CN204012702U - 一种带虚拟接地装置的消弧消谐柜 - Google Patents

Abstract

一种带虚拟接地装置的消弧消谐柜，其包括柜体，所述柜体内部分成三相电压室、零序电压室、消弧装置电压测量室、装置电源室、装置接地室以及通讯接口室。中性点虚拟接地装置包括高压隔离开关、高压熔断器、虚拟接地变压器、电压互感器、消谐电阻器、组合式过电压保护器。所述装置电源室包括交流控制电源室和直流控制电源室，其中，所述交流控制电源室包括有电源开关、照明设备、电磁闭锁以及电压表电源，所述直流控制电源室包括有操作电源开关、分闸隔离刀以及合闸隔离刀。该装置通过将不稳定的单相弧光接地转变为金属性直接接地从而消除了过电压，同时还能够准确的确定出故障线路，提高了电网供电的可靠性。

Description

一种带虚拟接地装置的消弧消谐柜

技术领域

本实用新型涉及电力输配电系统的单相接地保护技术领域，特别涉及中性点虚拟接地系统的消弧消谐柜。

背景技术

中性点不接地方式有着一系列的优点，因此被广泛应用于我国中压电网中（3-63kV）。但是，其单相接地保护问题一直没有得到很好解决。目前有采用工频过电压、过电流和零序功率方向等“绝对定值”原理构成的接地保护装置，但很难满足选择性和可靠性的要求。对于规模较大的中性点不接地电网而言，线路发生接地故障时，流过 接地点的接地电容电流足以启动灵敏的接地保护装置，其灵敏度的整定值难以躲过三相式TA的不平衡电流；对于规模较小的中性点不接地的中压电网而言，线路发生接地故障时，故障线路与非故障线路上的接地电容电流差别不是很大，很难实现接地保护的选择性。对于中性点谐振接地的中压电网而言，发生单相接地故障后，其接地故障线路与非故障线路，难以用电流幅值或零序功率方向保护原理来实现选择性要求，通常依靠首半波原理和五次谐波原理来实现选择性要求。但是，实践证明，基于这两种保护原理制 作的保护装置，都没有解决谐振接地系统中的单相接地故障的选择性问题。

长期以来在我国，3-35KV（含66KV）的电网大多采用中性点不接地的运行方式，中性点不接地的系统由于投资、运行经济、供电可靠性高被广泛采用，但是当发生单相弧光接地时，会产生弧光接地过电压，极易引起电气设备内绝缘的损伤或击穿引发事故，造成严重损失。

随着电网规模的扩大，电缆的广泛应用，接地电容电流越来越大，在其发生单相接地时，电弧不能自动熄灭，弧光接地过电压越来越严重，不少电网采用了谐振接地的方式，即消弧线圈接地。补偿电流经故障点的电容电流使之趋之于0，弧光不能维系燃烧而熄灭，故障点周围的绝缘介质“空气”得以补充能够恢复到正常的绝缘强度，故障点的绝缘不再击穿，谐振接地优点是具有很高的供电可靠性，但是存在着过电压倍数高，精确的调谐难度大，选线准确性低，组件多，结构复杂，自身故障率高，占地面积大，不利于电网的远景规划等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种带虚拟接地装置的消弧消谐柜，对现有的小电流接地选线装置的结构进行了改进，通过将不稳定的单相弧光接地转变为金属性直接接地从而消除了过电压，同时还能够准确的确定出故障线路，提高了电网供电的可靠性。

为达上述目的，本实用新型采取如下方案：

一种带虚拟接地装置的消弧消谐柜，其包括柜体，所述柜体内部分成三相电压室、零序电压室、消弧装置电压测量室、装置电源室、装置接地室以及通讯接口室，

所述装置接地室包括高压隔离开关、高压熔断器、虚拟接地变压器、电压互感器、消谐电阻器、组合式过电压保护器；

所述高压隔离开关的上端接母线，其下端分别与高压熔断器的上端和组合式过电压保护器的上端连接，所述组合式过电压保护器的另一端接地，所述高压熔断器的另一端分别与电压互感器的一次侧一端以及虚拟接地变压器的一次侧一端相连；

所述电压互感器的一次侧另一端连接在一起接地，所述电压互感器的二次侧带有辅助绕组，该辅助绕组首尾串联形成开口三角绕组，开口三角绕组的一端串联高压熔断器以及高压隔离开关后连接到消弧装置电压测量室的信号输入端，开口三角绕组的另一端接地并同时连接到消弧装置电压测量室的信号输入端，所述电压互感器二次侧的剩余三相绕组在分别串联高压熔断器以及高压隔离开关后连接到消弧装置电压测量室的信号输入端；

虚拟接地变压器的一次侧另一端相连后接地，虚拟接地变压器的二次侧三相绕组首尾相连接形成串联，其二次侧三相绕组两端并联消谐电阻器，所述消谐电阻器的一端接地；

所述装置电源室包括交流控制电源室和直流控制电源室，其中，所述交流控制电源室包括有电源开关、照明设备、电磁闭锁以及电压表电源，所述直流控制电源室包括有操作电源开关、分闸隔离刀以及合闸隔离刀。

本实用新型具有以下优点和积极效果：

1）能够有效的抑制3-35kv中性点虚拟接地电网单相间歇电弧接地及谐振引起的过电压，能够确保分支线路单相接地时准确选线，其消弧和选线的机理与电网电容电流的大小无关，因而不受电网运行方式的改变和电网扩大的影响，大网小网均可使用；

2）整个装置可组成一台高压柜，结构简单、体积小、安装和调试方便、价格低廉并且使用安全，可广泛用于3-35kv变电站和发电厂的高压厂用系统中，在装有消弧线圈的系统中同样可以使用。

附图说明

图1为带虚拟接地装置的消弧消谐柜的结构框图；

图2为装置接地室的电路原理图；

图3为电压互感器的接线电路原理图；

图4为虚拟接地变压器的接线电路原理图；

图5为交流控制电源室的接线电路原理图；

图6为直流控制电源室的接线电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

该消弧消谐柜的结构框图如图1所示。该带虚拟接地装置的消弧消谐柜包括柜体，柜体内部分成三相电压室1、零序电压室3、消弧装置电压测量室2、装置电源室4、装置接地室5以及通讯接口室6。

装置接地室的电路原理图如图3所示。装置接地室包括高压隔离开关、高压熔断器、虚拟接地变压器、电压互感器、消谐电阻器、组合式过电压保护器。

其中高压隔离开关QS型号是GN19-12C/400，其额定电压是10KV，额定电流是400A；高压熔断器FU型号是XRNP-10/0.5，其额定电压是10KV，额定电流是0.5A；虚拟接地变压器XJK型号是OX-10，额定电压是10KV；电压互感器PT型号是JDZJ-10（10000:√3/ 100：√3/100:3）；消谐电阻器R型号是XR-10,其额定电压是10KV；组合式过电压保护器PTB其型号是PTBD-12.7/131。

高压隔离开关的上端接母线，其下端分别与高压熔断器的上端和组合式过电压保护器的上端连接，组合式过电压保护器的另一端接地，高压熔断器的另一端分别与电压互感器的一次侧一端以及虚拟接地变压器的一次侧一端相连。

电压互感器的一次侧另一端连接在一起接地，电压互感器的二次侧带有辅助绕组，该辅助绕组首尾串联形成开口三角绕组，开口三角绕组的一端串联高压熔断器以及高压隔离开关后连接到消弧装置电压测量室的信号输入端，开口三角绕组的另一端接地并同时连接到消弧装置电压测量室的信号输入端，电压互感器二次侧的剩余三相绕组在分别串联高压熔断器以及高压隔离开关后连接到消弧装置电压测量室的信号输入端。

虚拟接地变压器的接线电路原理图如图4所示。虚拟接地变压器的一次侧另一端相连后接地，虚拟接地变压器的二次侧三相绕组首尾相连接形成串联，其二次侧三相绕组两端并联消谐电阻器，所述消谐电阻器的一端接地。

装置电源室4包括交流控制电源室和直流控制电源室。

交流控制电源室的接线电路原理图如图5所示，该交流控制电源室1包括有电源开关2、照明设备3、电磁闭锁4以及电压表电源5。其中电源开关3ZK采用型号为DZ47-60 2P/18A的交流双极开关，照明设备ZD的型号为CM-1，电磁闭锁的型号为DSN-BMZ/Y，电压表电源的型号为PD2D4U-2S4。

直流控制电源室的接线电路原理图如图6所示，该直流控制电源室1包括有操作电源开关2、分闸隔离刀3以及合闸隔离刀4。其中操作电源开关2ZK采用型号为DZ47-60 2P/18A的直流双极开关。

当系统受到“激励”冲击时，“激励”会在虚拟接地变压器的开口反映，开口接入的消谐电阻器快速消耗“激励”及系统电容、电感储存的能量，阻止过电压的形成，阻止过电压冲击系统绝缘，防止老化的绝缘受到过电压的冲击发生击穿而发生故障，大幅降低故障概率。电压互感器发生谐振时，虚拟接地变压器吸收泄放谐振能量，从源头消除谐振过电压，三相电压很快恢复到正常电压水平，不仅保护了系统的绝缘安全，防止了谐振过电压对系统绝缘的危害，同时保证电压互感器的特性永远处于线性区域，呈高感抗，保障谐振不会发展，具有小电阻、高阻接地的优点。

该接地选线装置采用了特制的虚拟变压器，虚拟变压器的一次中性点采用大能容过电压吸收装置，二次侧三项绕组串联形成开口三角，其三相绕组的功率是根据系统对地电容的大小设置，开口三角接入电阻，等效系统中性点接地，实现系统中性点虚拟接地。在发生单相接地时仍然可以维持运行一段时间，过电压水平较低，具有很高的供电可靠性和安全性。其集合各种中性点接地方式的优点，主动吸收泄放产生的各种过电压能量，从源头上消除过电压，拒绝过电压于萌芽之中，给系统安全运行最大的保障。灵活的运行方式，单相接地时可维持运行，也可立即切除故障，满足不同的运行要求；很低的过电压限制值，给系统绝缘安全极大保障。

本装置中采用MODBUS标准通讯协议，接口也采用标准RS485接口。使得本装置，能实时的传输过电压值，和单相弧光接地位置和类型，达到对系统的保护，以及远程操控的要求。此外，本装置还具有小电流选线功能，能精确的判定，接地相和接地回路，并且能准确的判定出接地类型。

柜内小电流选线装置，基于暂态零序电流幅值比较的综合选线理论，通过高速采样，提取和分析接地发生瞬间暂态零序电流的各次谐波分量，利用特征频带的特有性质识别出故障线路。可以准确知道母线和支路的接地情况，可判断接地类型并提供远程报警和接地数据。

柜内还安装有大能容组合式过电压保护器，不仅能吸收雷击过电压还能吸收操作过电压，例如：断路器突然分合，大功率负载接入造成的过电压。

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (1)

1.一种带虚拟接地装置的消弧消谐柜，其包括柜体，所述柜体内部分成三相电压室、零序电压室、消弧装置电压测量室、装置电源室、装置接地室以及通讯接口室，其特征在于：

所述装置接地室包括高压隔离开关、高压熔断器、虚拟接地变压器、电压互感器、消谐电阻器、组合式过电压保护器；

所述高压隔离开关的上端接母线，其下端分别与高压熔断器的上端和组合式过电压保护器的上端连接，所述组合式过电压保护器的另一端接地，所述高压熔断器的另一端分别与电压互感器的一次侧一端以及虚拟接地变压器的一次侧一端相连；

所述电压互感器的一次侧另一端连接在一起接地，所述电压互感器的二次侧带有辅助绕组，该辅助绕组首尾串联形成开口三角绕组，开口三角绕组的一端串联高压熔断器以及高压隔离开关后连接到消弧装置电压测量室的信号输入端，开口三角绕组的另一端接地并同时连接到消弧装置电压测量室的信号输入端，所述电压互感器二次侧的剩余三相绕组在分别串联高压熔断器以及高压隔离开关后连接到消弧装置电压测量室的信号输入端；

虚拟接地变压器的一次侧另一端相连后接地，虚拟接地变压器的二次侧三相绕组首尾相连接形成串联，其二次侧三相绕组两端并联消谐电阻器，所述消谐电阻器的一端接地；

所述装置电源室包括交流控制电源室和直流控制电源室，其中，所述交流控制电源室包括有电源开关、照明设备、电磁闭锁以及电压表电源，所述直流控制电源室包括有操作电源开关、分闸隔离刀以及合闸隔离刀。