CN2590234Y - 微机消弧选线及过电压综合保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种3－35KV中性点非直接接地电网的综合保护装置，其特点是：在四星型氧化锌保护器的接地星氧化锌电阻上并联单相快速开关；在四星型开关的接地星开关上串联一个以上的开关，在每个开关处并联一个高能氧化锌电阻，且在接地端的氧化锌电阻上并联一可触发间隙。其过电压保护性能好，迅速、有效地抑制并消除3－35KV中性点非直接接地电网间歇性电弧接地及谐振过电压，及时、准确选出单相接地线路。

Description

微机消弧选线及过电压综合保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种3-35KV中性点非直接接地电网发生间歇性电弧接地及谐振过电压时，及时、有效地消除这两类过电压，保护设备绝缘，并准确选出接地线路的综合保护装置。

背景技术

对于发生在3-35KV中性点非直接接地的电网中的间歇性电弧接地过电压及谐振过电压，幅值高、持续时间长，对电气设备的内绝缘造成积累性损伤，在外绝缘薄弱点造成对地间隙击穿或相间闪络引发短路事故，造成氧化锌避雷器爆炸。

当今电力系统广泛使用的过电压保护装置是无间隙金属氧化锌避雷器。在电力网中出现过电压时，无论电压高低、能量大小、持续时间长短，无间隙金属氧化锌避雷器都会动作，以泄放过电压能量。在中性点非直接接地接电网中，无间隙金属氧化锌避雷器因承受不住间隙性电弧接地过电压和谐振过电压能量应力，其设计都避开这两种过电压，其额定电压、运行电压、参考电压值都高，从而使残压过高，降低了过电压保护水平。对于带串联间隙的金属氧化锌避雷器，用串联间隙隔断上述过电压，选用较低的参考电压值，降低残压。但实际运行经验表明，带串联间隙金属氧化锌避雷器仍时有爆炸，其原因仍然是这种矛盾作用的结果，串联了间隙，提高了避雷器起始动作电压，一旦发生长时间存在的超过间隙放电电压值的过电压，避雷器仍然不能承受。过电压对设备的危害，既决定于其幅值的大小，又决定于累积时间的长短，带串联间隙金属氧化锌避雷器对内部过电压不起限制作用，而由设备绝缘承受所有可能出现的内部过电压，频发的内部过电压加速绝缘老化，影响其寿命。

目前，限制弧光接地过电压的主要措施仍是电网中性点经消弧线圈接地。但消弧线圈并不能消除间隙性电弧接地过电压，也不能限制过电压的幅值，甚至使弧光接地过电压升高。消弧线圈不能补偿接地电流中的高频分量及有功分量，高频性的间隙电弧接地仍然存在；在有功分量或残余电流大于一定值时，故障点接地电弧同样不能自熄。实际运行经验也证明，在中性点经消弧线圈接地的3-35KV电网中，由电弧接地引发的事故时有发生。对于采取将间歇性电弧接地转变为母线金属性直接接地的消弧措施，不仅由绝缘下降引起的单相接地，发展为两相或三相短路事故仍然存在，而且在母线接地和断开的瞬间造成对系统的冲击，特别是断开接地母线(相当于开断电容器)瞬间产生的暂态过电压，使在绝缘水平下降由过电压冲击引起的单相间隙电弧接地仍然再次发生，不但不能消除瞬间单相接地故障，反而将瞬间性故障转变为母线永久性接地故障，严重威胁着电网安全运行。

电气设备总是具有电感或电容属性。当系统进行操作或发生故障时，这些电感、电容元件形成振荡回路，产生谐振，导致系统出现严重的谐振过电压，危及电气设备绝缘，谐振持续的过电压甚至烧毁小容量电感元件设备。

另外，小电流接地系统，特别是经消弧线圈接地的系统，接地选线的准确率低，误判率高。

针对上述问题，中国专利01262919.7公开了一种微机消弧消谐选线装置，该装置采用了高能氧化锌并联高压电容器结构，当出现严重的弧光接地过电压时，高能氧化锌限制故障相恢复电压，消除电弧接地。当出现直接接地时，正常相投入电容瞬间增加接地线路零序电流，进行选线。该技术方案主要应用在接地电容电流较小的系统。当故障相恢复电压低于高能氧化锌的动作电压值时，就不能消弧；当接地电容电流较大时，瞬时增大的零序电流就不明显，难以检测，降低了选线的准确性。

发明内容

本实用新型为了避免上述现有技术的不足，提供一种过电压保护水平高、在各种情况下全面有效的消除弧光接地及谐振过电压、提高系统电容电流较大时检出故障线路准确率的综合保护装置。

本实用新型的具体技术方案如下：微机消弧选线及过电压综合保护装置，包括电压互感器、微机综合控制器及由四个氧化锌电阻星形联接的四星型氧化锌保护器和由四个单相高压开关星形联接的四星型开关组成的过电压限制器，其特征在于：

A、在四星型氧化锌保护器的接地星氧化锌电阻上并联单相快速开关；

B、在四星型开关的接地星开关上串联一个以上的开关，在每个开关处并联一个高能氧化锌电阻，且在接地端的氧化锌电阻上并联一可触发间隙。

本实用新型，其过电压保护性能好，迅速、有效地抑制并消除3-35KV中性点非直接接地电网间歇性电弧接地及谐振过电压，及时、准确选出单相接地线路。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。整套装置为封闭式结构，体积小、安装、调试方便，价格低廉，使用安全，自动化程度高，可广泛用于3-35KV变电站和发电厂的高压厂用系统，原装的消弧线圈的系统同样可用。

附图说明

图1为本实用新型电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步地说明。

由图1可见，该微机消弧选线及过电压综合保护装置由可控过电压保护器1、消弧及接地选线保护组件3、电压互感器2和微机综合控制器4组成。

可控过电压保护器1和消弧及接地选线保护组件3是本装置中的执行及保护器件，执行器件由六个单相高压开关K1、K2、K3、K4、K5、K0和可触发间隙G组成，在开关K4、K5处均并联一个高能氧化锌电阻Rh1、Rh2，且在氧化锌电阻Rh2上并联一可触发间隙G。保护器件由四组氧化锌电阻R1、R2、R3、R0和两段高能氧化锌Rh1、Rh2组成，在接地星氧化锌电阻R0上并联单相快速开关K0。

系统正常运行时，K0闭合，将一段接地星氧化锌电阻R0短接，从而降低保护器的残压，大幅度提高保护器的过电压保护性能。

在发生单相直接接地时，若要求系统在故障状态运行两小时，断开K0，组成四星型，每星承担的仍是相电压，保证了限压器的自身安全，从而有效的解决了中性点非直接接地系统，无间隙氧化锌避雷器存在的持续运行电压值过低和过电压保护值过高的矛盾。

当系统发生不稳定单相电弧接地，立即闭合故障相开关K1、或K2或K3，并根据故障点间隙的恢复电压控制接入高能氧化锌段数，使故障相的恢复电压被限制在间隙的抗电强度耐受能力内，不能继续上升，接地电弧在电流过零点后因弧道上的恢复电压的限制不能击穿间隙重燃而自熄；采用高能氧化锌非线性电阻使瞬间接地引起的电磁能量被尽量吸收，减弱系统振荡，阻止接地相恢复电压上升，促使接地点电弧间隙的抗电强度快速恢复。接地电弧过零点后，随着故障相恢复电压的升高，健全相对地电容上的存储电荷由高能氧化锌Rh泄放，延缓了故障相恢复电压的上升；本新型装置从泄放能量和限制恢复电压的幅值及恢复电压的上升速度，保证弧道绝缘恢复到足够强度，使接地电弧自熄，从而消除瞬间接地故障。故障相开关动作前的弧光接地过电压由组成三星过电压保护器限制，并泄放电网对地电容的电荷，减小电网中性点位移电压，进一步降低故障相恢复电压和正常相的过电压。当电网发生永久性的单相接地时，控制其中任一健全相开关动作，相间接入全部高能氧化锌电阻，触发间隙放电短接一段氧化锌，这时接地线路零序电流出现峰值增大，而正常线略的零序电流不变，由此检出故障线路。系统谐振时，闭合电压最高一相开关K1、或K2、或K3接入全部的高能氧化锌，相当于在谐振回路接入阻尼电阻泄放能量阻尼振荡，同时触发可控硅导通将电压互感器的开口三角绕组瞬间短接，并由低保护值的三星过电压保护器限制引起谐振初始阶段的暂态过电压，以综合措施消除各种原因引起的谐振。

微机综合控制器4由多单片机为主的硬件和软件组成，由电压互感器2和电流互感器TA0-TA4提供动作信号，完成对系统的实时监控。微机综合控制器4根据电压互感器2提供的三相电压Ua、Ub、Uc、零序电压U0瞬时值的变化及流过氧化锌的电流Ia、Ib、Ic、In进行判断，并根据判断的结果，发出相应的指令，令可控过电压保护器及消弧选线保护组件的相应执行部件动作。电网正常运行时，K1、K2、K3、K4、K5是断开的，K0为闭合状态，装置组成低动作值、无间隙氧化锌过电压保护器接入系统，限制各类过电压。这时TA1-TA3监视氧化锌避雷器的运行状况。若电网发生间隙性电弧接地，微机综合控制器4首先判定接地的相别后，发出令接地相的单相高压开关K闭合的指令，并根据恢复电压的大小发出令K4、K5通断的指令，控制接入合适的高能氧化锌进行限压消弧，同时发出K0断开指令。随后微机综合控制器4不断根据故障相电压、故障相氧化锌流过的电流综合判断消弧成功与否，一旦消弧成功，投入全部高能氧化锌断开接地相开关K1、K2、K3。若是瞬间性接地故障，系统恢复正常运行；若是永久性接地故障，由选线模块发出指令，令其中任一健全相开关K1、或K2、或K3闭合，触发间隙G放电，进行选线；若是由谐振引起的过电压，微机综合控制器4发出断开单相高压开关K0的指令，并把电压适中一相开关K1、或K2、或K3闭合，同时触发可控硅导通瞬间短接电压互感器2的开口三角绕组进行消谐。

Claims (1)

1、微机消弧选线及过电压综合保护装置，包括电压互感器、微机综合控制器及由四个氧化锌电阻星形联接的四星型氧化锌保护器和由四个单相高压开关星形联接的四星型开关组成的过电压限制器，其特征在于：

A、在四星型氧化锌保护器的接地星氧化锌电阻上并联单相快速开关；

B、在四星型开关的接地星开关上串联一个以上的开关，在每个开关处并联一个高能氧化锌电阻，且在接地端的氧化锌电阻上并联一可触发间隙。