专利名称：对地电容储存电荷可泄放的输配电系统及系统控制方法
技术领域：
本发明涉及小电流接地系统的保护系统及保护方法。
背景技术：
小电流接地系统，或称为中性点不接地系统，消弧的方法有两大类，一类是中性点消弧，如中性点经消弧线圈接地的消弧方法；另一类是故障相消弧，故障相消弧方法是指小电流接地系统发生单相接地时，通过接触器、可控硅等开关元件，将故障相直接接地，或将阻抗投入在故障相与地之间，实施消弧。
小电流接地系统单相接地有两种，永久性接地和非永久性接地。非永久性接地也称瞬间故障，这种故障在外部条件的作用下故障点消失，系统能恢复到正常状态工作。
在采用故障相消弧的方法中，为了判断是否为瞬间故障，在经故障相接地实施消弧一段时间之后，要将故障相接地解除，并在解除接地后观察故障是否消失，若故障消失、系统恢复正常状态运行，则判断为瞬间故障，并且不再采取消弧措施；反之，判断为永久性故障，则重新将故障相接地，继续消弧。另外在故障排除后也要将故障相接地解除，使系统恢复到正常状态运行。
上述故障相消弧方法中，在为判断是否为瞬间故障或排除故障后而将其故障相接地解除的时刻，会在系统对地电容上储存电荷，这一储存的电荷一方面使得在解除后故障相、健全相对地电压恢复过程中产生过电压，故障相对地的工频过电压最大可达2倍，危害系统绝缘有可能造成事故；另一方面，由于中性点不接地，这一储存的电荷无法得到泄放，只有通过电压互感器泄放，因而可能引起电压互感器饱和发生铁磁谐振，危害系统安全运行。
另外，在发生单相接地弧光熄灭时刻，也会在系统对地电容上储存电荷，这一储存的电荷一方面使得弧光熄灭后故障相、健全相对地电压恢复过程中产生过电压，故障相对地的工频过电压最大可达2倍，加快故障相对地电压恢复速度和加大其幅值，使故障点再次击穿燃弧。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处提供一种对地电容储存电荷可泄放的输配电系统及系统控制方法，为小电流接地系统单相接地故障时系统对地电容所储存的电荷提供泄放渠道，防止故障相和健全相对地电压向正常状态恢复过程中产生过电压及引发的铁磁谐振，并有利于故障点不再重燃，同时对于瞬间故障具有消弧作用对于系统各种谐振具有消谐作用，对于雷击引起的系统对地电荷具有泄放作用。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明系统的特征是在所述系统中设置泄放变压器，泄放变压器的二次侧三相绕组首尾相连而串联，其中任一相邻两相绕组之间设置为开口，泄放渠道的形成是在所述开口两端跨接电阻元件，或直接将所述开口短接，形成泄放变压器二次侧的三角形连接。
本发明系统控制方法的特征是在采用故障相消弧方法的系统中，对于在为判断瞬间故障或排除故障后而解除消弧的时刻，形成在系统对地电容上的电荷是通过在泄放变压器二次侧开口上投入电阻或直接短接所述开口，形成泄放渠道。
本发明系统控制方法的特征也在于在系统发生单相接地弧光熄灭时刻，形成在系统对地电容上的电荷是通过在泄放变压器二次侧开口上投入电阻或直接短接所述开口，形成泄放渠道。
本发明系统控制方法的特征还在于在110KV以上的输电系统中，始终在所述泄放变压器二次侧开口上投入电阻或直接短接所述开口，形成泄放渠道。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在本发明系统为储存在相对地电容上的电荷提供了泄放渠道，使故障相、健全相向正常对地电压恢复过程中，所述电荷得到快速泄放，故障相对地电压的峰值趋于相电压峰值，故障点不再击穿，系统恢复正常状态运行。有效防止了故障相、健全相向正常对地电压恢复过程中的过电压，防止了铁磁谐振，同时延缓故障相对地电压恢复速度有利于故障点不再重燃。
图1为发生单相接地时，本发明在开口三角处投入电阻原理图。
图2为发生单相接地时，本发明短接开口三角原理图。
图3为采用系统故障相消弧法退出消弧时，在开口三角处投入电阻原理图。
图4为采用系统故障相消弧法退出消弧时，在开口三角处直接短接电路原理图。
图5为泄放变压器开口三角处投入电阻工作原理示意图。
图6为泄放变压器开口三角处直接短接工作原理示意图。
以下通过具体实施方式
，对本发明方法作进一步说明实施例1参见图1，本实施例是在系统中设置泄放变压器，具体采用带有开口三角的电压互感器TV，电压互感器TV的二次侧三相绕组首尾相连而串联，其中任一相邻两相绕组之间设置为开口，泄放渠道的形成是在开口两端跨接电阻元件，形成泄放变压器二次侧的三角形连接。
参见图3，在采用故障相消弧方法的系统中，包括图3所示的采用故障相金属性接地消弧法的系统，也包括采用故障相阻抗接地消弧法的系统，对于在为判断瞬间故障或排除故障后而解除消弧的时刻，形成在系统对地电容CA、CB、CC上的电荷，是通过在泄放变压器XB的二次侧开口上投入电阻而形成泄放渠道。
实施例2参见图2，与上述实施例1相同的是，本实施例是在系统中设置作为泄放变压器的带有开口三角的电压互感器TV，电压互感器TV的二次侧三相绕组首尾相连而串联，其中任一相邻两相绕组之间设置为开口，与上述实施例1所不同的是，本实施例中泄放渠道的形成是直接将开口短接，形成泄放变压器二次侧的三角形连接。
参见图4，在采用故障相消弧方法的系统中，包括图4所示的采用故障相金属性接地消弧法的系统，也包括采用故障相阻抗接地消弧法的系统，对于在为判断瞬间故障或排除故障后而解除消弧的时刻，形成在系统对地电容CA、CB、CC上的电荷是通过在泄放变压器XB二次侧直接短接开口而形成泄放渠道。
具体实施中，泄放变压器XB同样可以直接采用带有开口三角的电压互感器TV。
此外，本发明方法也包括对于系统发生单相接地弧光熄灭时刻，形成在系统对地电容CA、CB、CC上的电荷是通过在泄放变压器XB二次侧开口上投入电阻或直接短接所述开口，形成泄放渠道。
除此之处，本发明控制方法同样可以应用在110KV以上的输电系统中，具体应用是始终在泄放变压器XB的二次侧开口上投入电阻或直接短接所述开口，形成泄放渠道。
在110KV以上的中性点直接接地系统当中，有些变压器中性点不接地，当遭受雷击时，变压器中性点对地电压被抬高，由于变压器中性点对地绝缘薄弱击穿损坏，本发明方法中泄放渠道的形成，使变压器避免遭受雷击损坏。
工作原理系统三相电压Ua＝Um sin(ωt+)、Ub＝Um sin(ωt+-120°)、Uc＝Um sin(ωt++120°)正常情况下Ua+Ub+Uc＝0泄放变压器XB的二次侧三相电压分别为(假设一二次侧相位相同，不影响讨论结果)Una＝K×Ua、Unb＝K×Ub、Unc＝K×Uc
Um为一次侧幅值正常情况下，开口三角的电压UΔ＝Una+Unb+Unc＝(Ua+Ub+Uc)＝0因此，正常情况下将泄放变压器XB的开口三角短接或经电阻短接，回路中没有电流，泄放变压器(开口三角短接)和投入的电阻不会发热。
在发生接地时，回路中有电流，中性点接地系统继电保护100毫秒左右将故障点切除，时间很短不会因发热而烧损泄放变压器或投入的电阻。
但对于3～35KV中性点不接地系统，正常情况下虽然不会使泄放变压器和投入的电阻发热，却不能长期将泄放变压器开口三角短接，必须需要时才能短接开口三角，或者开口三角投入电阻长期运行或需要时投入电阻。
这时因为3～35KV中性点不接地系统发生单相接地时，电力运行规程规定可以继续运行2小时。如果长期短接开口三角，在发生单相接地时，长时间运行会引起泄放变压器发热烧坏。
如图5，在泄放变压器XB的二次侧将开关J闭合投入电阻R，等效在电源变压器BYQ的中性点投入一个阻抗Z接地，阻抗Z由泄放变压器从高压侧看进去的泄放变压的感抗Lb、电阻Rb和二次侧投入的电阻R等效到高压侧的电阻R’组成。
系统对地电容Ca、变压器BYQ绕组、阻抗Z构成泄放回路；系统对地电容Cb、变压器BYQ绕组、阻抗Z构成泄放回路；系统对地电容Cc、变压器BYQ绕组、阻抗Z构成泄放回路，泄放系统对地电容储存的电荷。
如图6，在泄放变压器XB的二次侧将开关J闭合将开口三角短接，等效在电源变压器BYQ的中性点投入一个阻抗Z接地，阻抗Z由泄放变压器从高压侧看进去的泄放变压的感抗Lb和电阻Rb组成。
系统对地电容Ca、变压器BYQ绕组、阻抗Z构成泄放回路；系统对地电容Cb、变压器BYQ绕组、阻抗Z构成泄放回路；系统对地电容Cc、变压器BYQ绕组、阻抗Z构成泄放回路，泄放系统对地电容储存的电荷。
对于110KV以上系统，是中性点直接接地系统，但系统中不是所有的变压器中性点都接地，对于部分中性点不接地的变压器当遭受雷击或系统谐振时，中性点电位会升高危及中性点对地绝缘，由于中性点接地系统继电保护100毫秒左右将故障点切除，因此可以长期将泄放变压器开口三角短接或经电阻短接。正常情况下三相电压平衡变压器中性点对地电压为0，不会造成泄放变压器和投入的电阻发热导致烧坏。
具体实施中，投入电阻或直接将开口短接以便形成三角形连接的时间不少于20毫秒。
权利要求
1.对地电容储存电荷可泄放的输配电系统，其特征是在所述系统中设置泄放变压器(XB)，泄放变压器(XB)的二次侧三相绕组首尾相连而串联，其中任一相邻两相绕组之间设置为开口，泄放渠道的形成是在所述开口两端跨接电阻元件，或直接将所述开口短接，形成泄放变压器二次侧的三角形连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述泄放变压器(XB)为带有开口三角的电压互感器(TV)。
3.一种权利要求1所述系统的控制方法，其特征是在采用故障相消弧方法的小电流接地系统中，对于在为判断瞬间故障或排除故障后而解除消弧的时刻，形成在系统对地电容(CA、CB、CC)上的电荷是通过在泄放变压器(XB)二次侧开口上投入电阻或直接短接所述开口，形成泄放渠道。
4.一种权利要求1所述系统的控制方法，其特征是在小电流接地系统发生单相接地弧光熄灭时刻，形成在系统对地电容(CA、CB、CC)上的电荷是通过在泄放变压器(XB)二次侧开口上投入电阻或直接短接所述开口，形成泄放渠道。
5.一种权利要求1所述系统的控制方法，其特征是在110KV以上的输电系统中，始终在所述泄放变压器(XB)二次侧开口上投入电阻或直接短接所述开口，形成泄放渠道。
6.根据权利要求3或4或5所述的控制方法，其特征是所述投入电阻或直接将开口短接以便形成三角形连接的时间不少于20毫秒。
全文摘要
对地电容储存电荷可泄放的输配电系统及系统控制方法，其特征是在系统中设置泄放变压器，泄放变压器的二次侧三相绕组首尾相连而串联，其中任一相邻两相绕组之间设置为开口，泄放渠道的形成是在开口两端跨接电阻元件，或直接将开口短接，形成泄放变压器二次侧的三角形连接。本发明为小电流接地系统单相接地故障时系统对地电容所储存的电荷提供泄放渠道，防止故障相和健全相对地电压向正常状态恢复过程中产生过电压及引发的铁磁谐振，并有利于故障点不再重燃，同时对于瞬间故障具有消弧作用，对于系统各种谐振具有消谐作用，对于雷击引起的系统对地电荷具有泄放作用。
文档编号H01F27/40GK1913271SQ20061004126
公开日2007年2月14日 申请日期2006年7月29日 优先权日2006年7月29日
发明者张云一 申请人:张云一