专利名称：三相电力电网单相接地及谐振过电压保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力保护装置，具体涉及一种可以消除电力电网间歇性弧光接地故障，在永久性接地时将流过故障点的接地电流转移到安全的地方，同时抑制弧光接地过电压和谐振过电压的综合保护装置。
背景技术：
中性点不接地的3～35kV电力电网，在发生单相接地时，系统的三相电压平衡并不被破坏，可以维持供电，具有很高的供电可靠性，因此被广泛采用。但该类电网在发生间歇性弧光接地时，会产生很高的弧光接地过电压，该过电压不仅幅值较高(健全相可达3.5倍，故障相可达2.0倍左右)，而且持续时间很长，能够遍及整个系统，危害极大，现已成为我国电力电网最主要的故障之一，在3～35kV电力系统中每年因弧光接地和谐振过电压故障造成的损失要占所有故障损失的70％以上。随着科技的发展，电缆网络越来越多，如果发生持续性电弧接地，因接地电弧的燃烧，电弧将不能被熄灭，可能会形成相间短路，甚至会发生火烧连营的灾难性后果。
目前，目前消弧和限制弧光接地过电压的主要措施是在电网的中性点对地之间安装消弧线圈，利用消弧线圈的补偿作用，一方面减小单相接地时通过接地点的接地电流，使接地故障不至迅速扩大，延长带接地故障运行时间，另一方面可以延缓恢复电压的上升速度，利于熄弧。
接地点的电弧能否熄灭，主要取决于电流过零后弧道的绝缘介质恢复强度与加在弧道上恢复电压之间的相对关系，也就是说消弧不仅与流过接地点的电流大小有关，更主要取决于故障相上的恢复电压及恢复电压的上升速度。另外消弧线圈伏安特性的好坏、电网频率和电压的波动、三相负荷不平衡、电容电流的自然变化以及自然界一些气象条件等因素，都会影响故障点接地电弧的熄灭，因而中性点经消弧线圈接地的电网，仍然存在消弧不成功的现象，同时消弧线圈对发生的弧光接地过电压的抑制效果不够理想。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。
虽然消弧线圈具有补偿电网的接地电容电流，使接地电弧易于熄灭，减缓接地故障电流的破坏作用，降低故障相恢复电压的上升速度，使电弧易于熄灭的优点。但存在着成本较高，占地面积大；选型、安装、运行及维护较复杂；装置自身故障率较高；限制过电压能力较差；不能完全消除间歇性弧光接地；永久性接地流过故障点的残流仍然存在；接地选线准确率较低等缺点。
ZL99229228.X采用将间歇性电弧接地转变为母线金属性接地，从而达到消弧的目的，该技术虽然具有体积小、成本低、选型及安装方便等优点，但是该技术是将间歇性弧光接地转换成金属性接地，其在接地消失后容易产生铁磁谐振，同时在母线接地和断开的瞬间会对系统造成巨大的冲击，这些都对电网中运行的高压电器设备不利，特别是断开接地母线瞬间产生的瞬态过电压，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继续存在。
ZL01262919.7采用高能氧化锌压敏电阻构成的限压器，对间歇性弧光接地的故障相电压进行限制，从而达到消弧的目的。该技术虽然在消除间隙性弧光接地、消除谐振过电压及单相接地选线等方面具有较高的先进性，但如果接地为永久性接地，则无能为力，只能任其燃烧，特别是现在电缆网络越来越多，其大部分接地为永久性接地，如果任其发展，可能会火烧连营，其后果将不堪设想。
实用新型内容本实用新型的目的，在于避免上述的不足，提供一种中性点非直接接地系统消弧消谐装置，以便能够更有效的消除单相间歇性电弧接地、限制单相接地过电压及谐振引起的过电压，对永久性的单相金属性接地或稳定电弧接地的接地电流进行转移。提高这类电网的运行可靠性。
本实用新型由单相高压开关、限压器、接地母排和微机控制器等组成。限压器由高能氧化锌阀片组成，其动作及残压值均要求低于正常相电压的峰值，使发生间歇性单相接地系统故障相的恢复电压上升到设定值时就不再上升，接地电弧因弧道上的恢复电压被限制在较低的水平，其在电流过零熄灭后将不再重燃，电弧自然熄灭，从而达到消弧的目的。限压器使用在三相母线上均接有单相高压开关，然后三相并联接到限压器上，限压器另一端接地。微机控制器是通过三相电压互感器提供的三相电压和开口三角电压的瞬时值的变化，判断电网的接地和谐振过电压，并判断接地相别，然后发出控制信号，使故障相高压开关接通限压器，对故障相的恢复电压进行限制，故障消除后，微机控制器解除控制信号，闭合的单相高压开关断开，系统恢复正常运行。
本实用新型经过长期实践和对各种电力事故现象的分析最后确定的技术方案是本实用新型包括接地母排、微机控制器、单相高压开关和限压器，其特征在于在三相母线与地之间，装有单相高压开关、限压器，电网发生间歇性电弧接地时，所述限压器接到接地相上；电网发生永久性接地时，接地母排接到接地相上；电网谐振时，限压器短时接到电网中。
三相母线与地之间，装有四个高压开关、限压器和接地母排。在三相母线上，每相均接有单相高压开关，然后三相并联连接到限压器上，限压器另一端通过接地母排接地。限压器旁并联高压开关。限压器为高能压氧化锌压敏电阻阀片，其动作与残压值均低于正常相电压的峰值。
当电网发生永久性的单相接地时，不论其是持续电弧接地还是所谓的“金属性”接地，其都存在着一定的电阻，这时本实用新型都将发生接地的故障相母线通过接地母排直接接地，使之变成真正的金属接地，迫使接地电流通过接地母排，因而这时故障点的接地电流变为0，即将接地电流由事故现场转移到接地母排上，避免在接地点因接地电流的持续燃烧而将事故进一步扩大。从而大大延长持续供电时间，提高系统运行的稳定性和安全性。
如果系统产生谐振过电压，微机控制器发出指令，短时闭合任意一相单相高压开关，将限压器短时投入到系统中，因限压器的动作及残压值比系统相电压低，改变了系统零序回路参数，使系统脱离谐振状态而消谐；同时由于限压器的限压作用，将谐振过电压的危害降到最低。
本实用新型具有以下效果1、体积小、成本低、结构简单、安装维护方便；2、能够有效的消除间歇性弧光接地故障，抑制间歇性弧光接地过电压和谐振过电压，同时具有可靠转移永久性接地电流的功能。
3、消弧与系统电容电流大小及运行方式无关，选型方便；
4、利于系统的远景规划；5、大大延长系统带故障运行时间，提高系统供电的可靠性。
附图为本实用新型结构示意图具体实施方式
参见附图，其中A、B、C为三相母线，1、2、3、4为四个高压开关触头，5为限压器，6为接地母排，7为电压互感器，其为微机控制器8提供三相电压Ua、Ub、Uc和开口三角电压Uo，8为微机控制器，其输出四个控制线J1、J2、J3、J4分别控制1、2、3、4四个高压开关，图中三相母线接出端均串有熔断器，属于常规用法，未标号。
本实用新型在母线上装有四个单相高压开关1、2、3、4和一个限压器5，单相高压开关1、2、3的上端与电网母线连接，另一端并联后连接到限压器5上，限压器5通过接地母排6接地，限压器5旁并联地高压开关4。
本实用新型的微机控制器8是以单片机为主的硬件和软件组成，它通过电压互感器7完成对系统的实时监控。微机控制器8根据电压互感器7提供的三相电压Ua、Ub、Uc和开口三角电压Uo的瞬时值的变化，判断系统有无接地或谐振过电压发生，该技术属已有技术，并根据接地和过电压的性质，发出相应的指令。若电网系统发生了间歇性电弧接地，并产生接地过电压，微机控制器8首先判定接地的相别，同时发出指令闭合接地相单相高压开关(如是A相发生接地，则合3；如是B相发生接地，则合2；如是C相发生接地，则合1)，将限压器5迅速投入到故障相中，对故障相的恢复电压进行限制，从而实现消弧的目的，在接地故障消失后，闭合的单相高压开关断开，系统恢复正常。同时由于限压器5的作用，有效地限制了系统的弧光接地过电压。
如果电网系统发生的是永久性接地故障，微机控制器8则首先判断接地相，同时发出指令，闭合接地相单相高压开关(如是A相发生接地，则合3；如是B相发生接地，则合2；如是C相发生接地，则合1)和相高压开关4，将系统的接地变成可靠的金属性接地，直到系统故障被解除为止，一方面使接地点的接地电流变为零(接地电流被转移到本实用新型装置内)，避免因接地电流的持续燃烧将故障进一步扩大的危险，大大延长了带故障运行的时间，另一方面因接地相为稳定的金属性接地，系统不会产生很高的接地过电压。
如果电网系统产生了谐振过电压，微机控制器8发出指令，短时闭合任意一相高压开关，将限压器5投入到系统中，因限压器的动作和残压值比系统相电压低，改变了系统零序回路参数，使系统脱离谐振状态而消谐；同时由于限压器的作用，将谐振过电压的危害降到最低。
权利要求1.一种三相电力电网单相接地及谐振过电压保护装置，包括接地母排、单相高压开关、微机控制器和限压器，其特征在于在三相母线与地之间，装有设置单相高压开关和限压器，电网发生间歇性电弧接地时，所述限压器接到接地相上；电网发生永久性接地时，接地母排接到接地相上；电网谐振时，限压器短时接到电网中。
2.根据权利要求1所述的单相接地及谐振保护装置，其特征在于在三相母线与地之间，装有四个高压开关和限压器。
3.根据权利要求1所述的单相接地及谐振保护装置，其特征在于三相母线上，每相均接有高压开关，然后三相并联连接到限压器上，限压器另一端通过接地母排接地。
4.根据权利要求1所述的单相接地及谐振保护装置，其特征在于所述的限压器旁并联高压开关。
5.根据权利要求1所述的单相接地及谐振保护装置，其特征在于限压器为氧化锌压敏电阻阀片。
专利摘要本实用新型涉及电力电网的安全保护装置，特别涉及一种单相接地及谐振保护装置，适用于3～35kV中性点非有效接地系统。其特征在于设置单相高压开关、接地母排和限压器，所述单相高压开关和限压器在发生间歇性弧光接地时将限压器接故障相，单相高压开关和接地母排在发生永久性接地时将故障相直接接地，从而实现单相接地保护，谐振时限压器和任意一个单相高压开关接系统母线进行消谐。从而提高电网的运行可靠性。
文档编号H02H3/16GK2612130SQ03220049
公开日2004年4月14日 申请日期2003年2月22日 优先权日2003年2月22日
发明者郭道林 申请人:郭道林