CN113949041A - 一种三相线路母线及出线故障综合处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相线路母线及出线故障综合处理装置，出线上设有综合开关装置，在母线的进线开关下口的各相线上分别连有一晶闸管，晶闸管的另一端相互并联并与一公用导线相连，当母线上发生相间短路时，晶闸管受控导通以分走相间短路故障点的电流；当出线上发生相间短路时，晶闸管和综合开关装置配合处理出线故障。本装置能够综合处理母线和出线故障。

Description

一种三相线路母线及出线故障综合处理装置

技术领域

本发明涉及一种装置，具体涉及一种三相线路母线及出线故障综合处理装置。

背景技术

在电力配送中，一般是将10kV的进线引入进线屏柜并与进线屏柜内的母线铜排相连，进线屏柜内设置进线开关，然后从母线铜排经不同的出线屏柜引出出线。实际运行中，有时母线会发生相间短路，出线也可能发生相间短路或单相接地故障。例如，因为意外事件导致屏柜内的母线铜排发生相间短路，此时会产生大电流放电并伴随着弧光，积聚的高额热量有可能在屏柜内发生爆炸从而导致重大损失。虽然相间短路会被检测装置检测并且会导致进线开关跳开，但是进线开关的机械式跳开需要耗时，在此时间内仍可能造成爆炸事故。再例如，出线上发生相间短路会引起大面积停电，而且短路点不能在短时间内查找定位，或者出线发生单相接地会产生跨步电压，也对人身存在潜在的伤害危险。目前，针对母线短路故障和出线短路、接地故障，没有一套统一处理的装置和方法。

发明内容

本发明的目的提供一种三相线路母线及出线故障综合处理装置，该装置在母线发生相间短路后并在进线开关跳闸切除故障前分走相间短路故障点的电流，从而有效减弱或消除故障点的弧光放电等造成的大量热量累积，避免爆炸事故的发生；在出线发生相间短路或单相接地时，可以辅助快速定位和排除故障点。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种三相线路母线及出线故障综合处理装置，所述母线上设有进线开关和若干出线，所述出线上设有综合开关装置，在所述进线开关下口的各相线上分别连有一晶闸管，各所述晶闸管的另一端相互并联并与一公用导线相连，当母线上发生相间短路时，全部所述晶闸管受控导通或者与故障相线直接相连的晶闸管受控导通以分走相间短路故障点的电流；当出线上发生相间短路时，所述综合开关装置维持一故障相出线导通并跳开其余故障相出线，同时使一跳开的故障相远离母线一侧的出线与所述公用导线导通，并且所述一故障相之外的一带电相母线直接连接的所述晶闸管受控间歇循环导通或固定时长导通。

优选的，通过母线故障检测装置检测母线故障并控制所述晶闸管动作，所述母线故障检测装置为弧光检测装置或差动检测装置，所述弧光检测装置通过检测相间短路故障点的弧光来判断相间短路故障的发生并控制各所述晶闸管全部导通，所述差动检测装置通过所述母线每相进线电流与各出线对应相电流不守恒来判断相间短路故障的发生并确定故障相，然后控制与故障相线直接相连的所述晶闸管导通以分走相间短路故障点的电流。

优选的，所述母线故障检测装置包括设置在所述母线每相进线上的入口电流检测单元和所述出线上对应相的出口电流检测单元，所述入口电流检测单元的电流量经压频转换电路转换成入口脉冲并传给比较单元，所述出口电流检测单元的电流量经压频转换电路转换成出口脉冲并传给所述比较单元，比较单元计算所述入口脉冲数和出口脉冲数的差值并在差值超出预设值后判断该相线为故障相，同时发出信号使与该相线直接相连的所述晶闸管导通。

优选的，所述入口电流检测单元和出口电流检测单元均包括一次电流互感器和二次电流互感器，从所述二次电流互感器得到弱电信号并经基准电压抬高电路抬高后再送入所述压频转换电路，所述比较单元包括计数器和加法器/减法器，计数器计算脉冲数，加法器/减法器对所述脉冲数进行计算得到所述差值。

优选的，所述综合开关装置包括两相独立的单刀双掷开关和一相独立的第三开关，所述单刀双掷开关在跳开出线时将远离母线一侧的出线与所述公用导线导通。

优选的，所述综合开关装置包括三相断路器和与所述三相断路器的至少两相并联的短接开关，还包括将至少两相远离母线一侧的出线与所述公用导线分别相接的接线开关。

优选的，所述综合开关装置包括三把独立的单刀单掷开关和与至少两把所述单刀单掷开关并联的短接开关，还包括将至少两相远离母线一侧的出线与所述公用导线相接的接线开关。

优选的，在所述公用导线上串接有电阻。

优选的，所述公用导线与大地相连，当所述出线上发生单相接地时，非接地相母线直接连接的所述晶闸管受控间歇循环导通或固定时长导通。

本发明中，当母线发生相间短路故障后，立即导通与母线并联的晶闸管，通过晶闸管形成与故障点并联的回路并导通产生电流，这样就可以分走相间短路故障点的电流，从而有效减少故障点放热，避免爆炸的发生。如果母线故障检测装置能够具体检测出故障相，则可以控制与故障相直接相连的晶闸管导通从而可以更有效地分走故障点电流。采用通过压频转换电路将电流量转换成脉冲并计算脉冲数的差值，可以更快检测相间短路故障并能分辨故障相，从而快速做出判断；针对出线上的相间短路和单相接地故障，可以在出线上设置能够检测电流脉冲数或电流时长的受控开关，并配合本装置进行处理：当出线上某两相或三相发生相间短路，利用本发明中的综合开关装置保持一故障相导通，并跳开其他故障相，然后使另一故障相的远离母线一侧的出线接公用导线，并且导通相以外的一个带电相上的晶闸管间歇循环导通或固定时长导通，这样就可以形成闭合回路并产生电流脉冲或持续电流，从而被受控开关检测到以切除故障。关于相间短路的处理方法参见发明专利申请2020114536325和2020114536310，关于单相接地的处理方法参见发明专利2020114536306和2020114514415。本发明的通过晶闸管的复用，有效解决的母线相间短路，同时可以有效辅助解决出线的相间短路和单相接地故障。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为综合开关装置一实施例示意图；

图3为综合开关装置另一实施例示意图；

图4为综合开关装置另一实施例示意图；

图5为本发明另一实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明。

如图1至图4所示，本三相线路母线及出线故障综合处理装置安装在母线1和各条出线3上，在母线1上设有进线开关2和若干出线3，在进线开关2下口的三相线上分别各连有一晶闸管4，三个晶闸管4的另一端相互并联，当母线1上发生相间短路时会被故障检测装置检测到，故障检测装置即控制各晶闸管4全部导通，从而形成与故障点并联的回路并分走故障点的电流，减少故障点热量的释放。或者更为优选的，故障检测装置能够检测出故障相，则控制与故障相线直接相连的晶闸管4导通以分走相间短路故障点的电流，此时非故障相的晶闸管4不导通，因此所制造的并联回路更有针对性，分流效果更好。

在一个实施例中，故障检测装置为弧光检测装置，弧光检测装置是通过弧光进行检测，不能区分故障相和非故障相，所以检测到弧光后即控制各晶闸管4全部导通。在另一个实施例中，故障检测装置为3套单相差动装置，差动检测装置通过母线1进线电流与各出线电流不守恒来判断相间短路故障的发生并能确定故障相，然后控制与故障相线直接相连的晶闸管4导通以分走相间短路故障点的电流，此时分流效果更明显。

在优选的实施例中，故障检测装置包括设置在进线开关2上口母线1进线端的入口电流检测单元5和出线3上的出口电流检测单元6，入口电流检测单元5的电流量经压频转换电路（VFC）转换成入口脉冲并传给比较单元7，出口电流检测单元6的电流量经压频转换电路（VFC）转换成出口脉冲并传给所述比较单元7，比较单元7计算入口脉冲数和出口脉冲数的差值并在差值超出预设值后判断该相线为故障相，同时发出信号使与该相线直接相连的晶闸管导通，并发出使进线开关2跳闸的信号。这就可以使与故障相直接相连的晶闸管导通，并发出信号使进线开关2的跳闸以切除故障，达到在切除故障前分走故障点电流，减少爆炸可能性的作用。

入口电流检测单元5和出口电流检测单元6均包括一次电流互感器和二次电流互感器，从二次电流互感器得到弱电信号并经基准电压抬高电路抬高后再送入所述压频转换电路。

比较单元包括计数器和加法器/减法器，计数器计算脉冲数，加法器/减法器对所述脉冲数进行计算得到所述差值。

每隔固定周期对所述比较单元的输出清零，避免误差的累积超于预设值。在一个实施例中，每相设置5个比较单元分别对各所述入口脉冲数和出口脉冲数的差值并行计算，且每隔固定周期T（如5毫秒）对各个所述比较单元的输出清零，且对不同比较单元开始清零的时刻依次相隔T/N=1毫秒（N为比较单元的个数，此处N=5），这样就能做到母线故障1毫秒出口，当至少有一个比较单元的计算结果超过所述阈值时则发出信号控制所述晶闸管导通， N为大于1的正整数，优选取3、4或者5等。关于进一步详细的实施内容可以参见实用新型专利CN 211183401 U。

在各出线3上均安有综合开关装置8，综合开关装置8与公用导线10相连，公用导线10与三个晶闸管4的并联端相连，公用导线上还可以串接电阻9，用于限流。在出线发生相间短路时，综合开关装置8可以维持出线一故障相导通，并跳开出线其他的故障相，同时使除上述导通的故障相外的另一故障相远离母线的一侧（在出线上安装开关时，开关上口的出线一般靠近母线一侧，则开关下口的出线为远离母线一侧）与公用导线10相连。本装置配合使用的环境是在出线上安有多个受控开关，受控开关能够根据电流脉冲数或电流时长切断线路（具体参见发明专利申请2020114536325和2020114536310）。当一故障相出线维持导通，而其余故障相跳开，并且另一故障相的远离母线的一侧出线连接公用导线后，再把除上述一故障相（即维持导通相）外的一带电相母线直接相连的晶闸管4导通，就可以利用相间短路故障点的短接人为制造一个闭合回路，并产生电流。晶闸管如果间歇循环导通则产生不连续的电流脉冲，如果按固定时长导通则产生连续电流，而受控开关可以检测脉冲数，并且下游受控开关触发切断的脉冲数少于上游（更靠近电源）受控开关触发切断的脉冲数，这样就能切除相间短路故障。或者固定时长导通时，受控开关检测电流时长，并且上游触发切断的电流时长长于下游触发切断的电流时长，这样也能及时切断相间短路故障点。

在一个优选实施例中（图2），综合开关装置包括相间故障短路检测模块801，用于检出故障相，还包括至少两个单刀双掷开关802和一个第三开关（第三开关即可以是单刀双掷开关，也可以是单刀单掷开关），还包括电流检测单元803和控制单元804，两个单刀双掷开关802的一个静触点接母线侧的出线，另一个静触点接公用导线10，动触点接远离母线一侧的出线，这样单刀双掷开关802在跳开出线时就可以直接将公用导线与远离母线一侧的出线相导通。当相间故障短路检测模块801检测到相间短路及故障相后（比如AB短路），控制单元804维持A相导通，跳开B相，然后将B相远离母线一侧的出线与公用导线相连。同时，控制单元还可以给除A相外的一相母线上直接相连的晶闸管发出导通命令（B相或C相母线相连的晶闸管），这样就形成了晶闸管、母线、A相出线、相间短路故障点、B相出线至出线开关下口、公共导线和电源组成的闭合回路，晶闸管间歇循环导通或固定时长导通就会产生电流脉冲或持续电流，并被出线上设置的受控开关捕捉，短路故障点上一个受控开关跳闸切除故障，然后还可以控制晶闸管断开。

电流检测单元803用于检测出线上的电流脉冲或时长，当短路故障点发生在综合开关装置8和下一个受控开关之间时，当电流检测单元803检测的电流脉冲数或时长达到预设值时，则控制单元切断维持导通的故障相上的开关，从而切除故障，即此时综合开关装置8还起到受控开关排除故障的作用。

在另一个综合开关装置的实施例中（图3），将单刀双掷开关替换成三相断路器805，并且至少两相上设置短接开关806，同时在与设置短接开关806至少一相错开的另外两相上设置与公用导线10相连的接线开关807。三相断路器跳闸后切断三相线路，通过短接开关806将一相短接从而形成“维持一故障相导通”，然后利用接线开关807将另一故障相远离母线一侧与公用导线相接，以此实现前述单刀双掷开关的功能。

在另一个综合开关装置的实施例中（图4），将单刀双掷开关替换成三相独立的单刀单掷开关808，同时在至少两相上设置接线开关809，发生相间短路时，维持一相导通并跳开其余故障相，然后利用接线开关809将另一个故障相远离母线一侧的出线与公用导线10导通。

另一个实施例如图5所示，公用导线10与大地相连，这样仍然能够按照前述方式处理母线相间短路和出线相间短路。并且，当出线上发生单相接地故障时，比如A相出线发生单相接地，此时可以使非接地相如B相（或C相）连接的晶闸管间歇循环导通或固定时长导通，因公用导线10与大地相连，这样就可以在A相出线、电源、B相出线、导通的晶闸管4和接地故障点之间形成闭合回路并产生电流脉冲或持续的电流，并可以被受控开关检测到，根据受控开关预设的切断条件，单相接地故障点上游最近的一把受控开关切断从而切除故障。因此，公用导线接地时，本装置通过晶闸管的复用可以处理母线相间短路、出线相间短路和出线单相接地故障。

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 (9)

1.一种三相线路母线及出线故障综合处理装置，所述母线上设有进线开关和若干出线，其特征在于，所述出线上设有综合开关装置，在所述进线开关下口的各相线上分别连有一晶闸管，各所述晶闸管的另一端相互并联并与一公用导线相连，当母线上发生相间短路时，全部所述晶闸管受控导通或者与故障相线直接相连的晶闸管受控导通以分走相间短路故障点的电流；当出线上发生相间短路时，所述综合开关装置维持一故障相出线导通并跳开其余故障相出线，同时使一跳开的故障相远离母线一侧的出线与所述公用导线导通，并且所述一故障相出线之外的一带电相母线直接连接的所述晶闸管受控间歇循环导通或固定时长导通。

2.如权利要求1所述的三相线路母线及出线故障综合处理装置，其特征在于，通过母线故障检测装置检测母线故障并控制所述晶闸管动作，所述母线故障检测装置为弧光检测装置或差动检测装置，所述弧光检测装置通过检测相间短路故障点的弧光来判断相间短路故障的发生并控制各所述晶闸管全部导通，所述差动检测装置通过所述母线每相进线电流与各出线对应相电流不守恒来判断相间短路故障的发生并确定故障相，然后控制与故障相线直接相连的所述晶闸管导通以分走相间短路故障点的电流。

3.如权利要求1所述的三相线路母线及出线故障综合处理装置，其特征在于，所述母线故障检测装置包括设置在所述母线每相进线上的入口电流检测单元和所述出线上对应相的出口电流检测单元，所述入口电流检测单元的电流量经压频转换电路转换成入口脉冲并传给比较单元，所述出口电流检测单元的电流量经压频转换电路转换成出口脉冲并传给所述比较单元，比较单元计算所述入口脉冲数和出口脉冲数的差值并在差值超出预设值后判断该相线为故障相，同时发出信号使与该相线直接相连的所述晶闸管导通。

4.如权利要求3所述的三相线路母线及出线故障综合处理装置，其特征在于，所述入口电流检测单元和出口电流检测单元均包括一次电流互感器和二次电流互感器，从所述二次电流互感器得到弱电信号并经基准电压抬高电路抬高后再送入所述压频转换电路，所述比较单元包括计数器和加法器或减法器，计数器计算脉冲数，加法器或减法器对所述脉冲数进行计算得到所述差值。

5.如权利要求1所述的三相线路母线及出线故障综合处理装置，其特征在于，所述综合开关装置包括两相独立的单刀双掷开关和一相独立的第三开关，所述单刀双掷开关在跳开出线时将远离母线一侧的出线与所述公用导线导通。

6.如权利要求1所述的三相线路母线及出线故障综合处理装置，其特征在于，所述综合开关装置包括三相断路器和与所述三相断路器的至少两相并联的短接开关，还包括将至少两相远离母线一侧的出线与所述公用导线分别相接的接线开关。

7.如权利要求1所述的三相线路母线及出线故障综合处理装置，其特征在于，所述综合开关装置包括三把独立的单刀单掷开关和与至少两把所述单刀单掷开关并联的短接开关，还包括将至少两相远离母线一侧的出线与所述公用导线相接的接线开关。

8.如权利要求1所述的三相线路母线及出线故障综合处理装置，其特征在于，在所述公用导线上串接有电阻。

9.如权利要求1所述的三相线路母线及出线故障综合处理装置，其特征在于，所述公用导线与大地相连，当所述出线上发生单相接地时，非接地相母线直接连接的所述晶闸管受控间歇循环导通或固定时长导通。

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