CN112886562B - 转移电阻可调的主动干预消弧装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转移电阻可调的主动干预消弧装置及应用，所述装置包括控制器、设置在母线与地之间能够根据系统接地状态自动启动判相并转移接地电流的故障相投切支路，所述故障相投切支路包括分别连接在母线三相线上的相分流开关，三个相分流开关的另一端共接于电阻转移电路的一端，电阻转移电路的另一端接地，三个相分流开关以及电阻转移电路的受控端分别连接控制器的输出端。本发明通过调节转移电阻大小的方式，能够实现判相、限制判相错误时的短路电流、接地线路的选择以及接地故障退出的识别等，提高了选线准确性，并减小了电阻转移电路试探性退出时对系统产生的冲击，有效提高了系统安全运行水平。

Description

转移电阻可调的主动干预消弧装置及应用

技术领域

本发明涉及配电设备技术领域，特别是一种消弧装置及应用。

背景技术

单相接地故障是配电网最为常见的故障之一，主动干预消弧技术应用在中压配电网中，提供三个单相对地开关，在系统发生单相接地故障时，闭合故障相分流开关，及时将接地相接地，将故障点电流快速降为零，利用电压消弧原理，破坏产生电弧的机制，实现不受电弧电流大小影响的消弧效果，进一步降低故障点发生人身伤亡的几率。但主动干预消弧技术仍然存在如下问题：1)一般情况下，接地发生后，选线装置在接地电流转移前后选出故障线路，如果选线错误，由于接地电流已经全部转移，不能进行二次选线；2)在判断接地是否消失所进行的试探性退出时，或多或少都会对系统造成冲击，极易激发铁磁谐振造成PT熔丝熔断，甚至烧毁事故。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种转移电阻可调的主动干预消弧装置及应用，可进行判相以及二次选线，也可用来进行接地消失的判断，从而提高选线准确率，降低试探退出时对系统的冲击，有效提高系统安全运行水平。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

转移电阻可调的主动干预消弧装置，包括控制器和设置在母线与地之间能够根据系统接地状态自动启动判相并转移接地电流的故障相投切支路，所述故障相投切支路包括分别连接在母线三相线上的相分流开关，三个相分流开关的另一端共接于电阻转移电路的一端，电阻转移电路的另一端接地，三个相分流开关以及电阻转移电路的受控端分别连接控制器的输出端。

上述转移电阻可调的主动干预消弧装置，所述电阻转移电路包括并联连接的转移接地开关、第一转移电阻以及由第二转移电阻和转移电阻开关构成的串联支路，三个相分流开关包括A相分流开关、B相分流开关和C相分流开关；上述转移接地开关和转移电阻开关的受控端分别连接控制器的输出端。

上述转移电阻可调的主动干预消弧装置，所述第一转移电阻和第二转移电阻的阻值相等，均为50Ω。

上述转移电阻可调的主动干预消弧装置，所述电阻转移电路与地之间的线路上串接有电流互感器，电流互感器的输出端连接两相过流保护装置，两相过流保护装置输出端分别与三个相分流开关的受控端连接，两相过流保护装置与控制器连接。

转移电阻可调的主动干预消弧装置的应用，该应用基于权利要求1至3所述的主动干预消弧装置实现接地判相，具体方法为：

在接地判相初期，转移接地开关KD断开，转移电阻开关KR断开，电阻转移电路的接地转移电阻为50Ω；如果控制器判相正确，转移接地开关KD闭合，装置将接地点电流全部转移到装置内部；

如果选相错误，此时两相过流保护装置检测到该短路电流后，立即向接地相分流开关发出跳闸信号，使接地相分流开关跳开，起到对错判相导致的两相短路保护作用；

装置检测到选相错误，将重新进行选相，直到选相正确。

转移电阻可调的主动干预消弧装置的应用，该应用基于权利要求1至3所述的主动干预消弧装置实现接地选线，具体方法为：

如果在接地转移接地点电流时，选线装置没有正确选出接地线路，装置通过切换转移接地开关KD和转移电阻开关KR的方式调节电阻转移电路的转移电阻为25Ω或50Ω，通过比较转移电阻变化前后各线路零序电流的突变量，折算到额定相电压下突变量最大的线路与转移点的突变量进行比较，如果数值相近、方向相反，说明选择的线路为接地线路；

如果不满足条件，继续加大转移电阻进行比较，直到断开接地相分流开关，使转移电阻变换到无穷大状态；

如果仍不能选出线路，控制器KZQ向两相过流保护装置BH发出闭锁命令，不允许其动作，然后将另外两个相分流开关的其中一个接地，造成该相与接地相间通过第一接地电阻R1和故障点接地电阻RD形成两相短路，通过各线路的零序电流保护跳开故障接地线路；经0.5S延时后断开此两相分流开关，系统恢复正常运行；

如系统未恢复正常状态，说明选线错误，重复以上选线过程。

转移电阻可调的主动干预消弧装置的应用，该应用基于权利要求1至3所述的主动干预消弧装置实现接地消失状态判别，具体方法为：通过切换转移接地开关KD和转移电阻开关KR的方式调节电阻转移电路的转移电阻为25Ω或50Ω，测量故障点处电流，判断折算到额定相电压时转移电阻变化前后转移电流突变量，如接近为0或者各线路零序电流变化不大时，说明没有实现分流故障点电流，接地故障消失；反之故障依然存在。

转移电阻可调的主动干预消弧装置的应用，该应用基于权利要求1至3所述的主动干预消弧装置实现接地消失状态判别，具体方法为：通过切换转移接地开关KD和转移电阻开关KR的方式调节电阻转移电路的转移电阻为25Ω或50Ω，测量中性点电压，若中性点电压较小，即可以判定接地仍然存在；反之故障消失。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明通过调节转移电阻大小的方式，能够实现判相，并在判相错误时限制短路电流，有效避免了大电流对设备和电网造成冲击损害；还能够通过调节转移电阻阻值进行接地线路的选择以及接地故障退出的识别等，提高了选线准确性，并减小了电阻转移电路试探性退出时对系统产生的冲击，有效提高了系统安全运行水平。

附图说明

图1为本发明的系统接线图。

其中：JDB.Z型接地变压器，KL.高压真空接触器，XL.消弧线圈，R.阻尼电阻；LH.电流互感器，KA.A相分流开关，KB.B相分流开关，KC.C相分流开关，KD.转移接地开关，BH.两相过流保护装置，KZQ.控制器，R1.第一转移电阻，R2.第二转移电阻，KR.转移电阻开关；XC.系统对地电容，RD.接地电阻。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

一种转移电阻可调的主动干预消弧装置，包括消弧支路、故障相投切支路和控制器KZQ，消弧支路和故障相投切支路并列设置在母线与地之间，消弧支路和故障相投切支路分别与控制器连接。

本发明中消弧支路的感抗值为可调节型，消弧支路包括串联连接在母线与地之间的接地变压器JDB、真空高压接触器KL、消弧线圈XL以及阻尼电阻RN，如图1所示，其中消弧线圈XL的受控端连接控制器的输出端，控制器根据系统对地容抗调节消弧线圈的感抗值。其中，接地变压器为Z型接地变压器JDB，消弧线圈为调匝式消弧线圈、调容式消弧线圈、相控式消弧线圈、磁控式消弧线圈、偏磁式消弧线圈、二次调感式消弧线圈或者由三相五柱式变压器加调谐电感构成的消弧线圈。

故障相投切支路包括投切单元和电阻转移电路；投切单元包括三个相分流开关——A相分流开关KA、B相分流开关KB和C相分流开关KC，三个相分流开关KA、KB、KC的一端分别与母线各相线连接，另一端共接于电阻转移电路的一端，电阻转移电路的另一端接地。

电阻转移电路包括第一转移电阻R1、第二转移电阻R2、转移接地开关KD和转移电阻开关KR，第二转移电阻R2和转移电阻开关KR构成串联支路后分别与转移接地开关KD、第一转移电阻R1并联连接，如图1所示。本实施例中，第一转移电阻R1和第二转移电阻R2的阻值相等，均为50Ω；当然也可根据情况调整为不相等或其他阻值。

故障相投切支路的三个相分流开关、转移接地开关KD和转移电阻开关KR的受控端分别连接控制器的输出端，在控制器指令下实现相应的判相、接地选线、接地消失判别功能。

本发明中，电阻转移电路与地之间的线路上串接有电流互感器LH，电流互感器LH的输出端连接两相过流保护装置BH，两相过流保护装置BH输出端分别与三个相分流开关的受控端连接，两相过流保护装置BH与控制器连接。电流互感器用于检测短路电流，并在发生选相错误时，通过两相过流保护装置控制接地相分流开关跳开，起到对错判相导致的两相短路保护作用。

本发明基于上述主动干预消弧装置还提出了其应用，包括能够根据系统接地状态进行故障相的判相、接地选线以及接地消失判别。

本发明在故障相投切支路安装有转移接地开关KD、第一转移电阻R1、第二转移电阻R2和转移电阻开关KR，通过转移接地开关KD闭合、转移接地开关KD断开转移电阻开关KR闭合、转移接地开关KD断开转移电阻开关KR断开三种情况，可以实现0Ω、25Ω、50Ω三种转移电阻形式。

应用一、判相。

在接地判相初期，转移接地开关KD断开转移电阻开关KR断开，电阻转移电路的接地转移电阻为50Ω；如果控制器判相正确，转移接地开关KD闭合，装置将接地点电流全部转移到装置内部。如果选相错误，由于有第一转移电阻R1的50Ω电阻存在，限制两相短路电流在200A以内，有效避免了大电流对设备和电网造成冲击损害；而此时两相过流保护装置BH检测到该短路电流后，立即向接地相分流开关发出跳闸信号，使接地相分流开关跳开，起到对错判相导致的两相短路保护作用。装置检测到选相错误将重新进行选相，直到选相正确。

在判相正确时，接地相分流开关闭合后，转移接地回路流过系统接地容流和消弧线圈感流补偿后的残流。经延时一定时间(为两相短路保护的动作时间)闭合转移接地开关KD，使接地电流直接入地；控制器可根据设定选择断开高压真空接触器KL，消弧线圈退出运行。

应用二、接地选线。

如果在接地转移接地点电流时，选线装置没有正确选出接地线路，装置可通过切换转移接地开关KD和转移电阻开关KR的方式调节电阻转移电路的转移电阻为25Ω或50Ω，由于电阻的串入，导致装置侧接地回路阻抗增大、分流电流减小，故障点处电流增大，通过比较转移电阻变化前后各线路零序电流的突变量，折算到额定相电压下突变量最大的线路与转移点的突变量进行比较，如果数值相近、方向相反，说明选择的线路为接地线路。具体操作为：闭合转移电阻开关KR，使第一转移电阻R1和第二转移电阻R2并联，电阻转移电路的电阻值为最小阻值25Ω，断开转移接地开关KD，使最小阻值25Ω串入接地回路。

如果不满足条件，继续加大转移电阻进行比较，直到断开接地相分流开关，使转移电阻变换到无穷大状态(不转移状态)。具体操作为：断开转移电阻开关KR，将转移电阻变为50Ω串入接地回路，比较各线路零序电流的突变量；如果还不能选出接地线路，断开接地相分流开关，将转移电阻变为无穷大串入接地回路，比较各线路零序电流的突变量。

如果仍不能选出线路，控制器KZQ向两相过流保护装置BH发出闭锁命令，不允许其动作，然后将另外两相分流开关的其中一个接地，造成该相与接地相间通过第一接地电阻R1和故障点接地电阻RD形成两相短路，通过各线路的零序电流保护跳开故障接地线路。

经一定延时后断开两相分流开关，系统恢复正常运行。本实施例中，延时时长可选择0.5S。

如系统未恢复正常状态，说明选线错误，重复以上选线过程。

应用三、判断接地是否消失。

本发明还可通过调节转移电阻的方式来进行接地是否消失的判别。判别过程中，通过切换转移接地开关KD和转移电阻开关KR的方式调节电阻转移电路的转移电阻为25Ω或50Ω，如果接地存在，由于电阻的串入，导致装置侧接地回路阻抗增大、分流电流减小，故障点处电流增大，判断折算到额定相电压时转移电阻变化前后转移电流突变量，如几乎为0或者各线路零序电流变化不大时，说明没有实现分流故障点电流，接地故障消失；反之故障依然存在。

当然，本发明还除了可以通过判断转移电流突变量来判断接地是否消失之外，还可以通过判断中性点电压的方式来判断接地是否消失，如果接地存在，不同接地转移电阻与接地电阻RD并联形成的等效电阻会比较小，中性点电压较小，即可以判定接地仍然存在；反之，如果接地消失，那么接地电阻就会无穷大，此时中性点电压则处于正常值范围内。

Claims (4)

1.转移电阻可调的主动干预消弧装置，包括控制器和设置在母线与地之间能够根据系统接地状态自动启动判相并转移接地电流的故障相投切支路；所述故障相投切支路包括分别连接在母线三相线上的相分流开关，三个相分流开关的另一端共接于电阻转移电路的一端，电阻转移电路的另一端接地，所述三个相分流开关以及电阻转移电路的受控端分别连接控制器的输出端；所述电阻转移电路与地之间的线路上串接有电流互感器（LH），电流互感器（LH）的输出端连接两相过流保护装置（BH），两相过流保护装置（BH）输出端分别与三个相分流开关的受控端连接，两相过流保护装置（BH）与控制器（KZQ）连接；

所述电阻转移电路包括并联连接的转移接地开关（KD）、第一转移电阻（R1）以及由第二转移电阻（R2）和转移电阻开关（KR）构成的串联支路，三个相分流开关包括A相分流开关（KA）、B相分流开关（KB）和C相分流开关（KC）；上述转移接地开关（KD）和转移电阻开关（KR）的受控端分别连接控制器的输出端；

主动干预消弧装置实现接地判相的具体方法为：

在接地判相初期，转移接地开关（KD）断开，转移电阻开关（KR）断开，电阻转移电路的接地转移电阻为50Ω；如果控制器判相正确，转移接地开关（KD）闭合，装置将接地点电流全部转移到装置内部；

如果选相错误，此时两相过流保护装置检测到该短路电流后，立即向接地相分流开关发出跳闸信号，使接地相分流开关跳开，起到对错判相导致的两相短路保护作用；

装置检测到选相错误，将重新进行选相，直到选相正确；

主动干预消弧装置实现接地选线的具体方法为：

如果在接地转移接地点电流时，选线装置没有正确选出接地线路，装置通过切换转移接地开关（KD）和转移电阻开关（KR）的方式调节电阻转移电路的转移电阻为25Ω或50Ω，通过比较转移电阻变化前后各线路零序电流的突变量，折算到额定相电压下突变量最大的线路与转移点的突变量进行比较，如果数值相近、方向相反，说明选择的线路为接地线路；

如果不满足条件，继续加大转移电阻进行比较，直到断开接地相分流开关，使转移电阻变换到无穷大状态；

如果仍不能选出线路，控制器（KZQ）向两相过流保护装置（BH）发出闭锁命令，不允许其动作，然后将另外两个相分流开关的其中一个接地，造成该相与接地相间通过第一接地电阻（R1）和故障点接地电阻（RD）形成两相短路，通过各线路的零序电流保护跳开故障接地线路；经0.5S延时后断开此相分流开关，系统恢复正常运行；

如系统未恢复正常状态，说明选线错误，重复以上选线过程。

2.根据权利要求1所述的转移电阻可调的主动干预消弧装置，其特征在于：所述第一转移电阻（R1）和第二转移电阻（R2）的阻值相等，均为50Ω。

3.转移电阻可调的主动干预消弧装置的应用，其特征在于，该应用基于权利要求2所述的主动干预消弧装置实现接地消失状态判别，具体方法为：通过切换转移接地开关（KD）和转移电阻开关（KR）的方式调节电阻转移电路的转移电阻为25Ω或50Ω，测量故障点处电流，判断折算到额定相电压时转移电阻变化前后转移电流突变量，如接近为0或者各线路零序电流变化不大时，说明没有实现分流故障点电流，接地故障消失；反之故障依然存在。

4.转移电阻可调的主动干预消弧装置的应用，其特征在于，该应用基于权利要求2所述的主动干预消弧装置实现接地消失状态判别，具体方法为：通过切换转移接地开关（KD）和转移电阻开关（KR）的方式调节电阻转移电路的转移电阻为25Ω或50Ω，测量中性点电压，若中性点电压较小，即可以判定接地仍然存在；反之故障消失。

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