CN212137285U - 一种基于智能接地技术的主动干预型消弧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种基于智能接地技术的主动干预型消弧装置，包括一检测单元，该检测单元与电力系统连接，用于检测系统母线三相电压信息；还包括与主母线连接的三相断路器；检测单元与一控制器信号连接，将电压信息传输给控制器；三相断路器与消弧软开关单元连接，消弧软开关单元包括一体式分相断路器、真空接触器A、涌流抑制电阻及一电流互感器A；真空接触器A与涌流抑制电阻所形成的并联电路与一体式分相断路器串联后，再经由电流互感器A后接地；三相断路器还连接一真空接触器B，真空接触器B与低励磁阻抗接地变压器连接，阻抗接地变压器与电流互感器B串联后接地；真空接触器B与消弧软开关单元并联。

Description

一种基于智能接地技术的主动干预型消弧装置

技术领域

本实用新型属于电力配网系统单相故障接地处理领域，具体为一种基于智能接地技术的主动干预型消弧装置。

背景技术

目前电力系统普遍采用小电流接地方式(不接地、经中电阻或小电阻接地、经消弧线圈接地、消弧线圈并小电阻接地)来抑制单相故障接地弧光过电压。

小电流接地装置可在发生瞬时性单相接地故障使系统自行或经消弧设备的帮助清除故障点，使系统恢复正常状态。也就是说，小电流接地方式具有瞬时性单相接地故障的自愈能力；当系统发生永久性单相接地故障时，可以将复杂、不稳定的单相接地故障转换成无弧光稳定的单相金属接地，在保持系统线电压正常不变的情况下为用户维持一段时间供电，从而提高了配网系统供电可靠性。但是在长期运行实践中小电流接地系统也暴露出以下问题：

消弧线圈无法清除永久性单相接地故障使系统恢复正常状态，而且在故障点绝缘的重复击穿-恢复-再击穿的过程中，常伴随高幅值高频电流反复流过和烧蚀故障点，极易引起事故扩大化；即使是对于瞬时性单相接地故障，消弧线圈仅能够补偿流过故障点的工频电容电流，而现代配网系统中实际通过接地故障点的电流除工频电容电流以外，还包含大量的高频电流和阻性电流，即使把流过故障点的工频电流补偿到满足国标要求的5A以下，仍然可能维持电弧的持续燃烧。因此，在很多情况下消弧效果并不理想，维持供电容易造成事故扩大化，甚至可能引发火灾和人身伤害等灾难性后果。另外，小电流接地系统在发生单相接地故障时产生的故障信号小且接地故障点状态复杂，故障选线准确率低和故障定位困难，难以利用现有的配网自动化系统实现单相接故障地区域的自动快速隔离和恢复供电。然而，通过简单的分相操作快速断路器将故障相直接接地原理的简单转移消弧选线装置，在动作过程中存在合错相造成母线相间短路的风险；并且在闭合接地相开关以后，为了能够判别是永久性还是瞬时性接地故障时，需要打开接地相开关时可能造成系统中性点低频振荡，严重时可能损坏系统中电磁式电压互感器或保护熔断器，给配电网的安全可靠运行带来不利影响。

《配电网技术导则》的修订提出对于电缆化率高、电容电流大的配电网采取了小电阻接地方式是比较可取的，但是对于以架空线为主或混合线路的配电网，却不宜改为小电阻接地方式，因为这类配电网发生单相接地故障的次数较频繁且多数为可以恢复的瞬时性接地故障，如果采取小电阻接地方式会显著增大年跳闸率，严重影响供电可靠性。另外，在高阻接地情况下因不能产生足够的零序电流来启动跳闸保护动作还可能引发设备及人身安全。

实用新型内容

为了解决上述问题之一，本实用新型提供了一种基于智能接地技术的主动干预型消弧装置，接入电力系统主母线，包括与主母线连接的三相断路器1，还包括与主母线连接的检测单元，检测单元与一控制器连接，该检测单元用于检测系统母线三相电压信息，将电压信息传输给控制器，预先在该控制器上设定故障电压值范围及故障时间参数；所述的三相断路器1还与消弧软开关单元2连接，所述的消弧软开关单元2包括一体式分相断路器21、真空接触器A22、涌流抑制电阻23及一电流互感器A6；真空接触器A22与涌流抑制电阻23所形成的并联电路与一体式分相断路器21串联后，经电流互感器6后最终接地；

所述的三相断路器1还连接一真空接触器B3，真空接触器B3与低励磁阻抗接地变压器4连接，阻抗接地变压器4与电流互感器B7串联后接地。

进一步地，还包括一避雷器5，该避雷器5与阻抗接地变压器4并联，避雷器5一端与真空接触器B3连接，另一端接地。

进一步地，所述的检测单元可以采用电压互感器。

进一步地，所述的一体式分相断路器21具有三个单相开关K1、K2及K3。

进一步地，所述的三相断路器1、一体式分相断路器21、真空接触器A22与真空接触器B3均与控制器信号连接，控制器根据预先设置的参数，接受信号控制上述断路器及接触器开关的闭合或者断开。

本实用新型的优势在于:

系统发生单相接地故障时，装置根据采集到的相对地电压、零序电压变化范围，快速准确的识别故障相，在短时间内通过软开关将故障相直接接地，熄灭接地电弧，限制弧光接地过电压，系统故障接地点转移到装置侧。装置根据故障点的性质判定并以不同的方式处理瞬时性接地故障和永久性接地故障，并输出信号。

主动干预型消弧装置采用瞬时零序电流倍增选线原理，放大接地故障支路的零序电流信号，可以快速准确地选出故障线路，并给出故障信号。有利于沿线配置的常规FTU、DTU和故障指示器实现单相接地故障定位。

附图说明

图1为实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的内部元件结构示意图；

图3为本消弧装置控制过程流程图；

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图1，本实用新型提供了一种基于智能接地技术的主动干预型消弧装置，接入电力系统主母线，该装置包括与母线连接的三相断路器1，还包括与主母线连接的检测单元，该检测单元与一控制器连接，该检测单元用于检测系统母线三相电压信息，将电压信息传输给控制器，预先在该控制器上设定故障电压值范围及故障时间参数。该检测单元与电力系统连接，检测到电力系统的主母线的电流电压信息。

控制器根据检测单元的检测信息可以迅速发现智能接地装置覆盖的零序系统范围内发生的单相接地故障，并判明故障相别；所述的三相断路器1还与消弧软开关单元2连接，消弧软开关单元2包括一单相断路器21、真空接触器A22与涌流抑制电阻23；单相断路器21与真空接触器A22串联后接地，其中涌流抑制电阻23与真空接触器A22并联后与一电流互感器A6串联后接地。

所述的三相断路器1还连接一真空接触器B3，真空接触器B3与低励磁阻抗接地变压器4连接，阻抗接地变压器4与电流互感器B7串联后另一端接地。

还包括一避雷器5，该避雷器5与阻抗接地变压器4并联，避雷器5一端与真空接触器B3连接，另一端接地。本方案中检测单元可以采用电压互感器。所述的一体式分相断路器21具有三个单相开关K1、K2及K3。所述的三相断路器1、一体式分相断路器21、真空接触器A22与真空接触器B3均与控制器信号连接，控制器根据预先设置的参数，接受信号控制上述断路器及接触器开关的闭合或者断开。

工作原理：目前配电网系统中母线侧均设置有母线电压互感器，电缆配出线侧均配置零序电流互感器，这两类互感器信号均接入了配电网控制系统中，且可对本装置所需信号，本装置控制器通过接收配电网控制系统的信号作为判别是否存在单相接地故障依据。具体的，主动干预型消弧装置的控制器通过接收检测单元检测系统母线三相电压和零序电压，可以迅速发现智能接地装置覆盖的零序系统范围内发生的单相接地故障，并判明故障相别。参考图2，为了尽快熄灭电弧以避免危害升级，主控制器通过接收的系统电压，电流，零序电流等信号，根据预先系统预先设置的参数，控制装置内的相应的断路器，接触器按照设置进行动作，即图3所示的流程。控制一体式分相断路器21的故障相开关(K1或K2或K3)经过渡电阻涌流抑制电阻23闭合后再通过闭合开关真空接触器A(即K4)，将故障相金属性接地(通过电流互感器6对流过过渡电阻R的电流和相关量的监测，并把监测数据传输给控制器，确认选相正确后，闭合开关K4将故障相金属接地；若选相错误，则打开已闭合的相别开关，重新选相并完成动作)，熄灭接地电弧并转移故障点电流，保护故障点防止出现事故扩大化。经短暂延时后(在控制器内故障预设时间为10秒，用户可以根据实际运行经验改设)，三相一体式真空接触器3(即图中K5)闭合，投入接地变压器4JDB，延时50毫秒后，先断开开关K4投入过渡电阻再断开故障相接地开关(K1或K2或K3)，并判断是否再次出现单相接地故障，如若没有出现则表明这是一次瞬时性单相接地故障，记录事件，系统恢复正常运行；若是单相接地故障再现则表明这是一次永久性单相接地故障。与此同时，智能接地装置发出瞬时选线零序电流，完成选线后，接地故障相软开关重新闭合，进入单相接地安全供电模式持续运行一段时间或与常规继电保护配合实现单相接地故障的快速隔离和转供电。本方案中的控制器采用市场可选购产品型号YTM-9860-XG安徽一天电气技术股份有限公司生产。

装置的动作逻辑如图3所示。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于智能接地技术的主动干预型消弧装置，接入电力系统主母线，其特征在于：包括与主母线连接的三相断路器(1)；还包括与主母线连接的检测单元，检测单元与一控制器连接，该检测单元用于检测系统母线电压信息，将电压信息传输给控制器；

所述的三相断路器(1)与消弧软开关单元(2)连接，所述的消弧软开关单元(2)包括一体式分相断路器(21)、真空接触器A(22)、涌流抑制电阻(23)及一电流互感器A(6)；真空接触器A(22)与涌流抑制电阻(23)所形成的并联电路与一体式分相断路器(21)串联后，再经由电流互感器A(6)后接地；

所述的三相断路器(1)还连接一真空接触器B(3)，真空接触器B(3)与低励磁阻抗接地变压器(4)连接，阻抗接地变压器(4)与电流互感器B(7)串联后接地；所述的真空接触器B(3)与消弧软开关单元(2)并联。

2.如权利要求1所述的一种基于智能接地技术的主动干预型消弧装置，其特征在于：还包括一避雷器(5)，该避雷器(5)与阻抗接地变压器(4)并联，避雷器(5)一端与真空接触器B(3)连接，另一端接地。

3.如权利要求1所述的一种基于智能接地技术的主动干预型消弧装置，其特征在于：所述的检测单元可以采用电压互感器。

4.如权利要求1所述的一种基于智能接地技术的主动干预型消弧装置，其特征在于：所述的一体式分相断路器(21)具有三个单相开关K1、K2及K3。

5.如权利要求1所述的一种基于智能接地技术的主动干预型消弧装置，其特征在于：所述的三相断路器(1)、一体式分相断路器(21)、真空接触器A(22)与真空接触器B(3)均与控制器信号连接。

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