CN200993669Y - 可根除pt谐振的小电流接地选线、定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的公开了一种可根除PT谐振的小电流接地选线、定位装置。它解决了电磁式电压互感器因为铁磁谐振而致的熔断器熔断、自身烧毁等问题，具有结构简单，安全可靠，可根除PT谐振等优点。其结构为：它包括由电容器和互感器组成的信号采集单元，该单元接信号变送单元I，由其对信号采集单元的信号进行检测，信号变送单元I与控制器连接；同时信号采集单元还经开关电路接地，开关电路将外部注入的检测信号通过信号采集单元送入系统，它的一个支路直接与控制器连接，其余支路分别接信号变送单元II和发讯器，信号变送单元II和发讯器则分别与控制器连接；发讯器与接地讯号探测器通讯。

Description

可根除PT谐振的小电流接地选线、定位装置

技术领域

本实用新型涉及小电流接地系统中导体对地绝缘监视和单相接地故障点检测技术，属于配电技术或配电装置领域，特别涉及一种可根除PT谐振的小电流接地选线、定位装置。

背景技术

目前，在小电流接地系统运行的发电厂或变电所里，电能计量、电压测量和系统对地绝缘监视、继电保护提供所需系统线电压、相电压和零序电压的信息一般均由YN，yn0，d11结线的三只单相或三相五柱式电磁式电压互感器(PT)提供。这种结线PT的特点是为了取得系统相电压和零序电压的信息，其一次绕组中性点必须直接接地。但也正因为如此，在系统中形成了由PT的激磁电感L与系统对地分布电容C形成的零序L-C串联电路；这种电路的存在，当系统出现某些干扰时(特别是系统单相接地和操作变、配电设备或在雷暴活动时)极易发生PT铁磁谐振现象；这种谐振的发生常会导致PT的熔断器熔断或自身烧毁故障，严重时还会扩大为母线的短路事故。针对这种常发故障，电力工作者已作了大量的研究和试验工作，并围绕PT提出了许多改进措施及专用消谐装置(如①：解广润  电力系统过电压  北京  水利电力出版社  1985.6；②：杜志叶、阮江军等  铁磁谐振仿真模型的改进  《继电器》第32卷第8期2004.4)。理论和实践证明，在这许多的改进措施或装置中最为有效的是应用一次绕组不接地的PT(如应用Y，yn0或V，v0结线的PT)以取消零序L-C串联电路的方法；但这种措施却仅能在不需要绝缘监视和进行接地检测的用户变电所实施，而在发电厂和大多数变电所中因为需要绝缘监视和接地检测却不能应用。

在以架空线路为主供电的发电厂或变电所中，应用外注讯号电流原理的接地检测装置(例如：发明专利931113.9，TY系列通用小电流接地系统单相接地选线与定位保护)，因其不仅能够检出接地线路而且能够检测到具体的接地故障点而受到欢迎；但是基于这种原理的小电流接地检测装置不仅需要PT提供系统的接地信息(对地相电压和零序电压)，而且接地检测用讯号电流必须通过接地相PT耦合后方能向系统注入，因此如果在同一个发电厂或变电所中已经应用了Y，y0或V，v0结线的PT来根除谐振，就不能再应用外注讯号电流原理的小电流接地检测装置(严格地说，即使是现行的功率方向式、各次谐波式等所有需要零序电压的小电流接地选线装置也都如此)；反过来也是一样，如果已经应用了外注讯号电流原理的小电流接地检测装置，就不能再应用一次绕组不接地的Y，y0或V，v0接线电压互感器来根除PT谐振的措施。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决现有上述问题，提供一种能在同一个发电厂或变电所里既应用一次绕组不接地的Y，y0或V，v0接线PT来根除PT谐振的措施，又可以应用外注讯号电流原理实现单相接地故障点检测，且尽最大可能使所用元器件相互兼用的可根除PT谐振的小电流接地选线、定位装置。

为实现上述目的，本实用新型的采用如下技术方案：

一种可根除PT谐振的小电流接地选线、定位装置，它包括由电容器和互感器组成的信号采集单元，该单元接信号变送单元I，由其对信号采集单元的信号进行检测，信号变送单元I与控制器连接；同时信号采集单元还经开关电路接地，开关电路将外部注入的检测信号通过信号采集单元送入系统，它的一个支路直接与控制器连接，其余支路分别接信号变送单元II和发讯器，信号变送单元II和发讯器则分别与控制器连接；发讯器与接地讯号探测器通讯。

所述信号采集单元包括由三只同规格单相电容器按YN结线构成的接地电容器组和与之对应连接的电流互感器组组成，接地电容器组则与母线连接。

所述开关电路由并联后一端接地的单极真空接触器和单相电压互感器组成；其中，单极真空接触器分、合闸由接地电容器组的零序电流和中性点位移电压控制；外部注入的检测讯号电流由单相电压互感器耦合后经接地电容器组中接地相电容器注入系统。

所述信号变送单元I还与电压显示接地报警器连接，对接地电容器组的相电流和零序电流进行检测变换。

本实用新型根除PT谐振的技术途径是，通过测量接地电容器组的相电流和零序电流实现绝缘监视与接地报警，从而可以采用一次绕组不接地的Y，y0或V，v0接线的PT来根除谐振故障；检测接地故障点的技术途径是：讯号电流发讯器以上述接地电容器组内相电流、零序电流在系统出现接地时的异常变化(①零序电流为正常接地时的3倍，②非接地相将升高到原值的1.73倍，③接地相降为0)做为启动指令使讯号电流发讯器启动后发出的接地检测用特定讯号经单相电压互感器耦合升压后，再通过接地电容器组的接地相电容器注入系统，最终实现应用外注讯号电流原理的小电流接地检测。

本实用新型的有益效果是：

①按本实用新型方案设计的可根除PT谐振的小电流接地选线、定位装置，有能从根本上消除配电网母线PT因铁磁谐振过电压、过电流而致的熔断器熔丝熔断、PT烧毁和严重时导致的发电厂或变电所母线短路故障的技术经济效益。

②按本实用新型设计的可根除PT谐振的小电流接地选线、定位装置中的元器件相互兼用，实现了集PT消谐和接地故障点检测装置的一体化，因而该装置是一种结构严谨、使用方便的新型PT消谐和单相接地故障点检测装置。

③本实用新型中，向系统注入接地检测讯号电流，不须选择接地相别，所以有控制方法简单的优点。

④发电厂、变电所需要设置或已有保护旋转电机匝间绝缘或为了PT消谐(①DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合  ②解广润  电力系统过电压  北京  水利电力出版社  1985.6)已经装有接地电容器组时，该接地电容器组完全可以直接应用于本实用新型中，此时接地电容器组的作用更将得以充分发挥，从而可以进一步降低本实用新型的制作成本。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是控制器和发讯器的逻辑控制图；

图3是单极真空接触器的控制回路原理图；

图4是本实用新型系统发生单相接地时注入讯号的流通回路图；

图5是本实用新型柜体图；

图6是手持探测器外形图。

其中，1.接地电容器组，2.电流互感器组，3.信号变送单元I，4.电压显示接地报警器，5.单极真空接触器，6.单相电压互感器，7.控制器，8.发讯器，9.信号变送单元II，10.接地讯号探测器，11.电压互感器，12.母线，13.柜体。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

图1中，接地电容器组1的相电流和零序电流，在系统正常运行情况下，其三相相电流大小相等、相位互差120°，零序电流为0；经信号变送单元I3、电压显示接地报警器4显示为系统相电压，不报警；本效果与现行应用YN，yn0，d11结线PT一样。

当系统发生单相接地故障时，接地电容器组1中相电流将出现两个完好相的电流显著升高(完全接地时升高为正常相电流的1.73倍)，而接地相的电流显著降低(完全接地时降低为0)，经信号变送单元I3变换后电压显示接地报警器4也将按这种规律变化，与此同时零序电流剧增(完全接地时增长为正常相电流的3.0倍)，电压显示接地报警器4发出报警信号；可见系统发生单相接地时本实用新型的效果也与原YN，yn0，d11结线PT一样，证明此方案可以替代YN，yn0，d11结线PT在绝缘监视方面的作用，完全可以通过在发电厂或变电所应用Y，y0或V，v0接线PT(一次绕组不接地、无L-C谐振电路)达到根除PT谐振之目的。

根据本实用新型提出的技术途径，要采用接地电容器组1实现对单相接地故障点的检测，主要有以下两项要求：

①必须由接地电容器组1向单相接地故障点检测单元的控制器7提供系统接地信息；很明显，这是完全可以由前述用检测接地电容器组1中相电流、零序电流的方法实现的。但此时接地电容器组1的中性点必须直接接地；

②要将接地检测用讯号电流注入系统，必须将单相电压互感器6串接于接地电容器组1中性点与地之间才能实现。

为了满足上述①和②对接地电容器组1中性点的不同接地要求，在本实用新型中采用了单极真空接触器5，其控制原理图如图3；

在正常情况下，工作人员按动有自持功能的“投、切”按纽(AN)送上控制电源，将本实用新型装置投入运行。从图3可见，因为接地电容器组1中无零序电流，信号电流变送器无动作指令，单极真空接触器5合闸，实现了接地电容器组1中性点直接接地，满足了要求①；

当系统发生单相接地故障时，接地电容器组1中出现零序电流，即产生了动作指令，单极真空接触器5因合闸线圈失电而分闸，在接地电容器组1中性点与地之间串入了单相电压互感器6，满足了要求②；

以上所述单极真空接触器5在由合闸转换为分闸后，接地电容器组1内将因零序电流降低为0，动作指令消失从而使得单极真空接触器5再次合闸，这时的单相电压互感器6又被短路而使接地检测讯号电流回路中断，同时还会形成单极真空接触器5的“分—合—分—合”振荡，在这种情况下实用新型显然不能达到预期效果。为了解决这个问题，在本实用新型中又引入了接地电容器组1中性点位移电压的参与，即控制器7再采用一个位移电压信号指令。当系统发生较长时间的单相接地故障时，单极真空接触器5分闸后虽然失去了零序电流，但在此时接地电容器组1中性点却出现了位移电压，以此为指令使单极真空接触器5继续保持在分闸状态，由此而避免了单极真空接触器5的“分—合—分—合”的振荡，并实现了讯号电流闭合回路的稳定，满足用外注讯号电流方式进行接地检测的要求——最终达到预期目的。

在进行系统接地故障自动检测过程中，如果接地故障自然消失或经人工处理消失后，单极真空接触器5将会因为接地电容器组1中性点上位移电压动作指令的消失，而恢复到合闸状态，此后因系统恢复正常，接地电容器组1中零序电流为0，电流信号指令也消失，从而本实用新型就可自动复归为正常的工作状态。

本实用新型中接地电容器组1由三只同规格的单相电容器按YN结线构成，用以反映系统绝缘状态和接地检测用讯号电流注入；电流互感器组2均为单相式，用以检测接地电容器组1的相电流和零序电流，并向接地检测单元提供系统接地信息；信号变送单元I3将接地电容器组1的相电流和零序电流按比例变换为系统相电压和零序电压，并为控制器7提供接地故障信息；电压显示接地报警器4：系统正常时显示系统相电压，接地时明确接地相别并向值班员发出接地警示；单极真空接触器5：系统正常状态下使接地电容器组1中性点直接接地；系统在单相接地状态下，断开接地电容器组1中性点接地，实现接地检测用讯号电流的注入；单相电压互感器6：将接地检测用讯号电流升压注入系统，并提供中性点位移电压信号；控制器7依据信号变送单元I3和信号变送单元II9提供的信息切断单极真空接触器5，并启动接地检测用讯号电流发讯器8发讯；接地检测用讯号电流发讯器8由讯号振荡器及其频率调整元件、电压及功率放大元件组成，在控制器7的启动下，发出特定频率的接地检测用讯号电流；信号变送单元II9产生的中性点位移电压信号用以控制单极真空接触器5分、合状态；柜体13与发电厂或变电所开关柜同型，装设以上全部元器件；接地讯号探测器10为手持式，它只接收接地检测用讯号电流发讯器8所发出的特定频率信息；它由调谐器、讯号滤波器、讯号放大器和声、光显示器组成，用以沿系统接地相导体检测接地线路和确定具体接地故障点；Y，y0或V，v0接线电压互感器PT11：由三相三柱式或三只单相PT组成，一次绕组不接地，向电能计量、电压测量和继电保护装置提供系统线电压信息。

本实用新型的工作原理为：

当系统正常无单相接地故障发生时，值班人员按动带自持功能的“投、切”按纽(AN)将本实用新型装置投入，单极真空接触器5合闸，接地电容器组1中性点实现直接接地。在系统三相电压对称、接地电容器组1各相电容量相等的情况下，接地电容器组1内的相电流相等、零序电流为0，故经信号变送单元I3按适当比例变换后，电压显示接地报警器4显示为三相平衡的系统正常相电压、无报警信号，实现了正常的绝缘监视功能；

当系统发生单相接地故障时，接地电容器组1内的相电流将因接地相对地电压降低、非接地相电压升高和零序电压的出现，表现出“两相电流增大、一相电流降低和零序电流从无到有”的特征；此种特征将使本实用新型出现下述情况：

①电压显示接地报警器4显示两相电压升高、一相电压降低并显示出接地相别和发出系统接地信号；

②零序电流继电器动作、常闭触点断开，单极真空接触器5分闸，单相电压互感器6被连接到接地电容器组1的中性点与地之间，准备好了如图4所示的接地检测讯号电流回路：单相电压互感器6---接地电容器组1的中性点和接地相电容器---母线12的接地相母排---接地线路接地相导线---接地故障点---地---单相电压互感器6；

③在真空接触器分闸之前，本实用新型还将接地相电流降低和非接地相电流增大的系统接地信息送入控制器7，经控制器7判断系统确实接地后启动接地检测用讯号电流发讯器8，发出接地检测用讯号电流；该接地检测用讯号电流即可沿②所述回路流通，工作人员即可手持接地讯号探测器10首先选出接地线路、而后沿接地线路测出具体接地故障点，实现了用外注讯号电流原理的小电流接地检测。

根据电工原理，当单极真空接触器5分闸后，接地电容器组1内零序电流将会消失，但其中性点又会出现位移电压，所以在本实用新型中引入了反映该位移电压的信号变送单元II9，以保持单极真空接触器5处于分闸和发讯器8的继续发讯，对此已在前面的“从接地检测方面看实现取消YN，yn0，d11结线PT中性点接地的可行性”中作了说明，这里不在赘述；同样，当系统接地消失后装置自动恢复为正常状态，也不再叙。

应用本实用新型完全可以在同一发电厂或变电所里实现既应用Y，y0或V，v0结线PT根除谐振的措施，又可以应用外注讯号电流的方法进行单相接地检测。

本实用新型的中信号变送单元I、电压显示接地报警器、控制器、发讯器、信号变送单元II、接地讯号探测器等均采用了公知电路，对其结构不再赘述。本实用新型的保护范围包括但不限于上述方式。

Claims (4)

1、一种可根除PT谐振的小电流接地选线、定位装置，其特征是：它包括由电容器和互感器组成的信号采集单元，该单元接信号变送单元I(3)，由其对信号采集单元的信号进行检测，信号变送单元I(3)与控制器(7)连接；同时信号采集单元还经开关电路接地，开关电路将外部注入的检测信号通过信号采集单元送入系统，它的一个支路直接与控制器(7)连接，其余支路分别接信号变送单元II(9)和发讯器(8)，信号变送单元II(9)和发讯器(8)则分别与控制器(7)连接；发讯器(8)与接地讯号探测器(10)通讯。

2、根据权利要求1所述的可根除PT谐振的小电流接地选线、定位装置，其特征是：所述信号采集单元包括由三只同规格单相电容器按YN结线构成的接地电容器组(1)和与之对应连接的电流互感器组(2)组成，接地电容器组(1)则与母线(12)连接。

3、根据权利要求1或2所述的可根除PT谐振的小电流接地选线、定位装置，其特征是：所述开关电路由并联后一端接地的单极真空接触器(5)和单相电压互感器(6)组成；其中，单极真空接触器(5)分、合闸由接地电容器组(1)的零序电流和中性点位移电压控制；外部注入的检测讯号电流由单相电压互感器(6)耦合后经接地电容器组(1)中接地相电容器注入系统。

4、根据权利要求3所述的可根除PT谐振的小电流接地选线、定位装置，其特征是：所述信号变送单元I(3)还与电压显示接地报警器(4)连接，对接地电容器组(1)的相电流和零序电流进行检测变换。

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