CN1738137A - 故障相经阻抗接地消弧方法及装置 - Google Patents

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CN1738137A CN 200510094228 CN200510094228A CN1738137A CN 1738137 A CN1738137 A CN 1738137A CN 200510094228 CN200510094228 CN 200510094228 CN 200510094228 A CN200510094228 A CN 200510094228A CN 1738137 A CN1738137 A CN 1738137A
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张云一
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Abstract

故障相经阻抗接地消弧方法及装置，其方法特征是对于中性点不接地系统，在发生单相接地时，在故障相与地之间投入阻抗，使故障相经阻抗接地，流经故障点的故障电流转移到所投入的阻抗上，形成在阻抗上的故障相对地电压小于故障点击穿后的绝缘强度，故障点不再击穿燃弧而实现消弧。本发明既针对电缆线路也适宜于架空线路，在发生单相弧光接地故障时，保障供电系统继续供电，防止单相弧光接地过电压及故障转化为事故，使供电系统安全运行。

Description

故障相经阻抗接地消弧方法及装置
技术领域：
本发明涉及消弧过电压保护方法及装置，更具体地说是中性点非接地的三线制系统单相弧光接地消弧过电压保护方法及装置。
背景技术：
在我国电力供电系统中，中性点非接地的三线制系统由于投资、运行经济，被广泛采用；但是当发生单相弧光接地时，弧光的燃烧熄灭再燃烧再熄灭如此循环，造成系统的电荷重新分布和积累产生过电压，也就是常说的“单相弧光接地过电压”，极易引起电气设备内绝缘的损伤或击穿引发其他事故，造成重大事故。
85％以上的中性点非接地的三线制系统事故，是由单相弧光接地产生及其引起，解决了单相弧光接地过电压，就等于解决了85％以上的事故概率。
要解决单相弧光接地过电压，就要解决弧光的燃烧熄灭再燃烧再熄灭，也就是说弧光熄灭后不再重然——消弧。
在架空线路时代，人们采用消弧线圈，其工作原理是：流过故障点的工频电感电流和工频电容电流相位差180°的特性，两种电流叠加使流经故障点的总电流趋于0，弧光不能维系燃烧而熄灭，故障点周围的绝缘介质“空气”得以补充新鲜空气，从而故障点的绝缘强度能够恢复到正常的绝缘强度，故障点对地电压的恢复不能使故障点的绝缘再次击穿，系统恢复到正常运行。几十年来消弧线圈为电力系统作出了巨大贡献。
但是在有电缆线路组成的供电系统中，电缆发生单相弧光接地时，消弧线圈却无法消弧保障系统供电的连续性。这是因为电缆线路一旦击穿，故障点的绝缘强度几乎为0，故障点的绝缘不能再恢复到正常的绝缘水平，弧光熄灭后故障点对地电压的恢复会使故障点的绝缘再次击穿，系统不能恢复正常运行。
由于消弧线圈在电缆线路中不能发挥消弧的作用，人们不得不选择中性点经电阻接地方式，加大流经故障点电流使保护启动跳开故障线路(故障扩大法)，以牺牲供电可靠性(连续供电)为代价来换取系统的安全运行。
发明内容：
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种既针对电缆线路也适宜于架空线路的故障相经阻抗接地消弧方法及装置，在发生单相弧光接地故障时，保障供电系统继续供电，防止单相弧光接地过电压及故障转化为事故，使供电系统安全运行。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
本发明故障相经阻抗接地消弧方法的特点是对于中性点不接地系统，在发生单相接地时，在故障相与地之间投入阻抗，使故障相经阻抗接地，流经故障点的故障电流转移到所投入的阻抗上，形成在阻抗上的故障相对地电压小于故障点击穿后的绝缘强度，故障点不再击穿燃弧而实现消弧。
本发明故障相经阻抗接地消弧装置的结构特点是：在被保护母线A、B、C与地之间设置保护支路，所述保护支路由保护支路熔丝RD2、三相分相合闸开关FXKG和阻抗Z依次串联构成，并以阻抗Z接地；设置信号检测支路，所述信号检测支路采用三相电压信号传感器CGQ，其电压检测信号经控制器PKQ作为合闸控制信号输入至三相分相合闸开关FXKG，在三相电压信号传感器CGQ的输入端串联有检测支路熔丝RD1。
对于中性点不接地电力系统，消弧的实质问题是故障点的绝缘强度与故障相对地电压关系问题，如果把故障点的对地电压限制在故障点击穿后的绝缘强度允许的值以下，故障点的绝缘就不会再次击穿，弧光就不会重然，从而防止单相弧光接地过电压及故障转化为事故，保障供电系统继续供电，使供电系统安全运行。
本发明为故障相经阻抗接地，即在故障相投入阻抗Z，阻抗Z使得：流经阻抗Z的电流产生的故障相对地电压使故障点的对地电压小于故障点的绝缘强度。当单相弧光接地故障发生时，由检测支路中的控制器接收电压检测信号传感器所测得的信号，判别故障及故障相，并向故障相的对应相开关发出合闸命令，同时在故障相投入阻抗Z。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明因阻抗Z的设置，使得：
a、如果相间短路电流过大，会造成保护支路RD2不能正常开断，而阻抗Z的投入，可以降低因非正常原因引起的相间短路电流值，使熔丝RD2能够正常开断。
b、在故障相投入阻抗Z时，流经故障点的电流会转移到经阻抗Z流回系统，由于阻抗Z阻值的存在，大大降低电流转移对系统的冲击。
2、本发明既针对电缆线路也适用于架空线路，其结构简单、易于实施。
附图说明：
图1为本发明结构示意图。
图2(a)、图2(b)、图2(c)为本发明三种形式电压信号传感器结构示意图。
图3(a)、图3(b)为本发明两种形式三相分相开关结构示意图。
图4为本发明一种具体实施方式接线图。
图5为系统中C相在K点发生单相接地故障原理图。
图6为以本发明方法实现消弧的原理示意图。
具体实施方式：
本实施例中，对于中性点不接地系统，在发生单相接地时，在故障相与地之间投入阻抗，使故障相经阻抗接地，流经故障点的故障电流转移到所投入的阻抗上，形成在阻抗上的故障相对地电压小于故障点击穿后的绝缘强度，故障点不再击穿燃弧而实现消弧。系统因而处于稳态，可以长时间继续运行不会危害系统安全，待运行人员查找故障点并消除故障点后，退出所投入的阻抗，系统恢复正常运行。
参见图5，当系统C相在K点发生单相接地故障，故障相对地电压几乎为0，健全相A、B相对地分布电容产生的故障电流Ia、Ib通过故障点K构成回路。由于故障电流过零时弧光熄灭，故障相对地电压恢复到一定值时故障点再次击穿燃弧，故障点不断的燃弧熄弧(导通截止)，造成系统对地电容上电荷不断重新分布和积累，产生很高的单相弧光接地过电压，危害系统安全。
参见图6，为防止单相弧光接地过电压的产生，对于图5所示故障，按本实施例方法，将C相的开关Jc合上，则C相经阻抗Z接地，流经故障点的故障电流转移到阻抗Z上，健全相A、B相对地分布电容产生的故障电流Ia、Ib通过阻抗Z构成稳定回路，系统形成稳定经阻抗接地，由于故障相对地电压小于故障点击穿后的绝缘强度，故障点不再击穿燃弧，从而实现了消弧的目的。
参见图1，装置的具体实施是在被保护母线A、B、C与地之间设置保护支路，保护支路由保护支路熔丝RD2、三相分相合闸开关FXKG和阻抗Z依次串联构成，并以阻抗Z接地。
图1所示，设置信号检测支路，所述信号检测支路采用三相电压信号传感器CGQ，其电压检测信号经控制器PKQ作为合闸控制信号输入至三相分相合闸开关FXKG，在三相电压信号传感器CGQ的输入端串联有检测支路熔丝RD1。
为了使得整个装置正常运行，在保护支路熔丝RD2和检测支路熔丝RD1的输入端与被保护母线A、B、C之间还应该按常规串联设置隔离开关GLKG。
具体实施中：
阻抗Z可以为多种形式，包括：纯电阻、电阻电容并联、电阻电感并联或电阻电感串联等等。阻抗Z的设置应满足流经阻抗Z的电流产生的故障相对地电压使故障点的对地电压小于故障点的绝缘强度。
三相电压信号传感器CGQ可以是如图2(a)所示的电压互感器PT，也可以是如图2(b)所示的分压器FY，或者为图2(c)所示的光电测量传感器GD。
控制器PKQ根据三相电力系统单相接地的特点测量并判断是否是单相弧光接地，如果是，控制器即向三相分相合闸开关FXKG的故障相对应开关发出合闸信号。
三相分相合闸开关FXKG为三只含操作机构的单相开关组成，且三只开关相互闭锁使得只能有其中一只开关闭合，开关可以是如图3(a)所示的带有操作机构CZ的交流接触器或开关，也可以是如图3(b)所示的带有驱动电路QD的晶闸管等。
参见图4，具体实施中，三相电压信号传感器CGQ采用电压互感器PT、三相分相合闸开关FXKG为具有操作机构CZ的机械式开关。
工作原理如下：当系统发生单相弧光接地时，经过传感器CGQ将信号输入到控制器PKQ，控制PKQ分析出故障类别及故障相别，并向三相分相合闸开关FXKG的对应故障相开关发出合闸命令，将阻抗Z投入故障相，实现故障相经阻抗Z接地，达到消弧的目的。
其中的检测支路熔丝RD1用于保护电压信号传感器CGQ；保护支路熔丝RD2的作用是当接线错误或控制器PKQ误判相别时，防止相间短路，在此种情况下阻抗Z同时也起到降低相间短路电流的作用。

Claims (5)

1、故障相经阻抗接地消弧方法，其特征是对于中性点不接地系统，在发生单相接地时，在故障相与地之间投入阻抗，使故障相经阻抗接地，流经故障点的故障电流转移到所投入的阻抗上，形成在阻抗上的故障相对地电压小于故障点击穿后的绝缘强度，故障点不再击穿燃弧而实现消弧。
2、实施权利要求1所述方法的故障相经阻抗接地消弧装置，其特征是：在被保护母线(A、B、C)与地之间设置保护支路，所述保护支路由保护支路熔丝(RD2)、三相分相合闸开关(FXKG)和阻抗(Z)依次串联构成，并以阻抗(Z)接地；设置信号检测支路，所述信号检测支路采用三相电压信号传感器(CGQ)，其电压检测信号经控制器(PKQ)作为合闸控制信号输入至三相分相合闸开关(FXKG)，在三相电压信号传感器(CGQ)的输入端串联有检测支路熔丝(RD1)。
3、根据权利要求2所述的故障相经阻抗接地消弧装置，其特征是所述三相电压信号传感器(CGQ)为电压互感器(PT)，或分压器(FY)，或光电测量传感器(GD)。
4、根据权利要求2所述的故障相经阻抗接地消弧装置，其特征是所述三相分相合闸开关(FXKG)为交流接触器或开关，或晶闸管。
5、根据权利要求2所述的故障相经阻抗接地消弧装置，其特征是所述保护支路熔丝(RD2)和检测支路熔丝(RD1)的输入端与被保护母线(A、B、C)之间串有隔离开关(GLKG)。
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