CN116667159A - 用于防止内部故障的中性点电阻接地方法和电阻柜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于防止内部故障的中性点电阻接地方法和电阻柜装置，该方法将电阻柜内的电流互感器布置于电阻柜进线位置，电流互感器的进线侧与电阻柜的进线端连接，电流互感器的出线侧连接至电阻柜的隔离开关或电阻机构。通过本发明，能够避免电阻柜内部因隔离开关合闸未到位、固定横梁未及时拆除等内部短路发生时电流未经过互感器引起的继电保护保护失能的发生，同时提升了电阻柜设备继电保护的可靠性，延长了电阻柜设备的使用寿命。

Description

用于防止内部故障的中性点电阻接地方法和电阻柜装置
技术领域
本发明涉及中性点电阻接地技术领域，尤其涉及一种用于防止内部故障的中性点电阻接地方法和电阻柜装置。
背景技术
电阻柜是用于实现中性点电阻接地方式的装置，内部布置有电阻机构、电流互感器等。内部布置有电阻的成套装置泛指接地变及电阻柜成套装置、接地变兼站用变及电阻柜成套装置或其他与电阻柜合并布置的柜体。
通常的电阻柜或内部布置有电阻的成套装置，一般将电流互感器布置于电阻接地装置尾端，那么在进线位置至电流互感器之间一旦发生绝缘故障问题，故障电流将从外壳流入地网，将原有的中性点经电阻接地方式发展为中性点直接接地，且因为故障电流经外壳流入地网，继电保护系统监测的电流互感器数值将为零，将识别于“未发生接地故障”，此部分继电保护功能将失能，此时故障电流将发展为引起过流保护的电流才会切除故障，一般来讲，装置内部将出现必须维修、检测后才能投运的故障问题，包括但不限于电阻柜损毁、装置壳体熔化等。
发明内容
本发明提供一种用于防止内部故障的中性点电阻接地方法和电阻柜装置，旨在避免电阻柜内部发生短路时，电流未经过电流互感器引起的电阻柜继电保护失能的发生。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于防止内部故障的中性点电阻接地方法，应用于电阻柜内，将电阻柜内的电流互感器布置于电阻柜进线位置，将电流互感器的进线侧与电阻柜的进线端连接，将电流互感器的出线侧连接至电阻柜的隔离电阻或电阻机构。
其中，若电阻柜内无隔离开关，则将电流互感器的出线侧连接至电阻机构。
其中，电流互感器选型要求包括：
1、绝缘等级满足变压器中性点绝缘电压等级要求；
2、流经电流需满足电阻器要求；
3、流经电流考虑隔离开关、电阻器被旁路时直接接地的工况。
其中，流经电流考虑隔离开关、电阻器被旁路时直接接地的工况的选型要求中，包括：
建模计算直接接地的故障电流；
电流互感器的测量绕组满足故障电流的热效应；
电流互感器的保护绕组按继电保护最大整定值确定电流互感器的准确限值系数。
其中，建模计算直接接地的故障电流时，故障电流确定按照电力系统暂态分析中短路电流计算过程确定。
其中，电流互感器的测量绕组满足故障电流的热效应中，测量绕组的热稳定参数公式通过故障电流和零序过流时间确定。
其中，电流互感器的保护绕组按继电保护最大整定值确定电流互感器的准确限值系数中，保护绕组按《电流互感器和电压互感器选择及计算规程》(DL/T 866-2015)要求确定，基于零序过流时间和继电电流保护最大整定值，确定电流互感器保护校验系数；使用继电电流保护最大整定值作为校验互感器参数时，基于电流互感器保护校验系数和用户规定的暂态系数，确定电流互感器的准确限值系数。
本发明的第二个目的在于提出一种用于防止内部故障的中性点电阻接地电阻柜装置，包括：
柜体、电流互感器、隔离开关和电阻机构；其中，
隔离开关、电流互感器、电阻机构均布置于柜体内部；
电流互感器布置于柜体进线位置；
隔离开关布置于柜体中部；
电阻机构布置于旁侧，采用落地式布置；
电流互感器进线侧与电阻柜的进线导体相连，出线侧通过导体与隔离开关一侧相连，实时隔离开关另一侧与电阻机构首端通过导体相连，电阻机构尾端引出接地铜排连接至主接地网。
其中，导体为铜排、裸导线或带绝缘材质的铜排中的一种。
其中，若电阻柜装置中无隔离开关，则将电流互感器的出线侧通过导体连接至电阻机构的首端。
区别于现有技术，本发明提供的用于防止内部故障的中性点电阻接地方法，将电阻柜内的电流互感器布置于电阻柜进线位置，电流互感器的进线侧与电阻柜的进线端连接，电流互感器的出线侧连接至电阻柜的隔离电阻或电阻机构。通过本发明，能够避免电阻柜内部因隔离开关合闸未到位、固定横梁未及时拆除等内部短路发生时电流未经过互感器引起的继电保护保护失能的发生，同时提升了电阻柜设备继电保护的可靠性，延长了电阻柜设备的使用寿命。
附图说明
本发明的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明提供的一种用于防止内部故障的中性点电阻接地方法的逻辑示意图。
图2是本发明提供的一种用于防止内部故障的中性点电阻接地方法中电阻接地的短路电流数值示意图。
图3是本发明提供的一种用于防止内部故障的中性点电阻接地方法中直接接地的短路电流数值示意图。
图4是本发明提供的一种用于防止内部故障的中性点电阻接地电阻柜的俯视结构示意图。
图5是本发明提供的一种用于防止内部故障的中性点电阻接地电阻柜的侧视结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例所提供一种用于防止内部故障的中性点电阻接地方法，该方法应用于电阻柜内，具体的步骤是将电阻柜内的电流互感器布置于电阻柜进线位置，将电流互感器的进线侧与电阻柜的进线端连接，将电流互感器的出线侧连接至电阻柜的隔离电阻或电阻机构。
在本发明的实施例中，若电阻柜内有隔离开关，则将电流互感器的出线侧连接至隔离开关。若电阻柜内无隔离开关，则将电流互感器的出线侧连接至电阻机构。
本发明将电流互感器布置于进线段，当内部出现绝缘问题后，故障电流会通过电流互感器后经绝缘降低部位接地，此时原有的中性点经电阻接地方式发展为中性点直接接地，电流数值与故障电流相当，继电保护装置仍会正常识别接地故障并启用相关保护，及时将故障切除。
具体的，电流互感器选型要求包括：
1、绝缘等级满足变压器中性点绝缘电压等级要求。
一般中性点电阻接地装置或电阻柜连接的是66kV及以下的变压器，该类型变压器中性点端子承受与线端一样的外施电压等级，因此根据连接变压器线端的电压即可确定该电流互感器的电压等级。比如二次侧为35kV的变压器采用本中性点电阻接地装置时，电流互感器采用35kV电流互感器即可。
2、流经电流需满足电阻器要求。
电阻器选型根据电容电流确定，根据《火力发电厂厂用电设计技术规程》(DL/T5153-2014)要求，相应计算式如下，也可根据其他规程规范或仿真结果确定，对此不做限制。电流互感器数值需大于接地电阻性电流。
电阻器阻值公式表示为：
其中，RN表示直接接入的电阻机构阻值，Ue表示高压厂用电系统母线的额定线电压；IR表示接地电阻性电流；其中，接地电阻性电流不宜小于系统的接地电容电流，可按《导体和电器选择涉及技术规定》DL/T 5222-2005第18.2节的要求求取1.1倍接地电容电流。
3、流经电流考虑隔离开关、电阻器被旁路时直接接地的工况。
上述选型要求包括：
建模计算直接接地的故障电流。
故障电流确定按照电力系统暂态分析中短路电流计算过程确定，一般使用软件计算获得。某工程该电流互感器变比为200/1A，图2是采用电阻接地时短路电流计算数值，相应参数为232A。图3是直接接地时短路电流计算数值，相应参数为13618A。
电流互感器的测量绕组满足故障电流的热效应。
测量绕组的热稳定参数公式通过故障电流和零序过流时间确定。
具体公式表示为：
Qk＝I故障 2*t
其中，Qk表示测量绕组的热稳定参数，I故障表示故障电流，t表示零序过流时间。
设定零序过流时间为0.2s，测量绕组的热稳定参数需大于13.618kA×13.618kA×0.2s＝37.09kA2·s。
电流互感器的保护绕组按继电保护最大整定值确定电流互感器的准确限值系数。
保护绕组按《电流互感器和电压互感器选择及计算规程》(DL/T 866-2015)要求确定，基于零序过流时间和继电电流保护最大整定值，确定电流互感器保护校验系数；使用继电电流保护最大整定值作为校验互感器参数时，基于电流互感器保护校验系数和用户规定的暂态系数，确定电流互感器的准确限值系数。
具体的，零序过流时间的整定倍数为10倍，相应的继电电流保护最大整定值为2000A，则电流互感器保护校验系数Kpcf＝2000/200＝10。
使用继电保护最大整定值作为校验互感器参数时，用户规定的暂态系数应为K＝2。相应的准确限值系数应大于K Kpcf＝20。因此互感器选择为200/1A、5P20或200/1A、5P30均满足要求。
如图4和图5所示，本发明提出一种用于防止内部故障的中性点电阻接地电阻柜装置300，柜体1、电流互感器2、隔离开关3和电阻机构4；其中，
隔离开关3、电流互感器2、电阻机构4均布置于柜体1内部；
电流互感器2布置于柜体1进线位置；采用上进线时，靠近上侧布置，采用下进线时，靠近下侧布置，对此不做约束。
隔离开关3布置于柜体1中部；
电阻机构4布置于旁侧，采用落地式布置；
电流互感器2进线侧与电阻柜的进线导体相连，出线侧通过导体与隔离开关3一侧相连，隔离开关3另一侧与电阻机构4首端通过导体相连，电阻机构4尾端引出接地铜排连接至主接地网；
其中，导体为铜排、裸导线或带绝缘材质的铜排中的一种。
柜体布局满足相关设施、导体的带电距离即可，对侧不做约束。
图4、图5示意了电阻柜的布置方案，其中图4为俯视图，图5为侧视图。将电流互感器2布置于进线位置，电流互感器2向上与隔离开关3相连，若隔离开关3不存在将直接连接电阻机构4，电阻机构4尾端直接接地。图中相关绝缘子不再示意。控制装置布置于装置外部面板上。
接地变及电阻柜成套装置、接地变兼站用变及电阻柜成套装置、接地变消弧线圈并联小电阻接地成套装置等内部布置有电阻的成套装置需将电阻部分按图4、图5方式布置即可。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其它方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其它方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其它可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其它合适的介质，因为可以例如通过对纸或其它介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其它合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在所述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现所述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。所述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
所述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，所述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对所述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于防止内部故障的中性点电阻接地方法，应用于电阻柜内，其特征在于，将所述电阻柜内的电流互感器布置于所述电阻柜进线位置，将所述电流互感器的进线侧与所述电阻柜的进线端连接，将所述电流互感器的出线侧连接至所述电阻柜的隔离开关或电阻机构。
2.根据权利要求1所述的用于防止内部故障的中性点电阻接地方法，其特征在于，若所述电阻柜内无隔离开关，则将所述电流互感器的出线侧连接至所述电阻机构。
3.根据权利要求1所述的用于防止内部故障的中性点电阻接地方法，其特征在于，所述电流互感器选型要求包括：
1、绝缘等级满足变压器中性点绝缘电压等级要求；
2、流经电流需满足电阻器要求；
3、流经电流考虑隔离开关、电阻器被旁路时直接接地的工况。
4.根据权利要求3所述的用于防止内部故障的中性点电阻接地方法，其特征在于，流经电流考虑隔离开关、电阻器被旁路时直接接地的工况的选型要求中，包括：
建模计算直接接地的故障电流；
所述电流互感器的测量绕组满足所述故障电流的热效应；
所述电流互感器的保护绕组按继电保护最大整定值确定所述电流互感器的准确限值系数。
5.根据权利要求4所述的用于防止内部故障的中性点电阻接地方法，其特征在于，建模计算直接接地的故障电流时，故障电流确定按照电力系统暂态分析中短路电流计算过程确定。
6.根据权利要求4所述的用于防止内部故障的中性点电阻接地方法，其特征在于，所述电流互感器的测量绕组满足所述故障电流的热效应中，测量绕组的热稳定参数公式通过所述故障电流和零序过流时间确定。
7.根据权利要求6所述的用于防止内部故障的中性点电阻接地方法，其特征在于，所述电流互感器的保护绕组按继电保护最大整定值确定所述电流互感器的准确限值系数中，保护绕组按《电流互感器和电压互感器选择及计算规程》(DL/T 866-2015)要求确定，基于所述零序过流时间和继电电流保护最大整定值，确定电流互感器保护校验系数；使用继电电流保护最大整定值作为校验互感器参数时，基于所述电流互感器保护校验系数和用户规定的暂态系数，确定电流互感器的准确限值系数。
8.一种用于防止内部故障的中性点电阻接地电阻柜装置，其特征在于，包括：柜体、电流互感器、隔离开关和电阻机构；其中，
所述隔离开关、电流互感器、电阻机构均布置于所述柜体内部；
所述电流互感器布置于所述柜体进线位置；
所述隔离开关布置于所述柜体中部；
所述电阻机构布置于旁侧，采用落地式布置；
所述电流互感器进线侧与所述电阻柜的进线导体相连，出线侧通过导体与所述隔离开关一侧相连，实时隔离开关另一侧与电阻机构首端通过导体相连，所述电阻机构尾端引出接地铜排连接至主接地网。
9.根据权利要求8所述的用于防止内部故障的中性点电阻接地电阻柜装置，其特征在于，所述导体为铜排、裸导线或带绝缘材质的铜排中的一种。
10.根据权利要求8所述的用于防止内部故障的中性点电阻接地电阻柜装置，其特征在于，若所述电阻柜装置中无隔离开关，则将所述电流互感器的出线侧通过导体连接至所述电阻机构的首端。
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