CN2817170Y - 新型消弧消谐选线过电压保护装置 - Google Patents

新型消弧消谐选线过电压保护装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及消弧消谐选线过电压保护装置。所要解决的问题是:对3~35KV中性点非有效接地电力系统单相间歇电弧接地过电压、谐振过电压、操作过电压等的综合保护。特点是:包括过电压保护机构、消弧消谐组件、控制器和电压互感器。该装置能够有效的抑制3~35KV中性点非直接接地电网单相间歇电弧接地、谐振、真空开关操作引起的过电压,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,大电网、小电网均可使用。

Description

新型消弧消谐选线过电压保护装置
技术领域
本实用新型涉及3~35KV中性点非有效接地电力系统的保护装置。
背景技术
在中性点不接地的3~35KV的电网中,由单相电弧接地、谐振及真空开关操作引起的过电压最为频繁,且有较高的幅值和较长的持续时间,对电气设备的内绝缘造成积累性损伤;在设备的外绝缘薄弱点造成对地间歇击穿或相间闪络而引发短路事故;造成无间隙氧化锌避雷器爆炸等。
目前国内,为解决长时间弧光接地过电压的问题,大多仍是采用将电网中性点经消弧线圈接地。但消弧线圈并不能完全消除间歇性电弧接地过电压,也不能限制过电压的幅值,甚至在某些情况下,因消弧线圈的存在,电弧重燃可能在恢复电压最大这一最不利时刻才发生,使弧光接地过电压升高。实际运行经验也证明,在中性点经消弧线圈接地的3~35KV配电网中,由电弧和谐振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(专利号为99229228.x),将在母线接地和断开的瞬间造成对系统的冲击,特别是在断开接地母线瞬间产生的瞬态过电压,使单相间歇电弧接地可能再次发生。
目前国外(国内也有少数地区开始采用)对此类电网采取中性点经小电阻接地来抑制这两种过电压,但这种系统在发生单相接地时,不论单相接地故障是瞬间的、还是永久性的,都直接将故障接地线路切除,而电力系统的运行经验表明,单相接地故障绝大多数是瞬间的,特别是架空线路构成的电网,这样必然造成停电事故的急剧增多,明显降低了供电可靠性。
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,谐振持续的过电流甚至烧毁小容量电感元件设备,其持续特性造成过电压保护措施困难。在中性点不接地系统中,限制谐振过电压的措施是采用各种专用的消谐器,都有不能正确地区分基波谐振和单相接地的共同缺点,也就不能保证只在基波谐振发生时动作。
3~35KV中性点不接地电网发生单相接地后,由于线路接地电流较小,以至于现在的小电流选线装置根本无法进行选线;3~35KV中性点经消弧线圈接地的电力系统,由于消弧线圈产生的电感电流补偿线路的接地电容电流所以小电流选线装置更难以选出故障线路;3~35KV中性点非有效接地系统发生单相间歇性电弧接地,由于接地时的电流大部分成份为高频电流(频率为300~3000HZ),现行的小电流选线装置采用的判据(3、5次谐波判据)根本无法进行判断。
发明内容
本实用新型的目的是:提供一种3~35KV中性点非有效接地电力系统单相间歇电弧接地过电压、谐振过电压、操作过电压及对线路单相接地故障准确选线的一种新型综合保护装置。
具体的设计方案如下:
新型消弧消谐选线过电压保护装置,其特征在于:包括过电压保护机构、消弧消谐组件,还包括微机控制器和电压互感器;
所述过电压保护机构由四个单元保护器组成,每个单元保护器由一个普通氧化锌电阻和一个电阻间隙串联组成,其中三个单元保护器的电阻端并联与另一个单元保护器串联,该另一个单元保护器的电阻另一端接地;三个单元保护器的电阻间隙端分别与三相线路联接;
所述消弧消谐组件由四个单相高压开关和高能阻容吸收机构组成,其中三个单相高压开关并联后与三相母线联接,另一个单相高压开关与高能阻容吸收机构并联后,再与三个并联的单相高压开关串联,另一个单相高压开关与阻容吸收机构的并联点接地,组成三相四单元阻容吸收式可控高压开关;所述高能阻容吸收机构由电阻R、电容C串联组成;
所述控制器为微机控制器,包括单片机,单片机的输入采样接口与电压互感器的二次电压输出端连接,电压互感器的高压端通过高压熔断器与三相线路联接;单片机通过继电器输出接口与三相四单元阻容吸收式可控高压开关的动作线圈连接。
本实用新型的有益技术效果是:能够有效的抑制3~35KV中性点非直接接地电网单相间歇电弧接地、谐振、真空开关操作引起的过电压,采用的“故障放大法”和“最大增量法”选线原理能够对单相接地线路准确选线,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,大电网、小电网均可使用。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,通过实施例对本实用新型作进一步地说明。
实施例:
该新型消弧消谐选线过电压保护装置由智能过压保护机构1、消弧消谐组件2、微机控制器3和电压互感器4组成,其原理见附图1所示。
所述组合式智能过压保护装置1由四个单元保护器组成,每个单元保护器由一个普通氧化锌电阻和一个电阻间隙串联组成,其中三个单元保护器的电阻端并联与另一个单元保护器串联,该另一个单元保护器的电阻另一端接地;三个单元保护器的电阻间隙端分别与三相线路联接;与现有的各种过电压保护器相比,其保护值较低,能承受较长时间的暂态过电压而不损坏,在后续保护装置动作前,对系统出现的弧光或谐振过电压能进行有效的限制。
所述消弧消谐组件2由四个单相高压开关和高能阻容吸收装置组成,其中三个单相高压开关并联后与三相母线联接,另一个单相高压开关与高能阻容吸收装置并联后,再与三个并联的单相高压开关串联,另一个单相高压开关与阻容吸收装置的并联点接地,组成三相四单元阻容吸收式可控高压开关,该三相四单元阻容吸收式可控高压开关通过高压限流熔断器6连接着三相线路,高压限流熔断器6可防止装置内部故障。此阻容吸收式可控高压开关并联三相四单元智能过电压保护装置,分别接于被保护三相三线系统的母线与地之间。所述的三相四单元组合式过电压保护器用于限制雷电及开关操作过电压。所述三相四单元阻容吸收式可控高压开关用于消除弧光接地过电压。对于不稳定的间歇性电弧接地过电压,装置通过闭合故障相的高压开关将高能阻容吸收装置接入故障相,吸收接地引起的电磁能量、限制接地相的恢复电压,故障点因恢复电压被限制得较低电弧不能重燃而消弧;对于低幅值的稳定的电弧接地过电压,装置通过闭合三相四单元阻容吸收式可控高压开关故障相和接地的高压开关,使故障相转变为金属性接地,进行消弧,在弧光消除后,先断开接地的高压开关,故障相经阻容吸收装置吸收电磁能量、限压后断开,避免故障复燃。在发生铁磁谐振过电压时,装置根据谐振类型频率在电压互感器开口三角绕组接入不同的大功率电阻消除谐振。
所述微机控制器3由单片机为主的硬件和精心设计的软件组成,微机控制器通过输入采样接口与电压互感器4的二次电压输出端连接,电压互感器4的高压端通过高压熔断器5与三相线路联接,高压熔断器5保护电压互感器4;电压互感器4通过高压根据电压互感器提供电压信号,完成对系统的实时监控;微机控制器通过继电器输出接口与三相四单元阻容吸收式可控高压开关(KA-KD)的动作线圈连接,微机控制器根据系统发生的故障类型控制相应的真空开关动作。微机控制器根据电压互感器提供电压信号,完成对系统的实时监控。微机控制器根据电压互感器提供的电压信号,判定系统有无弧光接地过电压或谐振过电压发生,并根据过电压的性质,发出相应的指令。当线路发生单相金属性接地故障时,电压互感器产生的零序电压使微机控制器小电流选线程序启动,微机控制器对所有馈线回路的零序电流进行采样,根据多重判据对系统稳定性接地线路进行准确地选择;若线路此时发生的是稳定弧光接地故障,电压互感器产生的零序电压使微机控制器小电流选线程序启动,微机控制器对所有馈线回路的零序电流进行采样,在接地发生几十毫秒后,消弧装置将故障相化为金属性接地,微机控制器再次对所有馈线回路的零序电流进行采样,微机控制器根据装置动作前后各馈线的零序电流变化情况进行判断,线路零序电流副值和相位发生巨大变化的线路为接地线路。

Claims (1)

1、新型消弧消谐选线过电压保护装置,其特征在于:包括过电压保护机构、消弧消谐组件,还包括微机控制器和电压互感器;
所述过电压保护机构由四个单元保护器组成,每个单元保护器由一个普通氧化锌电阻和一个电阻间隙串联组成,其中三个单元保护器的电阻端并联与另一个单元保护器串联,该另一个单元保护器的电阻另一端接地;三个单元保护器的电阻间隙端分别与三相线路联接;
所述消弧消谐组件由四个单相高压开关和高能阻容吸收机构组成,其中三个单相高压开关并联后与三相母线联接,另一个单相高压开关与高能阻容吸收机构并联后,再与三个并联的单相高压开关串联,另一个单相高压开关与阻容吸收机构的并联点接地,组成三相四单元阻容吸收式可控高压开关;所述高能阻容吸收机构由电阻R、电容C串联组成;
所述控制器为微机控制器,包括单片机,单片机的输入采样接口与电压互感器的二次电压输出端连接,电压互感器的高压端通过高压熔断器与三相线路联接;单片机通过继电器输出接口与三相四单元阻容吸收式可控高压开关的动作线圈连接。
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