CN206947938U - 一种风电场箱式变压器低压系统的接地保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风电场箱式变压器的接地保护系统，包括电流互感器、过流继电器、延时继电器和跳闸线圈。电流互感器搭载在箱式变压器低压侧的连接电缆表面，过流继电器与电流互感器的串联连接，延时继电器的线圈端子与过流继电器的节点端子电连接，跳闸线圈的线圈端子与延时继电器的节点端子电连接。当箱式变压器低压侧的连接电缆发生接地故障时，电流互感器获取箱式变压器低压侧的分相电流并将其转化为二次分相电流；过流继电器接收二次分相电流，当二次分相电流大于电流整定值时输出延时信号；延时继电器接收到延时信号后启动延时动作，延时动作结束后发送跳闸信号；跳闸线圈接收到跳闸信号并使箱式变压器和风电机组之间的断路器跳闸。

Description

一种风电场箱式变压器低压系统的接地保护系统

技术领域

本实用新型涉及风电场发电设备的继电保护领域，尤其涉及一种风电场箱式变压器低压系统的接地保护系统。

背景技术

在风电场中，风力发电机组用于将风的动能转换为电能，再由变压器将电能传递到供电网络中。目前，风电场通常采用一机一箱变形式，即：风电场中每台风力发电机组通过与之配套的箱式变压器接入到集电线路，集电线路汇集了若干台风力发电机组电力后并入升压站，最后通过风电场的主变压器与供电网络相连。

现有技术中，风电机组通过连接电缆与配套的箱式变压器电连接，连接电缆的两端分别设置一台断路器，靠近风电机组的断路器为风机并网断路器，靠近箱式变压器低压侧的断路器为低压断路器。其中，风电机组的主控系统和箱式变压器的测控系统分别控制风机并网断路器和低压断路器的跳闸动作。由于风电机组配套的箱式变压器普遍在低压侧系统采用直接接地方式，导致箱变低压侧系统成为事实上的接地系统，加之目前风电机组的主控系统和箱式变压器的测控系统均未有效配置对应的接地保护，当箱式变压器的低压侧一次系统出现接地故障时，只能依靠断路器自身的脱扣器驱动跳闸动作达到接地保护目的。

但是，不同型号的断路器的脱扣功能有较大差异：有的断路器自身的脱扣器未配置接地保护，当箱式变压器的低压侧一次系统出现接地故障时，这种断路器无法快速跳闸；有的断路器自身的脱扣器配置了接地保护，当箱式变压器的低压侧一次系统出现接地故障时，这种断路器能够跳闸，但是，该接地保护动作是否及时准确决定于零序电流，而零序电流的采集完全取决于断路器自身，这就导致现场存在由于信号采集不准确以及定值整定困难而被迫退出该保护的问题。

综上所述，当风电机组与箱式变压器之间的连接电缆出现接地故障时，由于箱式变压器低压侧的断路器通常不具备接地保护功能或者其接地保护功能的定值未能合理整定，使得断路器不能及时跳闸切除故障而导致设备损坏的事故时有发生，严重影响了风电场的生产安全。

实用新型内容

本实用新型提供了一种风电场箱式变压器低压系统的接地保护系统，以解决现有技术中，当风电机组与箱式变压器之间的连接电缆出现接地故障时，由于箱式变压器低压侧的断路器通常不具备接地保护功能或者其接地保护功能的定值未能合理整定而引起的断路器不能及时跳闸切除故障导致设备损坏的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案：

一种风电场箱式变压器的接地保护系统，包括电流互感器、过流继电器、延时继电器和跳闸线圈，其中：

所述电流互感器搭载在箱式变压器低压侧各相连接电缆表面；

所述过流继电器的线圈端子与所述电流互感器的二次端子电连接；

所述延时继电器的线圈端子与过流继电器的节点端子电连接，所述延时继电器的节点端子与跳闸线圈电连接。

进一步地，所述电流互感器包括三个分相式电流互感器，其中：

三个所述分相式电流互感器分别搭载在箱式变压器低压侧三相连接电缆表面。

进一步地，所述系统还包括中间继电器，其中：

所述中间继电器与所述延时继电器的节点端子电连接。

进一步地，所述过流继电器包括三个分相过流继电器和一个零序过流继电器，其中：

三个所述分相过流继电器(的线圈端子分别与所述分相式电流互感器的二次端子电连接；

三个所述分相过流继电器并联后分别与所述零序过流继电器的线圈端子串联连接。

进一步地，所述延时继电器包括分相延时继电器和零序延时继电器，其中：

所述分相延时继电器的线圈端子与所述分相过流继电器的节点端子电连接；

所述零序延时继电器的线圈端子与所述零序过流继电器的节点端子电连接；

所述分相延时继电器和零序延时继电器的节点端子并联后与跳闸线圈电连接。

进一步地，所述系统还包括分相信号继电器和零序信号继电器，其中：

所述分相信号继电器的线圈端子与分相延时继电器的节点端子电连接；

所述零序信号继电器的线圈端子与零序延时继电器的节点端子电连接；

所述跳闸线圈分别与所述分相信号继电器和零序信号继电器的线圈端子电连接。

由以上技术方案可见，本实用新型提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统，接地保护系统包括电流互感器、过流继电器、延时继电器和跳闸线圈。电流互感器搭载在箱式变压器低压侧的各相连接电缆表面，用于获取箱式变压器低压侧的分相电流并将其转化为二次分相电流；过流继电器的线圈端子与电流互感器的二次端子电连接；延时继电器的线圈端子与过流继电器的节点端子电连接，延时继电器的节点端子与跳闸线圈电连接，跳闸线圈用于接收跳闸信号并控制设置在所述箱式变压器和风电机组之间的断路器跳闸。当箱式变压器低压侧的连接电缆发生接地故障时，电流互感器获取到箱式变压器低压侧的二次分相电流；此时二次分相电流大于过流继电器设定的电流整定值，过流继电器输出延时信号；延时继电器接收到延时信号，启动延时动作，延时动作结束后发出跳闸信号，跳闸线圈接收到跳闸信号后使箱式变压器和风电机组之间的断路器跳闸。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统的基本结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统的电流互感器的交流二次回路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统的延时回路图；

图4为本实用新型实施例提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统的跳闸回路图；

图5为本实用新型实施例提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统的报警回路图；

图1-5中，具体符号为：

10-电流互感器，11-第一分相式电流互感器，12-第二分相式电流互感器，13-第三分相式电流互感器，20-过流继电器，21-分相过流继电器，211-第一分相过流继电器，212-第二分相过流继电器，213-第三分相过流继电器，22-零序延时继电器，30-延时继电器，31-分相延时继电器，32-零序延时继电器，40-跳闸线圈，41-分相信号继电器，42-零序信号继电器，43-中间继电器，5-箱式变压器，51-低压断路器，6-风电机组，61-风机并网断路器。

具体实施方式

参见图1，为本实用新型实施例提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统的基本结构示意图。风电机组6通过连接电缆与配套的箱式变压器5电连接，连接电缆的两端分别设置一台断路器，靠近风电机组的断路器为风机并网断路器61，靠近箱式变压器低压侧的断路器为低压断路器51。风电场箱式变压器的接地保护系统搭载在箱式变压器5与风电机组6之间的连接电缆表面，接地系统包括电流互感器10、过流继电器20延时继电器30和跳闸线圈40。

接地系统的电流互感器10搭载在箱式变压器5低压侧与风电机组6之间的连接电缆表面上，电流互感器10可采集其所搭载的连接电缆内的分相电流信号，并将获取到的分相电流信号转换为二次分相电流信号，二次分相电流信号包含分相电流信号的所有信息，二次分相电流经电流互感器10的二次端子输出。

过流继电器20与电流互感器10电连接，用于接收二次分相电流信号。过流继电器20具有整定功能，当过流继电器20接收到的二次电流信号的信号值大于设定的整定值时，过流继电器20的常开节点关闭，发送延时信号。过流继电器20包括分相过流继电器21和零序过流继电器22。

延时继电器30与过流继电器20的节点端子电连接，用于接收延时信号。延时继电器30具有延时功能，延时继电器30启动后，开始延时动作，延时动作结束后输出跳闸信号。延时继电器30包括分相延时继电器31和零序延时继电器32。

分相信号继电器41的线圈端子与分相延时继电器31的节点端子电连接，零序信号继电器42的线圈端子与零序延时继电器32的节点端子电连接。跳闸线圈40由分相信号继电器41和零序信号继电器42控制，分相信号继电器41和零序信号继电器42还可以控制中间继电器43。

当分相信号继电器41或零序信号继电器42接收到跳闸信号后，一方面跳闸线圈40启动从而控制低压断路器51和风机并网断路器61断路，切断风电机组6与箱式变压器5之间的连接电缆，防止设备损坏；另一方面中间继电器43启动发出报警信号，通知电缆维护人员及时查修。但本实用新型实施例并不限于这种结构，跳闸线圈40也可以不包括中间继电器43，电缆维护人员在例行巡检中通过观察低压断路器51和风机并网断路器61的工作状态，也能发现接地系统的故障，并及时维修。

参见图2，为本实用新型实施例提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统的电流互感器的交流二次回路图。三个分相式电流互感器：第一分相式电流互感器11、第二分相式电流互感器12和第三分相式电流互感器13分别搭载于箱式变压器5低压侧的三相连接电缆表面，用于分别获取箱式变压器5低压侧的各相的分相电流，并将分相电流转化为二次分相电流。三个分相过流继电器21：第一分相过流继电器211、第二分相过流继电器212和第三分相过流继电器213分别与三个分相式电流互感器电连接，用于接收二次分相电流并判断二次分相电流是否大于分相电流整定值。

三个分相式电流互感器的二次端子一端并联接地，另一端分别与三个分相过流继电器21的线圈端子的一端串联连接，三个分相过流继电器21的线圈端子的另一端并联后与零序过流继电器22的线圈端子的一端电连接，零序过流继电器22的线圈端子的另一端接地。三个分相式电流互感器分别获取连接电缆三相的二次分相电流信号，连接电缆三相的二次分相电流信号分别流经三个分相过流继电器21后汇集到零序过流继电器22,叠加为零序电流信号。

参见图3，为本实用新型实施例提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统的延时回路图。第一分相过流继电器211、第二分相过流继电器212和第三分相过流继电器213的节点端子一端并联后接入电源正端L+，另一端并联后与分相延时继电器31的线圈端子的一端电连接，分相延时继电器31的线圈端子的另一端接入电源负端L-，形成回路。零序过流继电器22的节点端子的一端接入电源正端L+，另一端与零序延时继电器32的线圈端子的一端电连接，零序延时继电器线圈端子的另一端接入电源负端L-，形成回路。

当第一分相过流继电器211接收到的二次分相电流信号大于分相电流整定值时，第一分相过流继电器211的常开节点闭合并发出分相延时信号，分相延时继电器31接收到分相延时信号后启动分相延时动作；第二分相过流继电器212和第三分相过流继电器213的工作过程与第一分相过流继电器211的相同。当零序过流继电器22接收到的零序电流信号大于零序电流整定值时，零序电流继电器22的常开节点闭合并发出零序延时信号，零序延时继电器32接收到零序延时信号后启动零序延时动作。

参见图4，为本实用新型实施例提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统的跳闸回路图。分相延时继电器31节点端子的一端接入电源正端L+，另一端与分相信号继电器41线圈端子的一端电连接，分相信号继电器41线圈端子的另一端与跳闸线圈40的一端电连接，跳闸线圈40的另一端接入电源负端L-，形成回路。零序延时继电器32节点端子的一端接入电源正端L+，另一端与零序信号继电器42线圈端子的一端电连接，零序信号继电器42线圈端子的另一端与跳闸线圈40一端电连接，跳闸线圈40的另一端接入电源负端L-，形成回路。

参见图5，本实用新型实施例提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统的报警回路图。分相信号继电器41、零序信号继电器42节点端子的一端共同接入电源正端L+，分相信号继电器41、零序信号继电器42节点端子的另一端与中间继电器43线圈端子的一端电连接，中间继电器43线圈端子的另一端接入电源负端L-，形成回路。

当分相延时继电器31的延时动作结束后，分相延时继电器31的常开节点闭合并发出分相跳闸信号，分相信号继电器41接收分相跳闸信号；当零序延时继电器32的延时动作结束后，零序延时继电器32的常开节点闭合并发出零序跳闸信号，零序信号继电器42接收零序跳闸信号。当分相信号继电器41接收到分相跳闸信号或者零序信号继电器42接收到零序跳闸信号后，跳闸线圈40启动使得风机并网断路器61和低压断路器51自动脱扣，断开箱式变压器5与风带机组5之间的连接电缆。

分相信号继电器41接收到分相跳闸信号后，分相信号继电器41的常开节点闭合并发送分相跳闸控制信号；零序信号继电器42接收到零序跳闸信号后，零序信号继电器42的常开节点闭合并发送零序跳闸控制信号。中间继电器43接收到分相跳闸控制信号或者零序跳闸控制信号后，中间继电器43发出报警信号，通知电缆维护人员及时查修。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种风电场箱式变压器的接地保护系统，包括电流互感器10、过流继电器20、延时继电器30和跳闸线圈40。电流互感器10搭载在箱式变压器5低压侧的连接电缆表面，用于获取箱式变压器5低压侧的分相电流并将其转化为二次分相电流；过流继电器20与电流互感器10串联连接，用于接收二次分相电流，当二次分相电流大于电流整定值时输出延时信号；延时继电器30用于延时信号并发送跳闸信号；跳闸线圈40与延时继电器30电连接，用于接收跳闸信号并控制设置在所述箱式变压器5和风电机组6之间的断路器跳闸。当箱式变压器5低压侧的连接电缆发生接地故障时，电流互感器10获取到箱式变压器5低压侧的二次分相电流；此时二次分相电流大于过流继电器20设定的电流整定值，过流继电器20输出延时信号；延时继电器30接收到延时信号，启动延时动作，延时动作结束后发出跳闸信号，跳闸线圈40接收到跳闸信号并使箱式变压器5和风电机组6之间的断路器跳闸。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种风电场箱式变压器的接地保护系统，其特征在于，所述系统包括电流互感器(10)、过流继电器(20)、延时继电器(30)和跳闸线圈(40)，其中：

所述电流互感器(10)搭载在箱式变压器(5)低压侧各相连接电缆表面；

所述过流继电器(20)的线圈端子与所述电流互感器(10)的二次端子电连接；

所述延时继电器(30)的线圈端子与过流继电器(20)的节点端子电连接，所述延时继电器(30)的节点端子与跳闸线圈(40)电连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流互感器(10)包括三个分相式电流互感器，其中：

三个所述分相式电流互感器分别搭载在箱式变压器(5)低压侧三相连接电缆表面。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括中间继电器(43)，其中：

所述中间继电器(43)与所述延时继电器(30)的节点端子电连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过流继电器(20)包括三个分相过流继电器(21)和一个零序过流继电器(22)，其中：

三个所述分相过流继电器(21)的线圈端子分别与所述电流互感器(10)的二次端子电连接；

三个所述分相过流继电器(21)并联后分别与所述零序过流继电器(22)的线圈端子串联连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述延时继电器(30)包括分相延时继电器(31)和零序延时继电器(32)，其中：

所述分相延时继电器(31)的线圈端子与所述分相过流继电器(21)的节点端子电连接；

所述零序延时继电器(32)的线圈端子与所述零序过流继电器(22)的节点端子电连接；

所述分相延时继电器(31)和零序延时继电器(32)的节点端子并联后与跳闸线圈(40)电连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括分相信号继电器(41)和零序信号继电器(42)，其中：

所述分相信号继电器(41)的线圈端子与分相延时继电器(31)的节点端子电连接；

所述零序信号继电器(42)的线圈端子与零序延时继电器(32)的节点端子电连接；

所述跳闸线圈(40)分别与所述分相信号继电器(41)和零序信号继电器(42)的线圈端子电连接。