CN203895978U - 一种用于中压电网的中性点接地保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于中压电网的中性点接地保护系统，与现有技术相比解决了没有针对中压电力网系统的中性点的综合接地保护系统的缺陷。本实用新型包括高压母线，高压母线上分别接有接地变压器和高压限流熔断器，高压限流熔断器通过电压互感器与绝缘监察继电器相连，接地变压器的中性点接有单极隔离开关，单极隔离开关分别连有消弧线圈、避雷器和真空开关，消弧线圈串接阻尼电阻箱后接地，避雷器直接接地，绝缘监察继电器通过延时电路与真空开关相连，真空开关串接电阻器后接地。本实用新型能够有效的补偿系统出现单相接地故障时的电容电流，降低建弧率，大大降低的线路故障跳闸率，并且能迅速的隔离永久性接地故障线路。

Description

一种用于中压电网的中性点接地保护系统

技术领域

本实用新型涉及变压器中性点保护技术领域，具体来说是一种用于中压电网的中性点接地保护系统。

背景技术

随着我国经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，中压配电系统的不断发展，特别是电缆线路的大量使用，电缆线路对地电容很大，当发生间歇性弧光单相接地时，燃弧、熄弧、重燃弧交替发生，产生严重的工频和高频过电压。从而波及整个电网，并且持续时间相当长，极容易形成间歇性电弧接地和稳定性电弧接地以至绝缘烧坏，导线烧熔、相间短路或永久性接地。在故障发生和发展过程产生的工频叠加高频过电压，对系统的弱绝缘设备构成严重威胁，电缆放炮、开关绝缘子爆炸等事故时有发生。接地电流不能消除，经过较长时间就可能使故障扩大成断线故障或永久性接地故障，严重时发展成为相间短路故障，严重威胁供电系统的安全可靠运行。

目前常见的几种中性点接地方式，主要有4类：1、不接地；2、电阻接地；3、经消弧线圈接地；4、直接接地。虽然目前配电网中性点接地方式复杂多样，但是现有中性点接地设备已经逐渐无法满足电力网发生单相接地故障时防止电弧重燃及准确的故障线路定位的要求，如何开发出一种中压电力网系统的中性点综合接地系统已经成为急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中没有针对中压电力网系统的中性点的综合接地保护系统的缺陷，提供一种用于中压电网的中性点接地保护系统来解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种用于中压电网的中性点接地保护系统，包括高压母线，高压母线上分别接有接地变压器和高压限流熔断器，高压限流熔断器通过电压互感器与绝缘监察继电器相连，接地变压器的中性点接有单极隔离开关，单极隔离开关分别连有消弧线圈、避雷器和真空开关，消弧线圈串接阻尼电阻箱后接地，避雷器直接接地，绝缘监察继电器通过延时电路与真空开关相连，真空开关串接电阻器后接地。

所述的延时电路包括直流电正端和直流电负端，直流电正端依次串接绝缘监察继电器常开干接点、第一时间继电器线圈和直流电负端构成延时支路，第一时间继电器第一常开接点依次与第二时间继电器常闭接点和中间继电器线圈串接且与延时支路形成并联，第一时间继电器第二常开接点与第二时间继电器线圈串接且与延时支路形成并联，中间继电器常开接点与真空开关线圈串接且与延时支路形成并联。

所述的真空开关为高压交流接触器。

所述的消弧线圈为可控电抗器。

所述的电阻器采用大功率不锈钢合金电阻。

所述的避雷器采用非线性氧化锌电阻阀片。

有益效果

本实用新型的一种用于中压电网的中性点接地保护系统，与现有技术相比能够有效的补偿系统出现单相接地故障时的电容电流，降低建弧率，大大降低的线路故障跳闸率，并且能准确的隔离永久性接地故障线路。通过融合消弧线圈接地技术和中性点电阻接地技术的优点，从根本上大大的提高了供电的可靠性和安全性，优化了中性点接地的运行方式，克服现有的中性点接地方式存在的系统残流大、电弧不易熄灭、故障线路定位困难等问题。

附图说明                      

图1为本实用新型的结构示意图

其中，1-高压母线、2-接地变压器、3-单极隔离开关、4-消弧线圈、5-阻尼电阻箱、6-避雷器、7-电阻器、8-真空开关、9-真空开关线圈、10-高压限流熔断器、11-电压互感器、12-绝缘监察继电器、13-变电站、14-中间继电器线圈、16-延时电路、161-第一时间继电器线圈、162-直流电正端、163-直流电负端、164-第一时间继电器第一常开接点、165-第一时间继电器第二常开接点、166-中间继电器常开接点、167-第二时间继电器常闭接点、167-第二时间继电器常闭接点、168-第二时间继电器线圈。

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，本实用新型所述的一种用于中压电网的中性点接地保护系统，包括高压母线1，高压母线1为6-35KV高压母线。高压母线1上分别接有接地变压器2和高压限流熔断器10，其中对10kV的电力网，由于变压器的中性点绕组为三角接法,需要采用接地变压器人为制造一个中性点，其接线方式为Z字型，可以根据需要带一个二次线圈来代替站用变。高压限流熔断器10通过电压互感器11与绝缘监察继电器12相连，高压限流熔断器10、电压互感器11和绝缘监察继电器12均为来自变电站13所带设备。接地变压器2的中性点接有单极隔离开关3，单极隔离开关3用于整个系统的开闭控制。

单极隔离开关3连有消弧线圈4，消弧线圈4串接阻尼电阻箱5后接地。消弧线圈4为一种带铁芯的电感线圈。它接于变压器的中性点与大地之间，构成消弧线圈接地系统。正常运行时，消弧线圈中无电流通过。而当电网受到雷击或发生单相电弧性接地时，中性点电位将上升到相电压，这时流经消弧线圈的电感性电流与单相接地的电容性故障电流相互抵消，使故障电流得到补偿，补偿后的残余电流变得很小，不足以维持电弧，从而自行熄灭它的作用是易于电弧的熄灭和防止电弧重燃，由于消弧线圈的作用，大大减少了电弧重燃的次数，缩短了过电压持续的时间，从而使得高幅值过电压出现的几率降低。消弧线圈4可以为可控电抗器，采用预调方式，对系统出现单相接地零延时进行补偿，运行可靠，无谐波产生。阻尼电阻箱5用于防止产生谐振过电压及适应各种运行方式.通过在消弧线圈4接地回路串接阻尼电阻箱5，这样在运行中，消弧线圈4接地回路采用增加阻尼电阻的方法来抑制揩振过电压的产生，以确保系统正常运行时，使中性点位移电压不超过15%相电压。 

单极隔离开关3连有避雷器6，避雷器6直接接地，形成与消弧线圈4和阻尼电阻箱5的并联连接。避雷器6可以采用非线性氧化锌电阻阀片，用来限制中性点位移电压，确保消弧线圈4运行在安全的电压下。

单极隔离开关3连有真空开关8，真空开关8串接电阻器7后接地，同样与避雷器6、消弧线圈4形成并联。电阻器7可以采用大功率不锈钢合金电阻，真空开关8可以为高压交流接触器。绝缘监察继电器12通过延时电路16与真空开关8相连，延时电路16用于进行延时判断，绝缘监察继电器12通过延时电路16延迟5秒闭合，以此来躲开瞬时性接地故障。由于绝缘监察继电器12可以通过电压互感器11获得高压母线1上的电压数据，通过变电站13现有的绝缘监察继电器12来判断接地故障，从而通过延时电路16控制真空开关8的开闭。真空开关8闭合后，投切电阻器7，电阻器7的投入实现快速隔离永久性接地故障线路，避免了故障的扩大。

延时电路16可以使用多种现有的延时技术，为了保证使用效果，在此提出新的延时电路。包括直流电正端162和直流电负端163，直流电正端162和直流电负端163为220V的直流电。直流电正端162依次串接绝缘监察继电器常开干接点121、第一时间继电器线圈161和直流电负端163构成延时支路，此支路与另外三条支路形成并联连接。绝缘监察继电器常开干接点121为绝缘监察继电器12上的接点，绝缘监察继电器12对其进行控制。第一时间继电器线圈161同时控制第一时间继电器第一常开接点164和第一时间继电器第二常开接点165。第一时间继电器第一常开接点164依次与第二时间继电器常闭接点167和中间继电器线圈14串接且与延时支路形成并联，第二时间继电器常闭接点167由第二时间继电器线圈168相对应控制使用，中间继电器线圈14控制中间继电器常开接点166。第一时间继电器第二常开接点165与第二时间继电器线圈168串接且与延时支路形成并联，中间继电器常开接点166与真空开关线圈9串接且与延时支路形成并联。此延时电路16的工作原理为当线路发生单相接地故障，绝缘监察继电器常开干接点121闭合，第一时间继电器线圈161开始计时（时间调整范围为0~10s,由运行部门根据电网情况选择,本系统中设定为5s）。若在整定的时间范围内故障消失，中间继电器线圈14将不启动。若超过整定的时间单相接地故障仍未消失，即为永久性接地故障，第一时间继电器第一常开接点164、第一时间继电器第二常开接点165、中间继电器常开接点166启动，带动中间继电器线圈14启动，中间继电器线圈14中间继电器常开接点166闭合，从而带动与中间继电器常开接点166串接的真空开关线圈9得电合闸，投入接地电阻7。同时第二时间继电器线圈168开始计时（时间整定范围0~10s, 本系统中设定为1s），达到整定时间后，切断中间继电器线圈14，从而断开中间继电器常开接点166,达到控制接地电阻投入时的时间和投入后切除的时间。

实际使用时，当发生瞬时性单相接地故障时，由消弧线圈4进行补偿后自行恢复，母线电压1恢复正常。若数秒后接地故障仍未消失，则说明此时发生的故障为永久性的单相接地故障，则绝缘监察继电器12的绝缘监察继电器常开干接点121闭合。由于延时电路16的作用，则真空开关线圈9得电致使真空开关8合闸，快速投入电阻器7，产生大电流使馈线零序保护动作，准确跳闸切除故障线路。则母线电压1恢复正常，绝缘监察继电器常开干接点121分断，真空开关线圈9失电致使真空开关8分闸，与其串接的电阻器7退出运行。该方案既解决的传统的消弧线圈接地方式下选线不准的问题，又解决了传统的小电阻接地方式下跳闸率过高的问题，同时巧妙地利用了变电站13中的所接设备，达到提高系统供电的安全型和可靠性。 

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。  

Claims (6)

1.一种用于中压电网的中性点接地保护系统，包括高压母线（1），高压母线（1）上分别接有接地变压器（2）和高压限流熔断器（10），高压限流熔断器（10）通过电压互感器（11）与绝缘监察继电器（12）相连，其特征在于：接地变压器（2）的中性点接有单极隔离开关（3），单极隔离开关（3）分别连有消弧线圈（4）、避雷器（6）和真空开关（8），消弧线圈（4）串接阻尼电阻箱（5）后接地，避雷器（6）直接接地，绝缘监察继电器（12）通过延时电路（16）与真空开关（8）相连，真空开关（8）串接电阻器（7）后接地。

2.根据权利要求1所述的一种用于中压电网的中性点接地保护系统，其特征在于：所述的延时电路（16）包括直流电正端（162）和直流电负端（163），直流电正端（162）依次串接绝缘监察继电器常开干接点（121）、第一时间继电器线圈（161）和直流电负端（163）构成延时支路，第一时间继电器第一常开接点（164）依次与第二时间继电器常闭接点（167）和中间继电器线圈（14）串接且与延时支路形成并联，第一时间继电器第二常开接点（165）与第二时间继电器线圈（168）串接且与延时支路形成并联，中间继电器常开接点（166）与真空开关线圈（9）串接且与延时支路形成并联。

3.根据权利要求1所述的一种用于中压电网的中性点接地保护系统，其特征在于：所述的真空开关（8）为高压交流接触器。

4.根据权利要求1所述的一种用于中压电网的中性点接地保护系统，其特征在于：所述的消弧线圈（4）为可控电抗器。

5.根据权利要求1所述的一种用于中压电网的中性点接地保护系统，其特征在于：所述的电阻器（7）采用大功率不锈钢合金电阻。

6.根据权利要求1所述的一种用于中压电网的中性点接地保护系统，其特征在于：所述的避雷器（6）采用非线性氧化锌电阻阀片。