CN113949033B - 一种三相供电系统相间短路的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相供电系统相间短路的处理方法，在三相供电系统上分布有多把受控开关，当一线路发生两相或三相相间短路时，维持该线路的一故障相导通并跳开其余故障相，将与所述一故障相导通的另一故障相与母线循环接通和断开，设定电源下游的受控开关触发切断的电流脉冲数少于电源上游的受控开关触发切断的电流脉冲数，某一受控开关在达到触发条件后切断线路即可排除相间短路故障。该方法可以快速定位相间短路故障点区间并能自动、快速、准确的切除故障，可以很好提升相间短路故障的处理质量，提升供电安全。

Description

一种三相供电系统相间短路的处理方法

技术领域

本发明涉及供电系统故障处理领域，具体涉及一种三相供电系统发生相间短路故障后的处理方法。

背景技术

目前，针对三相供电系统某一线路发生相间短路时，通常的方法是：1、采用重合闸的方式：首先切断该线路上的第一把断路器然后再闭合该第一把断路器，如果是瞬时性相间短路，并在闭合第一把断路器后即消除，则继续正常供电。如果在闭合第一把断路器后该相间短路故障仍然存在，则切断第一把断路器等待检修。2、采用时间上的级差配合方法：即同一线路断路器按照距离电源的距离不同，整定不同过流跳闸时间，距离电源越近跳闸时间越长，一般整定级差为100ms，这个时间由开关的机械动作时长和算法耗费时间决定，这种方法可以将故障区域隔离，但是对于故障点离电源近的故障，供电系统耐受短路电流时间长，对电网的冲击大。3、将第一把断路器过流先跳开，然后最末把断路器跳开，如果故障发生最末把断路器以下，则可以排除故障，否则第一断路器重合，仍然有故障电流，则第一把断路器过流再跳开，然后切断倒数第二把断路器，如果相间短路发生在倒数第二把断路器和最末把断路器之间，则可以排除故障，以此类推，依次向上切断断路器，直到将故障排除。但是在此操作过程中，未切断的断路器以及供电系统持续经受大的短路电流冲击，如果时间过长或次数过多，则会对线路造成损坏。假如相间短路的持续时间不能超过300毫秒，而断路器跳开时间为100毫秒的话，则一般线路上不宜超过三把断路器，否则上述方法有可能导致线路超过300毫秒以上的冲击。由此可见，现有的相间短路处理方法均存在处理故障耗时长，并且不能自动排除故障的弊端。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相供电系统相间短路的处理方法，该方法可以快速定位相间短路故障点区间并能自动、快速、准确的切除故障，可以很好提升相间短路故障的处理质量，提升供电安全。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种三相供电系统相间短路的处理方法，在三相供电系统上分布有多把受控开关，所述受控开关能够检测电流脉冲并可以根据电流脉冲数切断线路；当一线路发生两相或三相相间短路时，维持该线路的一故障相导通并跳开其余故障相，将与所述一故障相导通的另一故障相与母线循环接通和断开，以与所述一故障相形成闭合回路并产生电流脉冲，设定电源下游的受控开关触发切断的电流脉冲数少于电源上游的受控开关触发切断的电流脉冲数，某一受控开关在达到触发条件后切断线路即可排除相间短路故障。

优选的，维持所述一故障相导通包括先跳开所述一故障相后再导通所述一故障相，以及不跳开所述一故障相。

优选的，首先将所述一线路的第一把断路器跳开，然后通过第一开关把所述一故障相在第一把断路器处短接从而导通所述一故障相，第一开关为所述受控开关，通过第二开关将所述另一故障相在所述第一把断路器处循环与母线接通和断开以与所述一故障相形成闭合回路并产生电流脉冲，在某一所述受控开关达到触发条件切断线路后，断开所述第一开关并停止所述第二开关与母线接通，然后闭合所述第一把断路器。

优选的，首先使所述一线路的第一把断路器维持一故障相导通并跳开其余故障相，然后通过第二开关将所述另一故障相在所述第一把断路器处与母线循环接通和断开以与所述一故障相形成闭合回路并产生电流脉冲，在某一所述受控开关达到触发条件切断线路后，断开所述第一把断路器以切断所述一故障相或停止所述第二开关与母线接通，所述第一把断路器为所述受控开关。

优选的，所述第二开关为电力电子开关。

优选的，所述电力电子开关为绝缘栅双极型晶体管。

优选的，所述受控开关能够根据电流脉冲数及时切断线路以避免下一个电流脉冲通过。

优选的，监测所述电流脉冲的大小，当电流脉冲的瞬时值达到预设值时即切断所述第二开关完成一个脉冲动作，从而控制每个电流脉冲峰值不越过所述预设值。

优选的，在所述闭合回路中串联有限流电阻。

优选的，所述限流电阻为可调电阻，并串联在第二开关处。

本发明有益效果在于：相间短路故障发生后，先切断原故障电流，人为制造电流脉冲且流过原全部故障回路或部分故障回路的新回路并用于分析故障。具体而言，将一故障相维持带电，而将与该故障相经由短路导通的另一故障相循环与母线接通和断开，以在两个故障相之间形成闭合回路并产生电流脉冲，然后通过故障相上的受控开关检测电流脉冲并在某一受控开关达到触发条件后切断。因为电源下游的受控开关触发切断的电流脉冲数少于电源上游的受控开关触发切断的电流脉冲数，而故障相上位于相间短路故障点以下的受控开关不会进入闭合回路内，没有电流脉冲流过，所以肯定是相间短路故障点以上的第一把受控开关先切断，从而将相间短路故障排除。

附图说明

图1是本发明方法一实施例接线示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例对本发明做进一步说明：

三相供电系统的母线上有多条出线，各条出线上均设置多把受控开关，受控开关能够根据设置检测线路上一相、两相或三相上的电流脉冲，并可以设置当通过某一相的电流脉冲数达到预设值时即切断三相线路。在一个关于受控开关的具体实施例中，受控开关包括控制单元，电流检测单元和执行单元，电流检测单元可以分别检测三相线路的各相电流，控制单元将电流检测单元检测到的电流脉冲数目与预设值进行比较，可以设置任一相的电流脉冲数达到预设值时就发出信号使执行单元切断三相线路。针对触发切断的电流脉冲数的预设值，处于电源方向下游的受控开关的预设值小于电源方向上游的预设值，电源方向上游即相对更靠近电源，电源方向下游即相对更远离电源，也即电能从电源发出并由上游向下游传输。或者说，按电源方向的上下游看，距离电源越远的受控开关触发切断的预设值越小，越容易先达到触发条件从而切断。实际中，各条出线上设置的断路器，可以检测流过断路器的电流脉冲数，并可设置某一相或几相通过一定的电流脉冲数后即切断线路，因此断路器可以看做受控开关。

如图1所示，在一个具体实施例中，ABC三相的各条出线上均在靠近母线处设有第一把断路器90，在第一把断路器90处装有第一开关1，第一开关1包括安在ABC三相上的三个开关KA1、KB1和KC1，第一开关为受控开关，即开关KA1、KB1和KC1均可以根据预设的电流脉冲数进行切断，第一开关1能够将某一相在第一把断路器90处短接（如第一把断路器90切断线路后，第一开关1中的开关KA1闭合，即可将A相短接从而使A相绕过第一把断路器90重新导通），这样使得即使第一把断路器切断，被短接相仍然导通带电（当然也可以使第一把断路器自始保持一相不切断，这样就无需利用第一开关进行短接而自始带电）。第一把断路器90以下设有多把断路器（第一把断路器以下的这些断路器在设置切断的电流脉冲数后可视为受控开关），各断路器均可以根据某一相的电流脉冲数切断三相线路。在各条出线上的第一把断路器处还装有第二开关2，第二开关2连接在第一把断路器90的下口与母线之间，在其上还可以串有限流电阻，并且优选为可调电阻。如果在点F处发生单纯相间短路（如BC两相短路，也可以是三相短路）或者在短路点附带接地故障，则首先跳开第一把断路器90以切断三相线路，然后通过第一开关1的一个开关闭合使一故障相（如B相，则闭合开关KB1，同时可以设置各受控开关仅检测该相上的电流脉冲数）导通带电，然后通过第二开关中一个开关KC2将C相在第一把断路器下口与母线之间循环接通和断开（此时C相为另一故障相，如果三相短路，也可以换做利用KA2使A相与母线导通），这样就会在BC两相间重复产生电流脉冲，当电流脉冲数达到相间短路点F以上最近的受控开关91的触发条件时，该受控开关91切断线路，从而将相间短路点F排除出系统（此时尚未达到更上游的受控开关92的触发条件，所以受控开关92不会切断；并且B相上相间短路点以下的受控开关93因为没有电流脉冲流过，所以不会有动作）。然后断开第一开关1上开关KB1，再停止第二开关中的KC2与母线接通，最后闭合第一把断路器90恢复线路供电。当然，相间短路故障点也可能发生在第一把断路器90与其下的第二把断路器之间，因第一开关充当起受控开关的功能，并且设定切断的电流脉冲数大于第二把断路器，则会使第一开关跳开，同样能排除故障，只是在此情况下要先进行检修，消除掉相间短路的故障后在闭合第一把断路器恢复供电。

在一个实施例中，第一把断路器可以三相分别控制并具有受控开关的功能，此时可以直接利用第一断路器保持一故障导通而跳开其余故障相，而不必再设第一开关。同时，第一断路器触发切断的电流脉冲数可以设置成最多（即多于第二把断路器），如果第一把断路器以下的断路器（作为受控开关使用）没有跳开，那说明相间短路发生在第一把断路器和第二把断路器之间，根据设定的触发条件，第一把断路器必然会跳开，从而隔离故障。

上述实施例中，可以调整受控开关的跳开时间与电流脉冲的时间和相邻两个电流脉冲的时间间隔的关系，使受控开关在达到触发条件跳开时很及时，避免下一个电流脉冲流过，从而避免使更上游的受控开关跳闸。这可以确保下一个电流脉冲发出前如有受控开关达到切断条件会完成跳开切断，避免在受控开关未及跳开时又发出多个电流脉冲从而导致应该跳开的受控开关以上一把或多把受控开关也发生不期望的跳开，并由此造成不合理的大面积停电。对于在相间短路点处同时两相或三相短路并附带接地，上述处理方法也同样能排除故障。

在一个具体实施例中，采用电力电子开关，如绝缘栅双极型晶体管，来实现短时间的循环接地、断开，以便进行更精准的控制。目前绝缘栅双极型晶体管能够承受大功率的接通和断开，并且是微秒级响应，可以制造出几个毫秒时长的短路电流脉冲，能够满足上述要求。

相间短路电流大，为了避免触发线路的一段、二段等的过流保护，可以串联限流电阻3以减小上述闭合回路内的短路电流。优选的，限流电阻可以为可调电阻，这样可以调整电流脉冲峰值的大小。

在一个实施例中，可以监测所述电流脉冲的大小，当电流脉冲的瞬时值达到预设值时即切断所述第二开关完成一个脉冲动作，从而控制每个电流脉冲峰值不越过所述预设值。这样可以更好对线路进行保护，避免大电流长时间冲击系统并造成损害。

上述实施例只是对本发明构思和实现的若干说明，并非对其进行限制，在本发明构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。

Claims (10)

1.一种三相供电系统相间短路的处理方法，其特征在于，在所述三相供电系统上分布有多把受控开关，所述受控开关能够检测电流脉冲并可以根据电流脉冲数切断线路；当一线路发生两相或三相相间短路时，维持该线路的一故障相导通并跳开其余故障相，将与所述一故障相导通的另一故障相与母线循环接通和断开，以与所述一故障相形成闭合回路并产生电流脉冲，设定电源下游的受控开关触发切断的电流脉冲数少于电源上游的受控开关触发切断的电流脉冲数，某一受控开关在达到触发条件后切断线路即可排除相间短路故障。

2.如权利要求1所述的三相供电系统相间短路的处理方法，其特征在于，维持所述一故障相导通包括先跳开所述一故障相后再导通所述一故障相，以及不跳开所述一故障相。

3.如权利要求1所述的三相供电系统相间短路的处理方法，其特征在于，首先将所述一线路的第一把断路器跳开，然后通过第一开关把所述一故障相在第一把断路器处短接从而导通所述一故障相，第一开关为所述受控开关，通过第二开关将所述另一故障相在所述第一把断路器处循环与母线接通和断开以与所述一故障相形成闭合回路并产生电流脉冲，在某一所述受控开关达到触发条件切断线路后，断开所述第一开关并停止所述第二开关与母线接通，然后闭合所述第一把断路器。

4.如权利要求1所述的三相供电系统相间短路的处理方法，其特征在于，首先使所述一线路的第一把断路器维持一故障相导通并跳开其余故障相，然后通过第二开关将所述另一故障相在所述第一把断路器处与母线循环接通和断开以与所述一故障相形成闭合回路并产生电流脉冲，在某一所述受控开关达到触发条件切断线路后，断开所述第一把断路器以切断所述一故障相或停止所述第二开关与母线接通，所述第一把断路器为所述受控开关。

5.如权利要求3或4所述的三相供电系统相间短路的处理方法，其特征在于，所述第二开关为电力电子开关。

6.如权利要求5所述的三相供电系统相间短路的处理方法，其特征在于，所述电力电子开关为绝缘栅双极型晶体管。

7.如权利要求1所述的三相供电系统相间短路的处理方法，其特征在于，所述受控开关能够根据电流脉冲数及时切断线路以避免下一个电流脉冲通过。

8.如权利要求3或4所述的三相供电系统相间短路的处理方法，其特征在于，监测所述电流脉冲的大小，当电流脉冲的瞬时值达到预设值时即切断所述第二开关完成一个脉冲动作，从而控制每个电流脉冲峰值不越过所述预设值。

9.如权利要求1所述的三相供电系统相间短路的处理方法，其特征在于，在所述闭合回路中串联有限流电阻。

10.如权利要求3或4所述的三相供电系统相间短路的处理方法，其特征在于，在所述闭合回路内串联有限流电阻，所述限流电阻为可调电阻，并串联在第二开关处。