CN206575155U - 具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置，属于电力系统对单相接地故障补偿处理技术领域，包括接地变压器JDB以及与接地变压器JDB中性点连接并接地的消弧线圈XL，还包括与电力系统母线各相连接并接地的接地开关，接地开关与接地变压器JDB和消弧线圈XL并联设置，消弧线圈XL和接地开关均与能够检测母线电压和电力系统对地电容电流的自动控制装置连接。本实用新型可快速补偿和分流转移接地故障点的电流，并可准确选出接地故障线路，从而实现电力配网系统安全稳定运行和人身安全。

Description

具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置，属于电力系统对单相接地故障补偿处理技术领域，特别适用于配网小电流接地系统中单相接地故障的处理。

背景技术

小电流接地系统中系统故障的80%以上为单相接地故障，因此小电流接地系统中会用到消弧线圈无功补偿装置或者接地开关分流装置等。

消弧线圈的作用是当电网单相出现短路故障时，故障点流过电容电流，消弧线圈提供电感电流进行补偿，故障点电流降至10A以下。流经消弧线圈的电感电流与流过的电容电流相加为流过短路接地点的电流，电感电容上电流相位相差180度，相互补偿。当两电流的量值小于发生电弧的最小电流时，电弧就不会发生，防止电流过零后弧光重燃，达到灭弧的目的，防止事故进一步扩大。

在接地变压器的中性点经消弧线圈接地的系统中，当发生单相接地故障时，消弧线圈能够补偿电力系统的电容电流，从而减小了故障点电流，使得电弧不能重燃，维护了电力系统的安全运行。但由于消弧线圈的补偿作用增大了选线装置的故障端选线难度，一直以来中性点经消弧线圈接地的系统，选线的准确率都比较低。

接地开关的作用是在电力系统某相输电线路发生接地等类似故障时，接地开关将该相接地，以减少故障点的电流。在中性点不接地系统中，当发生单相接地故障时，通过对故障相的判别，将故障相电压强制与大地等电位，接地开关与实际故障点形成并联电路，对实际故障点电流进行分流、转移，使得故障点电压降低，令电弧不能重燃，保障系统安全运行；而当电容电流过大时，以这种转移接地方式运行的系统，对电力系统的冲击较大。此外由于中性点不接地系统只有电压互感器PT中性点接地，系统对地电容储存的电荷只能通过电压互感器PT泄漏，故障消失后、故障相退出时，容易引发电压互感器PT谐振。

传统的通过转移接地方式运行的电力系统，当接地故障发生时，故障相被开关接地后，由于故障相变化等原因引起异相再接地时，造成故障点与转移接地点相间接地短路，从而发生线路跳闸事故，降低了供电可靠性；对于瞬时性、间歇性弧光接地故障效果不理想。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置，不仅可快速转移实际故障点的电流，而且提高选线准确率，从而有效保护故障现场，实现配网系统安全稳定可靠运行，保障人身安全。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置，包括接地变压器JDB以及与接地变压器JDB中性点连接并接地的消弧线圈XL，还包括与电力系统母线各相连接并接地的接地开关，接地开关与接地变压器JDB和消弧线圈XL并联设置，消弧线圈XL和接地开关均与能够检测母线电压和电力系统对地电容电流的自动控制装置连接。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：接地开关包括三个单相接地开关JDK和断路器Kz，三个单相接地开关JDK并联后与断路器Kz串联，三个单相接地开关JDK分别与自动控制装置连接。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：接地开关为三个与母线的三相线独立连接的断路器Kz，三个断路器Kz分别与自动控制装置连接。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：自动控制装置与连接在接地变压器JDB中性点的用于检测中性点位移电压U0的电压互感器、设置在消弧线圈XL的接地线路上的用于检测消弧线圈XL回路电流I0的传感器、设置在接地开关的接地线路上的用于检测接地开关电流的传感器连接；自动控制装置通过检测中性点位移电压U0来控制消弧线圈XL的接入与断开，自动控制装置通过检测电力系统对地的电容电流来调节消弧线圈XL，自动控制装置通过检测中性点位移电压U0来控制接地开关断开和投入，通过检测接地开关电流来控制接地开关断开和投入。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：自动控制装置与并联设置在电力系统输出线路上的若干线路故障定位系统连接。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：线路故障定位系统为光纤测温故障定位系统，光纤测温故障定位系统包括与自动控制装置连接的测温光纤TMOF。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

本实用新型是一种新型的消弧线圈接地补偿装置，采用新型的运行方式，在电力配网系统中由接地变压器JDB引出的中性点经消弧线圈XL接地，并配合接地开关将故障点电流进行分流转移，实现配网系统安全稳定运行。本实用新型充分利用了消弧线圈XL的优点和接地开关的故障分流的特点，解决了配网系统在发生高阻接地、间歇性弧光接地以及金属性接地等单相接地故障时接地补偿和故障选线、故障点定位难题。

本实用新型利用消弧线圈能够补偿电容电流的特点，在小电流接地系统中，当系统无中性点时通过接地变压器JDB引出中性点，中性点经消弧线圈XL接地，当系统发生瞬时性或间歇性故障时，先由消弧线圈XL进行补偿，达到快速熄灭电弧的目的，如果接地消失，则消弧线圈XL退出补偿状态，系统恢复正常运行，从而避免了因瞬时性或间歇性短时接地引发事故扩大。

对于永久性故障，由自动控制装置判别具体为哪一相出现故障，然后启动接地分流功能，即将接地相通过接地开关进行分流接地，从而转移了实际故障点的电流，保护了故障现场的人身和设备安全，提高了系统安全运行的可靠性。同时由于消弧线圈的补偿作用，使得流经接地开关的电流相对无消弧补偿的系统数值大幅度减小，降低了接地开关的投切动作对系统带来的冲击，提高了操作和人身安全性，而且可利用接地开关分流过程中投、切产生的接地点电流的变化进行故障选线，准确率高，且可多次重复。

接地开关包括三个单相接地开关JDK和断路器Kz，也可以为三个与母线的三相线独立连接的断路器Kz，两种设置结构，兼顾实际效果和工程成本，便于现场灵活选用。

在故障定位和故障选线问题上本实用新型利用了先进的光纤测温故障定位技术，通过控制故障点电流的突变而引发故障点温度的变化，然后由自动控制装置通过测温光纤对线路的温度进行检测，比如可设置每间隔80～100m为一处监测点，进行故障选线和故障点定位。

本实用新型采用高性能的嵌入式系统作为自动控制装置的核心单元，主要负责消弧线圈XL的控制，电压电流的测量、系统对地电容电流的计算，以及Ua、Ub、Uc、U0的测量；通过对模拟信号的采集对接地故障相进行判别，根据已设逻辑控制接地开关的投切，从而实现单相接地故障的分流功能；通过对测温光纤TMOF1～测温光纤TMOFn的控制实现温度测量，并配合接地开关的投切记录温度数据和对应的位置，通过温度增量最大点确定故障线路和故障点在故障线路中的位置，实现了故障选线和故障定位，并通过接地开关动作前后的零序扰动对选线结果进行核实，确保选线的准确性。

附图说明

图1是本实用新型电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：

实施例1

如图1所示，一种具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置，包括接地变压器JDB以及与接地变压器JDB中性点连接并接地的消弧线圈XL，还包括与电力系统母线各相连接并接地的接地开关，接地开关与接地变压器JDB和消弧线圈XL并联设置，消弧线圈XL和接地开关均与能够检测母线电压和电力系统对地电容电流的自动控制装置连接。

接地开关包括三个单相接地开关JDK（Ka、Kb、Kc）和一个断路器Kz，三个单相接地开关JDK（Ka、Kb、Kc）并联后与断路器Kz串联，三个单相接地开关JDK分别与自动控制装置连接。

自动控制装置与连接在接地变压器JDB中性点的用于检测中性点位移电压U0的电压互感器、设置在消弧线圈XL的接地线路上的用于检测消弧线圈XL回路电流I0的传感器、设置在接地开关的接地线路上的用于检测接地开关电流的传感器连接；自动控制装置通过检测系统对地的电容电流来调节消弧线圈XL，自动控制装置通过检测中性点的位移电压U0来控制接地开关断开和投入，通过检测接地开关电流来控制接地开关断开和投入。

自动控制装置与并联设置在电力系统输出线路上的若干线路故障定位系统连接。

线路故障定位系统为光纤测温故障定位系统，光纤测温故障定位系统包括与自动控制装置连接的测温光纤TMOF。

当三个单相接地开关Ka、Kb、Kc与故障相不同相时，该种故障的保护通过断路器Kz快速通断实现。本实用新型的断路器Kz，当三个单相接地开关Ka、Kb、Kc任一个的电流超过预定值时，自动控制装置认为相间短路，则断路器Kz开关迅速断开。

若干根测温光纤铺设于线路内与导线紧密接触，由于测温光纤具备抗电磁干扰能力，可以在高电磁干扰环境下正常工作，并且可以抵抗高电压和大电流的冲击，同时由于测量距离远、寿命长等优点，因此可以极大满足工程需求。

在配网系统中，中性点经消弧线圈XL接地配合三个单相接地开关Ka、Kb、Kc的分流作用，将故障点电流进行转移，实现了配网系统的安全稳定运行。本实用新型利用了消弧线圈XL能够补偿电容电流的特点，在小电流接地系统中当系统无中性点时通过接地变压器JDB引出中性点，中性点经消弧线圈XL接地，当系统发生间歇性故障时，先由消弧线圈XL进行补偿，达到了快速熄灭电弧的目的，如果接地消失，系统恢复正常运行，从而避免了因瞬时性或间歇性接地引发的事故扩大。

对于永久性故障，由自动控制装置判别具体为哪一相出现故障，然后启动单相接地开关Ka、Kb、Kc的接地分流功能，即将接地相通过单相接地开关Ka、Kb或Kc接地，从而转移了实际故障点的电流，保护了故障现场，提高了系统安全运行的可靠性和人身安全。同时由于消弧线圈XL的补偿作用，使得流经单相接地开关Ka、Kb或Kc的电流相对无消弧线圈XL的消弧补偿的系统数值大幅度减小，降低了单相接地开关Ka、Kb或Kc的投切动作带来的电流冲击，因此不仅提高了操作安全性，同时避免了谐振的发生。

利用三个单相接地开关Ka、Kb、Kc的接地分流动作进行故障选线，当单相接地开关Ka、Kb或Kc断开时，故障线路的零序电流为本线路电流和残余电流之和，非故障线路为自身线路的电容电流，当单相接地开关的Ka、Kb或Kc动作后，单相接地开关Ka、Kb或Kc距离电源最近阻抗最低，残流大部分会流向单相接地开关Ka、Kb或Kc，故障点电流显著减小，为此通过自动控制装置采集单相接地开关的Ka、Kb或Kc动作前后出线零序电流的增量判别接地线路。

当系统发生接地故障时，断路器Kz是为防止错判相及相应的单相接地开关Ka、Kb或Kc进行分流动作闭合后，系统再发生异相接地时造成两相接地短路导致接地变压器JDB或线路开关跳闸的事故。在发生两相接地短路时，断路器Kz的过流速断保护可先于接地变压器JDB及接地线路速断保护器动作，跳开断路器Kz，从而切断短路点，避免接地变压器JDB或故障线路跳闸事故，提高供电可靠性。

传感光缆测温技术是国内外近几年来发展起来的一种用于实时监测温度场的高新技术，主要依据测温光纤TMOF的光时域反射和测温光纤TMOF的背向拉曼散射温度效应，测温光纤TMOF辐射到待测区域，可连续测量/准确定位整条测温光纤TMOF所处环境的温度，并根据环境的温度变化进行故障监测与定位。

线路故障定位系统为光纤测温故障定位系统，可利用接地残余电流产生的发热引起接地点温度升高的原理，使用电缆自身附带的测温光纤TMOF或后敷设的测温光纤TMOF由自动控制装置对线路各点温度进行采集计算，判别定位故障点，方便快捷。

实施例2

本实施例与实施例1的区别为：

接地开关为三个与母线的三相线独立连接的断路器Kz，三个断路器Kz分别与自动控制装置连接。使用三个断路器，便于不同场合应用。

Claims (6)

1.一种具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置，包括接地变压器JDB以及与接地变压器JDB中性点连接并接地的消弧线圈XL，其特征在于：还包括与电力系统母线各相连接并接地的接地开关，接地开关与接地变压器JDB和消弧线圈XL并联设置，消弧线圈XL和接地开关均与能够检测母线电压和电力系统对地电容电流的自动控制装置连接。

2.根据权利要求1所述的具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置，其特征在于：接地开关包括三个单相接地开关JDK和断路器Kz，三个单相接地开关JDK并联后与断路器Kz串联，三个单相接地开关JDK分别与自动控制装置连接。

3.根据权利要求1所述的具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置，其特征在于：接地开关为三个与母线的三相线独立连接的断路器Kz，三个断路器Kz分别与自动控制装置连接。

4.根据权利要求1～3任一项所述的具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置，其特征在于：自动控制装置与连接在接地变压器JDB中性点的用于检测中性点位移电压U0的电压互感器、设置在消弧线圈XL的接地线路上的用于检测消弧线圈XL回路电流I0的传感器、设置在接地开关的接地线路上的用于检测接地开关电流的传感器连接。

5.根据权利要求4所述的具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置，其特征在于：自动控制装置与并联设置在电力系统输出线路上的若干线路故障定位系统连接。

6.根据权利要求5所述的具有接地分流功能的新型消弧线圈接地补偿装置，其特征在于：线路故障定位系统为光纤测温故障定位系统，光纤测温故障定位系统包括与自动控制装置连接的测温光纤TMOF。