电网可带故障运行，但在电容电流大的场合容易发生弧光过电压，在电容电流小的场合容易发生铁磁谐振过电压，造成设备绝缘击穿，酿成重大安全事故，造成重大经济损失，因而，该种方式仅适用于配有消协手段的电容电流较小的电网；中性点经消弧线圈接地方式可降低接地残流、有效抑制弧光过电压、铁磁谐振过电压，可适用于电容电流较大的场合，但也存在接地选线困难及随着电网发展补偿容量不足的问题；中性点经小电阻接地方式可有效的抑制电网过电压，采用零序过流保护即可切除故障等优点，但也存在因接地故障电流大，继电保护设备需马上切除故障，这导致的了为数众多的瞬间接地故障也会引起跳闸，大大降低了电网的供电可靠性，因而此种接地方式一般用于绝缘化率高的电网，也就是以电缆线路为主的电网。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种中性点接地电阻器自动控制装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种中性点接地电阻器自动控制装置，包括小电阻器、可控硅过压自动投切开关、接触器和控制器，控制器与接触器串联，接触器与可控硅过压自动投切开关并联，并联后的接触器和可控硅过压自动投切开关一端与配电网中性点相连，接触器和可控硅过压自动投切开关的另一端连接于小电阻器，小电阻器的另一端直接接地。
优选地：所述可控硅过压自动投切开关通过压敏电阻实时监测中性点电压，在中性点电压超过过压阈值瞬间导通，投入小电阻，在中性点电压未超过过压阈值期间保持不导通，控制器实时监测中性点电压，在中性点电压超过过压阈值后立即驱动接触器闭合，在中性点电压低于过压阈值但高于接地阈值时延时驱动接触器闭合，在中性点电压低于接地阈值期间保持接触器断开，所述过压阈值取值范围为相电压100％-150％，所述中性点电压低于过压阈值但高于接地阈值的取值范围是5％—30％，延时时间是1-10秒。
优选地：所述自动控制装置10kV系统、20kV系统和35kV系统中性点对地阻抗：所述10kV系统，对地阻抗为600欧到1500欧，20kV系统，对地阻抗为1000欧到3000欧，35kV系统，对地阻抗为2000欧到5000欧。
优选地：所述可控硅过压自动投切开关包括可控硅、压敏电阻和阻容均压电路，可控硅的数量为两个以上，且两个以上的可控硅之间为串联连接，每个可控硅的门极和阳极之间接有压敏电阻，该压敏电阻的压敏电压取值约为：过压阈值/N，阻容均压电路中各元件参数的选取应满足在可控硅不导通时，所述可控硅过压自动投切开关分为10kV系统、20kV系统和35kV系统等效阻抗：所述10KV系统的可控硅过压自动投切开关的等效阻抗范围为600欧到1500欧之间；所述20KV系统的可控硅过压自动投切开关的等效阻抗范围为1000欧到3000欧之间；所述35KV系统的可控硅过压自动投切开关的等效阻抗范围为2000欧到5000欧之间。
优选地：所述自动控制装置10Kv状态下包括10kV315kVA接地变压器、10kV30欧200A10秒不锈钢电阻器、10kV/100V电压互感器、可控硅过压自动投切开关、控制器、10kV630A接触器、10kV避雷器。
优选地：所述控制器设有一路电压测量接口和一路开出接口，且电压测量接口的量程为200V，精度为2％，电压测量接口连接于10kV/100V电压互感器的二次绕组，开出接口的驱动能力为AC220V5A。
优选地：所述可控硅过压自动投切开关，该开关包括16个可控硅、8个均压电阻、16个压敏电阻和16组阻容吸收回路，其中可控硅额定电压为2500V、额定电流为500A，均压电阻阻值为125O欧、额定电压为AC1000V、额定功率为8000W，压敏电阻压敏电压为1300V。
优选地：所述可控硅过压自动投切开关的动作逻辑是，中性点电压瞬时值超过10400V，压敏电阻导通，可控硅导通，可控硅在电流过零点断开，下一次电压瞬时值超过10400V导通，电压低于10400V时，可控硅断开。
优选地：包括以下步骤：S1：启动控制器；S2：进行整体装置实时监测中性点电压监测；S3：判断中性点电压的伏值；S4：再次判断中性点电压的伏值；S5：驱动接触器闭合；S6：返回S2。
优选地：所述S3中，当判断出中性点电压超过1200V时，进入S4；当判断出中性点电压低于1200V时，保持接触器处于断开状态，回到S1，所述S4：当判断出中性点电压超过6800V时，立即驱动接触器闭合；当判断出中性点电压低于6800V时，延迟3秒钟后，驱动接触器闭合。
本发明的有益效果为：
1.整体装置接在电网中性点和大地之间，在电网正常运行时，可控硅不导通，中性点经均压电阻接地，将均压电阻的阻值按高阻接地方式选取，则此时的电网运行于经高阻接地方式，从而可避免铁磁谐振的发生。
2.整体装置在接地发生后，如果是瞬时接地，装置不动作，避免了瞬时接地引起的跳闸；如果是永久性接地，则通过接触器投入小电阻引发零序保护切除接地故障；如果有过压产生，则可控硅在过压的瞬间导通，控制器也立即驱动接触器闭合，从而有效抑制过电压；小电阻接地方式下继电保护灵敏度高，保护算法简单。
附图说明
图1为本发明提出的一种中性点接地电阻器自动控制装置的系统简化结构示意图；
图2为本发明提出的一种中性点接地电阻器自动控制装置的系统结构示意图；
图3为本发明提出的一种中性点接地电阻器自动控制装置的可控硅过压自动投切开关结构示意图；
图4为本发明提出的一种中性点接地电阻器自动控制装置的10KV系统结构示意图；
图5为本发明提出的一种中性点接地电阻器自动控制装置的10KV可控硅过压自动投切开关结构示意图；
图6为本发明提出的一种中性点接地电阻器自动控制装置的控制器控制逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1：
一种中性点接地电阻器自动控制装置，如图1所示，包括小电阻器、可控硅过压自动投切开关、接触器和控制器，控制器与接触器串联，接触器与可控硅过压自动投切开关并联，并联后的接触器和可控硅过压自动投切开关一端与配电网中性点相连，接触器和可控硅过压自动投切开关的另一端连接于小电阻器，小电阻器的另一端直接接地。
在配电网正常运行时，所述自动控制装置装置不动作，中性点处于经高阻接地方式，此时中性点对地阻抗为：
10kV系统：600欧到1500欧之间；
20kV系统：1000欧到3000欧之间；
35kV系统：2000欧到5000欧之间。
所述可控硅过压自动投切开关通过压敏电阻实时监测中性点电压，在中性点电压超过过压阈值(取值范围100％-150％相电压)瞬间导通，投入小电阻，在中性点电压未超过过压阈值期间保持不导通，控制器实时监测中性点电压，在中性点电压超过过压阈值后立即驱动接触器闭合，在中性点电压低于过压阈值但高于接地阈值(取值范围5％—30％)时延时(1-10秒)驱动接触器闭合，在中性点电压低于接地阈值期间保持接触器断开。
所述可控硅过压自动投切开关包括可控硅、压敏电阻和阻容均压电路，可控硅的数量为两个以上，且两个以上的可控硅之间为串联连接，每个可控硅的门极和阳极之间接有压敏电阻，该压敏电阻的压敏电压取值约为：过压阈值/N，阻容均压电路中各元件参数的选取应满足在可控硅不导通时，可控硅过压自动投切开关的等效阻抗范围应为：
10kV系统：600欧到1500欧之间；
20kV系统：1000欧到3000欧之间；
35kV系统：2000欧到5000欧之间。
本实施例在使用时，当电网正常运行时，装置不动作，则此时的电网运行于经高阻接地方式，从而可避免铁磁谐振的发生，在接地发生后，如果是瞬时接地，装置不动作，避免了瞬时接地引起的跳闸，如是永久性接地，则通过接触器投入小电阻引发零序保护切除接地故障；如果有过压产生，则可控硅在过压的瞬间导通，控制器也立即驱动接触器闭合，从而有效抑制过电压。
实施例2：
一种中性点接地电阻器自动控制装置，如图4所示，本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述自动控制装置10Kv状态下包括10kV315kVA接地变压器、10kV30欧200A10秒不锈钢电阻器、10kV/100V电压互感器、可控硅过压自动投切开关、控制器、10kV630A接触器、10kV避雷器。
控制器具备一路电压测量接口，量程为200V，精度2％，连接10kV/100V电压互感器的二次绕组；具备一路开出接口，驱动能力为AC220V5A，用于驱动接触器。
可控硅过压自动投切开关，如图5所示，该开关由16个可控硅、8个均压电阻、16个压敏电阻及16组阻容吸收回路组成，可控硅额定电压2500V、额定电流500A，均压电阻阻值125欧、额定电压AC1000V、额定功率8000W，压敏电阻压敏电压取值1300V。
可控硅过压自动投切开关动作逻辑，由图5可知，当中性点电压瞬时值超过10400V，压敏电阻导通，进而对应的可控硅导通，可控硅在电流过零点断开，在下一次电压瞬时值超过10400V时导通；在电压不超过10400V时，可控硅处于断开状态。
本实施例在使用时，在电网正常运行时(中性点电压<1200V)，装置不动作，则此时的电网运行于经高阻接地方式，中性点对地阻抗为1000欧，可有效避免铁磁谐振的发生；在接地发生后(中性点电压>1200V)，如果中性点电压<6800V且是瞬时接地(接地时间短于3秒)，装置也不会动作，避免了瞬时接地引起的跳闸，如是永久性接地，则通过接触器投入小电阻引发零序保护切除接地故障；如果有过压产生(中性点电压>6800V)，则可控硅在过压的瞬间导通，控制器也立即驱动接触器闭合，从而有效抑制过电压并立即引发零序保护切除接地故障。
实施例3：
一种中性点接地电阻器自动控制装置控制器控制逻辑，如图6所示：
S1：启动控制器；
S2：进行整体装置实时监测中性点电压监测；
S3：判断中性点电压的伏值；
S4：再次判断中性点电压的伏值；
S5：控制器驱动接触器闭合；
S6：返回S2。
所述S3中，当判断出中性点电压超过1200V(相电压的20％)时，进入S4；当判断出中性点电压低于1200V(相电压的20％)时，保持接触器处于断开状态，回到S1。
所述S4：当判断出中性点电压超过6800V(相电压的112％)时，立即驱动接触器闭合；当判断出中性点电压低于6800V(相电压的112％)时，延迟3秒钟后，如果3秒内中性点电压复归，驱动接触器闭合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种中性点接地电阻器自动控制装置，包括小电阻器、可控硅过压自动投切开关、接触器和控制器，控制器与接触器串联，接触器与可控硅过压自动投切开关并联，并联后的接触器和可控硅过压自动投切开关一端与配电网中性点相连，接触器和可控硅过压自动投切开关的另一端连接于小电阻器，小电阻器的另一端直接接地；
所述可控硅过压自动投切开关通过压敏电阻实时监测中性点电压，在中性点电压超过过压阈值瞬间导通，投入小电阻，在中性点电压未超过过压阈值期间保持不导通，控制器实时监测中性点电压，在中性点电压超过过压阈值后立即驱动接触器闭合，在中性点电压低于过压阈值但高于接地阈值时延时驱动接触器闭合，在中性点电压低于接地阈值期间保持接触器断开，所述过压阈值取值范围为相电压100％-150％，所述中性点电压低于过压阈值但高于接地阈值的取值范围是5％—30％，延时时间是1-10秒。
2.根据权利要求1所述的一种中性点接地电阻器自动控制装置，其特征在于，所述自动控制装置10kV系统、20kV系统和35kV系统中性点对地阻抗：所述10kV系统，对地阻抗为600欧到1500欧，20kV系统，对地阻抗为1000欧到3000欧，35kV系统，对地阻抗为2000欧到5000欧。
3.根据权利要求2所述的一种中性点接地电阻器自动控制装置，其特征在于，所述可控硅过压自动投切开关包括可控硅、压敏电阻和阻容均压电路，可控硅的数量为两个以上，且两个以上的可控硅之间为串联连接，每个可控硅的门极和阳极之间接有压敏电阻，该压敏电阻的压敏电压取值约为：过压阈值/N，阻容均压电路中各元件参数的选取应满足在可控硅不导通时，所述可控硅过压自动投切开关分为10kV系统、20kV系统和35kV系统的等效阻抗：所述10kV系统的可控硅过压自动投切开关的等效阻抗范围为600欧到1500欧之间；所述20kV系统的可控硅过压自动投切开关的等效阻抗范围为1000欧到3000欧之间；所述35kV系统的可控硅过压自动投切开关的等效阻抗范围为2000欧到5000欧之间。
4.根据权利要求3所述的一种中性点接地电阻器自动控制装置，其特征在于，所述自动控制装置10 kV状态下包括10kV315kVA接地变压器、10kV30欧200A10秒不锈钢电阻器、10kV/100V电压互感器、可控硅过压自动投切开关、控制器、10kV630A接触器、10kV避雷器。
5.根据权利要求4所述的一种中性点接地电阻器自动控制装置，其特征在于，所述控制器设有一路电压测量接口和一路开出接口，且电压测量接口的量程为200V，精度为2％，电压测量接口连接于10kV/100V电压互感器的二次绕组，开出接口的驱动能力为AC220V5A。
6.根据权利要求5所述的一种中性点接地电阻器自动控制装置，其特征在于，所述可控硅过压自动投切开关，该开关包括16个可控硅、8个均压电阻、16个压敏电阻和16组阻容吸收回路，其中可控硅额定电压为2500V、额定电流为500A，均压电阻阻值为125O欧、额定电压为AC1000V、额定功率为8000W，压敏电阻压敏电压为1300V。
7.根据权利要求6所述的一种中性点接地电阻器自动控制装置，其特征在于，所述可控硅过压自动投切开关的动作逻辑是，中性点电压瞬时值超过10400V，压敏电阻导通，可控硅导通，可控硅在电流过零点断开，下一次电压瞬时值超过10400V导通，电压低于10400V时，可控硅断开。
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