CN2485855Y - 中性点非直接接地系统消弧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电力系统使用的消弧装置,确切地说是中性点非直接接地系统消弧装置。其特征在于:在中性点非直接接地电力系统的三相母线与地线之间分别串联连接限流熔断器和常开触头。使用本装置可使电力系统中的各类绝缘事故大大减少;既保留了原中性点非直接接地系统的优点,又保护了电气设备不受各种内部过电压的侵害;同时该装置结构简单,体积小,安装维修方便,相对消弧线圈系统价格低,性能价格比高。

Description

中性点非直接接地系统消弧装置

本实用新型涉及一种消弧装置，确切地说是一种用于3～35KV中性点非直接接地电力系统中限制单相间歇性弧光接地过电压并使弧光熄灭的消弧及过压限制器。

我国现行的3～35KV电力系统主要采用中性点非直接接地方式，为了提高供电的可靠性，电力规程中规定此类系统在发生单相接地时允许继续运行2小时，而该单相接地一般有两种形式：

第一种金属性单相接地，其故障相电压降为零，非故障相对地电压升至线电压即3倍。由于在设计中各类电气设备(如变压器、电压/电流互感器、断路器、线路等)的一次侧对地绝缘均满足长期承受线电压而不损坏的要求选取的，故各电气设备不会受到此电压的侵害可安全运行；

第二种是单相间歇性弧光接地，其非故障相电压可高达正常运行相电压的3.5倍，故障相电压可达2.0倍，同时持续时间相当长。

实际运行经验证明，系统中发生的大部分单相接地属间歇性弧光接地，依据国家规程，此过电压可能将数小时作用于电网，这必然会对电气设备的内绝缘造成积累性损伤，并同时威胁非故障相，特别是导致其绝缘簿弱点对地击穿，从而引起相间短路等重大事故。

我国3～35KV中性点非直接接地电力系统在发生单相接地时，当流过接地点的电容电流大于一定数值(35KV系统10A；10KV及以下系统30A)，由于电流过零后形成周期性熄灭和重燃的几率很大，届时系统会产生很高的长时间间歇性弧光接地过电压，同时间歇性电弧又可能引起相对地谐振过电压。为解决此类问题，目前国内普遍采用在中性点装设自动跟踪补偿式消弧线圈，试图抵消单相接地时流过接地点的电容电流从而熄灭电弧。但是由于消弧线圈方案本身存在固有缺陷，使其在实际使用过程中很难正常发挥应有作用。运行实践证明，加装消弧线圈的系统，其单相间歇性弧光接地过电压造成设备损坏及影响系统安全运行的事故仍时有发生。其原因主要有：消弧线圈是采用分级调谐和过补偿的方式，而电网实际运行方式的多样性及弧光接地点的随机性，使其对电容电流很难进行有效补偿，且消弧线圈工作时是用正弦波的电感电流去抵消非正弦波的电弧电流，造成电弧电流的高频分量部分无法抵消，此时流过接地点的电流将会变大，当达到一定程度时，同样会产生弧光过电压。实际上接地点的电弧能否熄灭与流过接地点的电流大小、电流流过后接地点电压的恢复速度及电流过零后弧道绝缘强度的恢复速度等因素相关。因此加装消弧线圈经常很难发挥应有作用，且结构复杂同时制约电网的扩大和改变。

本实用新型的目的在于：解决上述现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、体积小、安装维修方便、性能价格比高、工作可靠的一种新型消弧装置。

实现其发明目的的技术解决方案是这样的：

中性点非直接接地系统消弧装置，包括PT柜中的电压互感器PT和氧化锌避雷器ZnO、微机型小电流选线装置WXX、各出线断路器DL和各出线上零序电流互感器CT等，其特征在于：在中性点非直接接地电力系统的三相母线与地之间分别串联连接限流熔断器和常开触头。

所述的三相母线与地之间分别串联的常开触头相互闭锁，仅在本相弧光接地有过电压时闭合。

当常开触头闭锁失灵造成同时合两相或三相的误动作时，其中相应的限流熔断器将迅速熔断。

使用本实用新型，当系统发生单相间歇性弧光接地同时有过电压时，该相中的本实用新型装置中的常开触头闭合，使其母线直接接地，系统由单相间歇性弧光接地转变成金属性接地，故障相电压降为零，原弧光接地点消失，非故障相对地电压升至线电压即3倍，满足各类电气设备的绝缘要求，系统可安全运行。当本装置中常开触头闭锁失灵造成同时合两相或三相的误动作时，其中相应的限流熔断器将迅速熔断。

本实用新型和现有技术相比，具有以下几方面的优点：

一、本实用新型除可限制系统中出现的大气过电压外，还能限制相地和相间操作过电压，特别限制单相间歇性弧光接地过电压，使系统中的各类绝缘事故大大减少。

二、该装置的工作性能不受电网对地电容电流和接地点的影响，动作可靠效果显著，且不影响电网的扩大及改变。

三、电力系统安全运行威胁最大的单相间歇性弧光接地过电压可被该装置有效限制并使弧光消失。既保留了原中性点非直接接地系统的优点，又保护了电气设备不受各种内部过电压的侵害。

四、由于本装置本身具有原母线上PT柜的各项功能，因此可取消PT柜，同时该装置结构简单，体积小，安装维修方便，相对消弧线圈系统，价格低，性能价格比高。

图1为本实用新型结构示意及使用状态图。

下面通过实施例对本实用新型作进一步地说明。

由图1可见，该消弧装置，包括PT柜中的电压互感器PT和氧化锌避雷器ZnO、微机型小电流选线装置WXX、各出线断路器DL(DLl、DLi、DLn)和各出线上零序电流互感器CT(CTl、Cti、CTn)。在三相母线与地之间串联着由限流式熔断器和开关的常开触头组成的消弧装置。正常运行时常开触头处于断开状态，且三相触头相互闭锁，即当其中一相触头闭合后另两相触头均被闭锁而不得再闭合，其闭锁包括机械和电气。当闭锁失灵造成同时合两相或三相的误动作时，装置中相应的限流熔断器将迅速熔断，切断短路点并通过熔断器撞针实现报警。

该装置的具体工作过程是这样的：

1、正常运行时，F-C回路中常开触头均处断开状态，PT二次为正常的二次电压，零序电流互感器CT二次仅有极小的线路对地不平衡电容电流流过，微机型小电流选线装置WXX处工作状态，各输入输出信号均正常。

2、当系统发生短暂的雷电及操作过电压时，均由PT柜中的氧化锌避雷器ZnO限制并吸收，其他设备不参与工作。考虑到操作过电压可能产生在相间，其氧化锌避雷器可以设置成三相组合式，即A、B、C三相与地间加一ZnO单元构成四单元结构，必要时可分别在相间和相地间串联一间隙隔离电网正常运行电压，使氧化锌避雷器ZnO的荷电率为零，提高使用寿命。

3、当系统发生金属性单相接地时，接地瞬间产生的过电压由氧化锌避雷器ZnO限制并吸收，瞬间后过电压消失ZnO退出工作。此时其故障相电压降为零，非故障相对电压升至线电压即3倍，PT故障相二次电压为“0”，非故障相二次电压由60V升高到100V，小电流选线装置WXX将根据零序电流的方向选出接地线路后，发出报警信号通知值班员处理或直接发故障出线的跳闸信号切除故障。

4、当系统发生单相间歇性弧光接地时，接地瞬间产生的过电压由氧化锌避雷器ZnO限制并吸收，同时由于属弧光接地，此时PT故障相二次电压为将由60V降到大于“0”的波动电压，非故障相二次电压相60V升高到小于100V的波动电压，故障线路的零序电流互感器CT二次将有断续的电容电流流过。以上两波动电压与电网参数、弧光性质有关，可根据电网实际情况设定一数值输入到小电流选线装置WXX中成为其整定值，如当一相为4～14V，另两相为85～95V时，可视为间歇性弧光接地，那么应在WXX投运前将整定值按以上该电压值输入。WXX将根据投运前的电压整定值和检索到有一线路零序电流互感器CT二次有断续的电容电流流过，据此WXX将判定为弧光接地，并选出故障相别和故障线路，发出信号使F-C回路中相应的常开触头闭合，此时系统由单相间歇性弧接地转变成单相金属性接地。经投运前WXX中整定的一段时间后(根据电网实际情况设定，一般约6S)，WXX发出信号使F-C回路中刚闭合的常开触头断开，此时如接地故障属瞬时性故障，系统将恢复正常，本装置也恢复成正常状态；如接地故障属永久性故障，WXX将再次发F-C回路中相应的常开触头信号闭合，系统再次转变成单相金属性接地。WXX最后发出报警信号通知值班员处理或直接同时发故障出线的跳闸信号和F-C回路的断开信号切除故障线路及F-C回路。

Claims (2)

1、中性点非直接接地系统消弧装置，包括PT柜中的电压互感器PT和氧化锌避雷器ZnO、微机型小电流选线装置WXX、各出线断路器DL和各出线上零序电流互感器CT等，其特征在于：在中性点非直接接地电力系统的三相母线与地之间分别串联连接限流熔断器和常开触头。

2、根据权利要求1所述的中性点非直接接地系统消弧装置，其特征在于：所述的三相母线与地之间分别串联的常开触头相互闭锁，仅在本相弧光接地有过电压时闭合。