自动切换接地方式成套装置及其自动切换接地方法与流程

本发明属于供电设备技术领域，尤其是涉及一种自动切换接地方式成套装置及其自动切换接地方法。

背景技术：

目前中国6kv～35kv配电网大多数采用小电流接地方式和中性点不接地方式，即中性点非有效接地方式和中性点不接地方式。随着城市建设步伐的加快，城市框架不断的拉大，城市中压电网规模也随之增大，再加上近几年电力电缆线路的大量采用，中压电网系统的电容电流水平急剧增加，这给电网的运行带来了一些问题。单相接地引起中压电网的故障和异常，具有多发性、屏蔽性、广泛性、不可预见性及多样性等特点，应予以高度重视，找出原因及制定措施加以解决。中压配网的中性点接地方式主要有几种，采用小电阻接地、消弧线圈接地、不接地。该几种接地方式都有自身的优点和缺点，例如，消弧线圈接地存在调节不变，智能化低等问题。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种消弧线圈装置及其消弧方法[申请号：201510732831.2]，其中消弧线圈装置包括消弧线圈，消弧线圈的一端接地，另一端与一开关模块的一端电连接，开关模块的另一端为输出端；还包括并接电阻，并接电的一端接地，另一端与并接投入开关的一端连接，并接投入开关的另一端与输出端连接。本发明投入使用时，将输出端与电网的中性点接在一起。电网发生单相接地时，开关模块在电网电容电流的增大时，快速的将消弧线圈与中性点连接在一起，快速的去减弱电网的不对称电压。在消弧线圈接入一段时间后，当电网中零序电压不为零时，并接投入开关闭合将并接电阻与中性点连在一起，去消除零序电压。

上述方案在一定程度上解决了现有中性点接地方式调节不便的问题，但是该方案依然存在着：接地方式单一，无法根据电网运行情况选择使用多种接地方式的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构简单合理，多种接地方式组合的自动切换接地方式成套装置。

本发明的另一个目的是针对上述问题，提供一种操作简单，自动化程度高的自动切换接地方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本自动切换接地方式成套装置，包括控制器，其特征在于，所述的控制器分别并联接有电阻器接地结构、间隙接地结构、直接接地结构以及消弧线圈接地结构，所述的电阻器接地结构包括由小电阻和真空接触器串联而成的可控小电阻，所述的直接接地结构包括用于控制电网中性点直接接地的隔离开关，所述的隔离开关连接有与控制器相连且用于实现隔离开关的合分闸的电动操作机构。

在上述的自动切换接地方式成套装置中，所述的消弧线圈接地结构包括调匝式消弧线圈，所述的调匝式消弧线圈上分别设有若干分接头，且每一个分接头对应不同的匝数，且每一个分接头上均设有能实现有载切换档位从而改变电感电流的有载电动开关。

在上述的自动切换接地方式成套装置中，所述的小电阻由不锈钢合金制成，且所述的小电阻与控制器相连。

在上述的自动切换接地方式成套装置中，所述的间隙接地结构包括与控制器并联接的放电间隙，所述的放电间隙的间隙回路上串联有至少一个真空接触器，且所述的控制器与真空接触器相连，所述的真空接触器均与避雷器相连。

在上述的自动切换接地方式成套装置中，所述的调匝式消弧线圈上依次连接有若干并联电阻，且所述的并联电阻连接有可控硅组件。

在上述的自动切换接地方式成套装置中，所述的调匝式消弧线圈与电压互感器相连，所述的电压互感器通过隔离开关与一次连接排相连，且所述的一次连接排与接地变压器相连。

在上述的自动切换接地方式成套装置中，所述的放电间隙通过电阻器和电流互感器相连。

在上述的自动切换接地方式成套装置中，所述的调匝式消弧线圈上的分接头的数量为5-25个。

上述的自动切换接地方式成套装置的自动切换接地方法如下所述：本自动切换接地方法，其特征在于，本方法包括：

a、消弧线圈和小电阻合一接地方式：当配电网发生接地故障时，通过消弧线圈接地结构和电阻器接地结构合成一套装置检测电网电容电流值来测算出需要补偿的电感电流，控制消弧线圈输出补偿电流；

b、用间隙接地和直接接地合一接地方式：间隙接地结构和直接接地结构属于大电流接地系统，通过中性点直接接地，发生单相接地故障时，接地短路电流很大，使断路器跳闸切除故障。

与现有的技术相比，本自动切换接地方式成套装置及其自动切换接地方法的优点在于：结构简单，采用了消弧线圈接地、小电阻接地与不接地方式合一的一种接地方式，供用户根据电网运行情况选择使用。使用小电阻与消弧线圈、隔离开关、间隙一次侧并联，通过控制器控制消弧线圈的调档、小电阻的投切和隔离开关的分合来实现几种接地方式的选择。

附图说明

图1为本发明提供的结构示意图。

图2为本发明提供的另一个视角的结构示意图。

图3为本发明提供的原理框图。

图中，控制器1、电阻器接地结构2、小电阻21、真空接触器22、间隙接地结构3、放电间隙31、避雷器32、直接接地结构4、隔离开关41、电动操作机构42、消弧线圈接地结构5、调匝式消弧线圈51、分接头52、有载电动开关53、并联电阻6、可控硅组件7、电压互感器8、一次连接排81、电阻器9、电流互感器91。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1-3所示，本自动切换接地方式成套装置，包括控制器1，控制器1分别并联接有电阻器接地结构2、间隙接地结构3、直接接地结构4以及消弧线圈接地结构5，电阻器接地结构2包括由小电阻21和真空接触器22串联而成的可控小电阻，直接接地结构4包括用于控制电网中性点直接接地的隔离开关41，隔离开关41连接有与控制器1相连且用于实现隔离开关41的合分闸的电动操作机构42，本设计主要采用了消弧线圈接地、小电阻接地与不接地方式合一的一种接地方式，供用户根据电网运行情况选择使用。使用小电阻与消弧线圈、隔离开关、间隙一次侧并联，通过控制器控制消弧线圈的调档、小电阻的投切和隔离开关的分合来实现几种接地方式的选择。

其中，这里的消弧线圈接地结构5包括调匝式消弧线圈51，调匝式消弧线圈51上分别设有若干分接头52，且每一个分接头52对应不同的匝数，且每一个分接头52上均设有能实现有载切换档位从而改变电感电流的有载电动开关53，消弧线圈接地就是通过在系统中性点接入消弧线圈，当系统发生单相接地时提供感性电流，用以补偿由于系统存在电容而在故障点引起的容性接地电流，使系统的故障接地电流达到最小。系统单相接地故障还可以运行2小时，所以变压器中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性较高，不容易停电。还可以配置小电流选线装置，当发生单相接地故障时，可以在短时间内跳开故障线路。

其中，这里的电阻接地就是通过在系统中性点接入电阻器，发生单相接地时，故障线路会产生一个较大的故障电流，配置零序过流保护具有良好的灵敏度，可以迅速切除接地线路，但必须在10s内必须切除故障电网，不要会烧毁电阻器。单系统发生单相故障时，无论是永久还是瞬时性的，均作用于跳闸，故线路跳闸次数较多，严重影响用户的正常供电，使其供电的可靠性下降，优选地，这里的小电阻21由不锈钢合金制成，且小电阻21与控制器1相连。

优选地，这里的间隙接地结构3包括与控制器1并联接的放电间隙31，放电间隙31的间隙回路上串联有至少一个真空接触器22，且控制器1与真空接触器22相连，真空接触器22均与避雷器32相连，这里的调匝式消弧线圈51上依次连接有若干并联电阻6，且并联电阻6连接有可控硅组件7，调匝式消弧线圈51与电压互感器8相连，电压互感器8通过隔离开关41与一次连接排81相连，且一次连接排81与接地变压器82相连，放电间隙31通过电阻器9和电流互感器91相连。

进一步地，这里的接地变压器：对于10kv配电网，因变压器绕组为△，需要用接地变压器制造中性点。为降低零序阻抗，接地变压器采用z形接线，应根据需要可带适当的二次容量以代替站用变。消弧线圈实际上是一种单相的铁心电抗器，通过改变绕组的线圈匝数来改变电感，电感量与匝数的平方成正比。因此，调匝式消弧线圈51上的分接头52的数量为5-25个，对应不同的匝数，用有载电动开关来调节分接头，可实现有载切换档位，从而改变电感电流。由控制屏输出控制信号来驱动有载开关调节消弧线圈补偿电容电流的大小。并联的间隙，在间隙回路串联了一个真空接触器，由控制器来控制接触器的投切来实现间隙回路的使用。

本自动切换接地方法，包括：a、消弧线圈和小电阻合一接地方式：当配电网发生接地故障时，通过消弧线圈接地结构5和电阻器接地结构2合成一套装置检测电网电容电流值来测算出需要补偿的电感电流，控制消弧线圈输出补偿电流；一般瞬时性接地故障由电感电流补偿后，电弧熄灭，接地故障自动消除，则成套装置自动退出补偿状态，系统恢复正常运行，从而避免了出现小电阻接地方式中一有故障立刻跳闸使得线路跳闸率高的情况。对于消弧线圈补偿10s后线路接地故障仍然存在的，则该系统可认为发生了永久性接地故障，成套装置会自动闭合真空接触器投入小电阻，此时故障电流较大，可通过零序电流保护动作，靠开关跳闸切除进线。投入小电阻后，控制可控消弧线圈退出补偿，故障线路切除后，系统恢复正常运行，接地成套装置自动闭合高压开关退出小电阻，电阻的投入实现了准确快速隔离故障，避免了故障扩大化。这种接地成套装置对于配电网单相接地故障的综合处理方式，对于瞬时性线路接地故障由可控消弧线圈输出补偿，使得接地电弧能够快速熄灭，解决了小电阻接地中跳闸率高的缺点，是对目前小电阻接地方式的重大改进。

b、用间隙接地和直接接地合一接地方式：间隙接地结构3和直接接地结构4属于大电流接地系统，通过中性点直接接地，发生单相接地故障时，接地短路电流很大，使断路器跳闸切除故障，要使用间隙接地和直接接地装置时，由控制器输出信号控制开关投切。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了控制器1、电阻器接地结构2、小电阻21、真空接触器22、间隙接地结构3、放电间隙31、避雷器32、直接接地结构4、隔离开关41、电动操作机构42、消弧线圈接地结构5、调匝式消弧线圈51、分接头52、有载电动开关53、并联电阻6、可控硅组件7、电压互感器8、一次连接排81、电阻器9、电流互感器91等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。