CN112436496A - 小电流接地消弧装置及消弧方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种小电流接地消弧装置及消弧方法，装置包括接地变压器、晶闸管电路、电容电路和控制器，接地变压器的一次绕组接入到配电网母线并中性点接地，接地变压器的二次绕组的相线接入所述电容电路的一端，接地变压器的二次绕组的中性线接入晶闸管电路的一端；晶闸管电路的另一端接入电容电路的另一端；控制器与晶闸管电路的控制端连接；控制器检测配电网母线的电压、电流值，根据电压、电流值确定接地故障相，并向晶闸管电路发送导通指令，以使所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧，避免常规消弧柜在高压侧使用高压快速开关，达到快速处理单相接地故障。

Description

小电流接地消弧装置及消弧方法

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种小电流接地消弧装置及消弧方法。

背景技术

配电网中性点接地方式与电力系统安全密切相关。随着各类中性点接地方式的接入，以及配电网形式结构的多样化，需要一种简单可靠地单相接地故障处理方式。而传统消弧线圈接地方式固有的问题日益突出，已经不能满足目前多样形式下的配电网安全需求，特别是针对老旧配电网急需通过辅助手段进一步提升供电可靠性。

小电流接地系统是指中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，一般用于35kV及以下系统。当中性点不接地系统发生单相接地故障时，相电压升高

倍，而线电压维持不变，不影响三相用电设备的正常运转。消弧线圈接地系统主要针对电容电流较大的系统，对瞬间故障能够自动熄弧，故障点对地电位低。

目前小电流接地系统采用消弧柜的原理是将发生弧光接地的故障相直接金属接地，这种保护方案原理简单。但是从运行来看，消弧柜抗扰动能力差，使得高压开关频繁动作甚至误动，造成系统缺相运行，导致事故扩大、用电设备损坏等后果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种小电流接地消弧装置及消弧方法。

本发明实施例提供一种小电流接地消弧装置，包括接地变压器、晶闸管电路、电容电路和控制器，其中：

所述接地变压器的一次绕组接入到配电网母线并中性点接地，所述接地变压器的二次绕组的相线接入所述电容电路的一端，所述接地变压器的二次绕组的中性线接入所述晶闸管电路的一端；所述晶闸管电路的另一端接入所述电容电路的另一端；所述控制器与所述晶闸管电路的控制端连接；

所述控制器，用于检测配电网母线的电压、电流值，根据电压、电流值判断所述配电网中是否发生单相接地故障，在发生单相接地故障时，确定接地故障相，并向晶闸管电路发送导通指令，以使所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧。

可选地，还包括晶闸管驱动电路，与所述控制器和所述晶闸管电路连接，用于接收所述控制器发出的导通指令，根据导通指令驱动所述晶闸管电路导通对应接地故障相。

可选地，所述晶闸管电路包括三根引出线，所述电容电路包括三个电容，三根引出线与三个电容对应连接，三个电容与所述接地变压器的二次绕组的相线对应连接。

可选地，所述接地变压器的一次绕组接入所述配电网母线，且一次绕组和二次绕组形成零序电流通道。

可选地，在发生配电网单相接地故障时，所述控制器具体用于：

确定接地故障相，向晶闸管驱动电路发送导通指令，以使晶闸管驱动电路根据导通指令驱动所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使串联的对应接地故障相的电容抵消接地变压器的短路阻抗，使接地变压器一次绕组短路母线故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧。

可选地，还包括辅助电源，用于为控制器和晶闸管驱动电路提供供电电流。

本发明实施例提供一种基于上述小电流接地消弧装置的小电流接地消弧方法，包括：

控制器检测配电网母线的电压、电流值，根据电压、电流值判断所述配电网中是否发生单相接地故障；

当发生单相接地故障时，控制器确定接地故障相，向晶闸管驱动电路发送导通指令，以使晶闸管驱动电路根据导通指令驱动所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使串联的对应接地故障相的电容抵消接地变压器的短路阻抗，使接地变压器一次绕组短路母线故障相，使接地故障点电流减小。

本发明实施例提供的小电流接地消弧装置及消弧方法，通过在发生单相接地故障时，控制器确定接地故障相，并向晶闸管电路发送导通指令，以使所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使串联的对应接地故障相的电容电路抵消接地变压器的短路阻抗，使接地变压器一次绕组短路母线故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧，能够满足多样化配电网需求，避免常规消弧柜在高压侧使用高压快速开关，达到快速处理单相接地故障的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明小电流接地消弧装置实施例结构图；

图2为本发明小电流接地消弧装置实施例结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的一种小电流接地消弧装置，所述装置应用于环网供电和多电源供电场合下的配电网单相接地故障处理。所述装置包括接地变压器11、晶闸管电路12、电容电路13和控制器14，其中：

所述接地变压器11的一次绕组接入到配电网母线15并中性点接地，所述接地变压器11的二次绕组的相线接入所述电容电路13的一端，所述接地变压器11的二次绕组的中性线接入所述晶闸管电路12的一端；所述晶闸管电路12的另一端接入所述电容电路13的另一端；所述控制器11与所述晶闸管电路的控制端连接。

所述晶闸管电路包括三根引出线(图1中Sa、Sb、Sc)，所述电容电路包括三个电容，三根引出线与三个电容对应连接，三个电容与所述接地变压器的二次绕组的相线(图1中a、b、c)对应连接。

所述接地变压器11的一次绕组接入所述配电网母线，且一次绕组和二次绕组形成零序电流通道。

所述控制器14，用于检测配电网母线15的电压、电流值，根据电压、电流值判断所述配电网中是否发生单相接地故障，在发生单相接地故障时，确定接地故障相，并向晶闸管电路12发送导通指令，以使所述晶闸管电路12导通对应接地故障相，使串联的对应接地故障相的电容电路13抵消接地变压器的短路阻抗，使接地变压器11一次绕组短路母线故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧。

另外，所述小电流接地消弧装置还包括辅助电源16，用于为控制器和晶闸管驱动电路提供供电电流。特殊场合下需要配置不间断电源(UPS Uninterruptible PowerSystem)，以保证供电可靠性。

下面以配电网母线A相线接地故障为例进行解释说明，控制器通过变压互感器采集得到电流信号，通过零序电流传感器得到零序电流信号，然后进行运算：

i_AF＝3i₀＝i_c0b+i_c0c

式中i_AF为故障点电流，i₀为零序电流，i_c0b为B相接地故障点电容电流，i_c0c为C相接地故障点电容电流。

当检测到式中零序电流i₀大于i_SET(设定值)时，控制器14向晶闸管电路12发送导通指令，以使所述晶闸管电路12导通对应接地故障相。

在A相二次绕组晶闸管导通后，进行运算：

i_A≈3i₀＝i_c0b+i_c0c

i_AF≈0

式中，i_A为母线A相故障短路电流，趋近于零。

从上述可以看出故障点电流i_AF趋近于零，从而熄灭电弧。

本发明实施例提供的小电流接地消弧装置，通过在发生单相接地故障时，控制器确定接地故障相，并向晶闸管电路发送导通指令，以使所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使串联的对应接地故障相的电容电路抵消接地变压器的短路阻抗，使接地变压器一次绕组短路母线故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧，能够满足多样化配电网需求，避免常规消弧柜在高压侧使用高压快速开关，达到快速处理单相接地故障的目的。

如图2所示，在上述实施例的基础上，所述装置还包括晶闸管驱动电路17，与所述控制器14和所述晶闸管电路12连接，用于接收所述控制器14发出的导通指令，根据导通指令驱动所述晶闸管电路12导通对应接地故障相。

为此，在发生配电网单相接地故障时，所述控制器具体用于：

确定接地故障相，向晶闸管驱动电路发送导通指令，以使晶闸管驱动电路根据导通指令驱动所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使串联的对应接地故障相的电容抵消接地变压器的短路阻抗，使接地变压器一次绕组短路母线故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧。

本发明实施例提供的小电流接地消弧装置，通过在发生单相接地故障时，控制器确定接地故障相，并向晶闸管电路发送导通指令，以使所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使串联的对应接地故障相的电容电路抵消接地变压器的短路阻抗，使接地变压器一次绕组短路母线故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧，能够满足多样化配电网需求，避免常规消弧柜在高压侧使用高压快速开关，达到快速处理单相接地故障。

本发明实施例还提供一种基于上述实施例所述小电流接地消弧装置的小电流接地消弧方法，包括：

控制器检测配电网母线的电压、电流值，根据电压、电流值判断所述配电网中是否发生单相接地故障；

当发生单相接地故障时，控制器确定接地故障相，向晶闸管驱动电路发送导通指令，以使晶闸管驱动电路根据导通指令驱动所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使串联的对应接地故障相的电容抵消接地变压器的短路阻抗，使接地变压器一次绕组短路母线故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧。

本发明实施例提供的小电流接地消弧方法，通过在发生单相接地故障时，控制器确定接地故障相，并向晶闸管电路发送导通指令，以使所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使串联的对应接地故障相的电容电路抵消接地变压器的短路阻抗，使接地变压器一次绕组短路母线故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧，能够满足多样化配电网需求，避免常规消弧柜在高压侧使用高压快速开关，达到快速处理单相接地故障的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种小电流接地消弧装置，其特征在于，包括接地变压器、晶闸管电路、电容电路和控制器，其中：

所述接地变压器的一次绕组接入到配电网母线并中性点接地，所述接地变压器的二次绕组的相线接入所述电容电路的一端，所述接地变压器的二次绕组的中性线接入所述晶闸管电路的一端；所述晶闸管电路的另一端接入所述电容电路的另一端；所述控制器与所述晶闸管电路的控制端连接；

所述控制器，用于检测配电网母线的电压、电流值，根据电压、电流值判断所述配电网中是否发生单相接地故障，在发生单相接地故障时，确定接地故障相，并向晶闸管电路发送导通指令，以使所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使接地故障点电流减小，从而使电弧熄灭。

2.根据权利要求1所述的小电流接地消弧装置，其特征在于，还包括晶闸管驱动电路，与所述控制器和所述晶闸管电路连接，用于接收所述控制器发出的导通指令，根据导通指令驱动所述晶闸管电路导通对应接地故障相。

3.根据权利要求1或2所述的小电流接地消弧装置，其特征在于，所述晶闸管电路包括三根引出线，所述电容电路包括三个电容，三根引出线与三个电容对应连接，三个电容与所述接地变压器的二次绕组的相线对应连接。

4.根据权利要求1所述的小电流接地消弧装置，其特征在于，所述接地变压器的一次绕组接入所述配电网母线，且一次绕组和二次绕组形成零序电流通道。

5.根据权利要求3所述的小电流接地消弧装置，其特征在于，在发生配电网单相接地故障时，所述控制器具体用于：

确定接地故障相，向晶闸管驱动电路发送导通指令，以使晶闸管驱动电路根据导通指令驱动所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使串联的对应接地故障相的电容抵消接地变压器的短路阻抗，使接地变压器一次绕组短路母线故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧。

6.根据权利要求5所述的小电流接地消弧装置，其特征在于，还包括辅助电源，用于为控制器和晶闸管驱动电路提供供电电流。

7.一种基于上述权利要求1-6中任一权利要求所述小电流接地消弧装置的小电流接地消弧方法，其特征在于，包括：

控制器检测配电网母线的电压、电流值，根据电压、电流值判断所述配电网中是否发生单相接地故障；

当发生单相接地故障时，控制器确定接地故障相，向晶闸管驱动电路发送导通指令，以使晶闸管驱动电路根据导通指令驱动所述晶闸管电路导通对应接地故障相，使串联的对应接地故障相的电容抵消接地变压器的短路阻抗，使接地变压器一次绕组短路母线故障相，使接地故障点电流减小，从而熄灭电弧。

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