一种消弧柜及小电流接地系统的制作方法

本申请涉及电力设备技术领域，更具体地说，涉及一种消弧柜及小电流接地系统。

背景技术：

目前我国10kv等中压配电网中，为了提高电力系统的供电可靠性，大多数配电网均为小电流接地系统，小电流接地系统是指中性点不接地或经过消弧线圈和高阻抗接地的三相系统，又称中性点间接接地系统。当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以这种系统被称为"小电流接地系统"。

在小电流接地系统中，当高压侧发生单相可靠接地故障时，只是高压侧故障相电压为0v,对应低压侧在相线上会产生较低的感应电压，导致接在此相线的单相电气设备均不能正常工作。这时与高压侧或低压侧有电气连接的三相设备及对应低压侧的另外两相所连接的单相电气设备仍可运行2小时，同时绝缘监察装置告警，保证运行人员可以有充裕的时间处理故障，进而保证供电尽可能不间断。若经2小时后，单相接地故障不消失，系统认为接地故障是永久性故障，为避免由于单相接地故障发展成为两相接地短路或相间短路故障，继电保护会动作于断路器跳闸，进行故障隔离。

但是架空绝缘导线、架空裸导线断线后搭在大地表面时，并非可靠性接地，同时导线端头与大地表面有很高的电压差，最终使强电经过导线端头处对大地表面放电，产生同期性的燃烧和熄灭电弧，光亮很强，温度很高，这种现象也称为弧光接地。并且在接地导线中产生了近3倍的正常运行时每相对地电容电流，进而产生的安培力(安培力f＝bilsinθ)使导线左右摆动并伴随着间歇性弧光放电，对周围人群和设备产生极大地危害，如果持续时间较长，将产生电力系统谐振，造成电力设备烧毁及扩大范围停电等安全事故。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本申请提供了一种消弧柜及小电流接地系统，以实现抑制单相接地故障点产生弧光放电，保证电力系统安全稳定运行的目的。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种消弧柜，应用于小电流接地系统，所述小电流接地系统包括与母线并联连接的总进线柜和多个馈线柜；所述消弧柜包括：投切装置和小电流接地选线装置；其中，

所述小电流接地选线装置的第一输入端与所述投切装置的采样输出端连接，所述小电流接地选线装置的第二输入端与所述总进线柜连接，所述小电流接地选线装置的第一输出端与所述投切装置的投切输入端连接；

所述投切装置的第一电压互感器用于采集母线的三相电压；

所述小电流接地选线装置，用于通过所述第一输入端对所述第一电压互感器组采集的三相电压进行绝缘监察采样，通过所述第二输入端对所述总进线柜的零序电流进行采样；和用于在所述三相电压中的任意一相电压超过第一预设值和/或所述零序电流超过第二预设值时，根据超过第一预设值的电压和/或超过所述第二预设值的零序电流，确定故障相及故障类型，并控制所述投切装置对与所述故障相对应的支路投切阻性负载。

可选的，所述消弧柜还包括：第一真空断路器、第一电流互感器组和馈线微机保护装置；其中，

所述第一真空断路器和第一电流互感器组串接于所述投切装置朝向所述母线一侧；

所述馈线微机保护装置的第一采样端与所述第一电流互感器组连接，所述馈线微机保护装置的第二采样端与所述投切装置的第一电压互感器连接，所述馈线微机保护装置的控制输出端与所述第一真空断路器连接；

所述馈线微机保护装置，用于通过所述第一采样端采样所述第一电流互感器组采集的三相电流，通过所述第二采样端采样所述第一电压互感器采集的三相电压，和用于根据所述第一电流互感器组采集的三相电流和所述第一电压互感器采集的三相电压，确定是否发生相间短路故障，并在发生相间短路故障时，控制所述第一真空断路器跳闸。

可选的，所述小电流接地选线装置控制所述投切装置对于所述故障相对应的支路投切阻性负载具体用于，向所述投切装置发送闭合指令，以使所述投切装置对于所述故障相对应的支路投切阻性负载；

所述小电流接地选线装置还用于，在当所述故障相对应的支路故障消除时，向所述投切装置发送断开指令，以使所述投切装置停止投切阻性负载。

可选的，所述投切装置包括：第一带电显示器、投切单元、电压互感器组、过电压保护器、一次消谐器和熔断器；其中，

所述第一带电显示器的一端与所述第一电流互感器组远离所述真空断路器的一端连接，另一端接地；

所述投切单元的一端与所述第一电流互感器组远离所述真空断路器的一端连接，另一端接地；所述投切单元包括三条投切支路，每条投切支路由依次串联的单相交流真空接触器、相电流互感器和电阻器构成；

所述熔断器一端与所述第一电流互感器组远离所述真空断路器的一端连接，另一端与所述电压互感器组连接；所述电压互感器组远离所述熔断器一组与所述一次消谐器连接；所述一次消谐器远离所述电压互感器组的一端接地；

所述过电压保护器的一端与所述第一电流互感器组远离所述真空断路器的一端连接，另一端接地；

所述单相交流真空接触器在接收到所述小电流接地选线装置的闭合指令时闭合，以向所述单向交流真空接触器所在投切支路投入容性负载，在接收到所述小电流接地选线装置的断开指令时断开。

一种小电流接地系统，包括：母线、与所述母线并联连接的总进线柜、消弧柜和多个馈线柜；

所述消弧柜为上述任一项所述的消弧柜。

可选的，所述总进线柜包括：第二真空断路器、第二电流互感器、第二带电显示器、第一避雷器和第一零序电流互感器；其中，

所述第二真空断路器的一端与所述母线连接，另一端与所述第二电流互感器连接；

所述第二带电显示器的一端与所述第二电流互感器远离所述第二真空断路器的一端连接，另一端接地；

所述第一避雷器的一端与所述第二电流互感器远离所述第二真空断路器的一端连接，另一端接地；

所述第一零序电流互感器的一端与所述第二电流互感器远离所述第二真空断路器的一端连接，另一端与所述消弧柜的小电流接地选线装置的第二输入端连接。

可选的，所述馈线柜包括：第三真空断路器、第三电流互感器、第三带电显示器、接地开关、第二避雷器和第二零序电流互感器；其中，

所述第三真空断路器的一端与所述母线连接，另一端与所述第三电流互感器连接；

所述第三带电显示器的一端与所述第三电流互感器远离所述第三真空断路器的一端连接，另一端接地；

所述第二避雷器的一端与所述第三电流互感器远离所述第三真空断路器的一端连接，另一端接地；

所述第二零序电流互感器的一端与所述第三电流互感器远离所述第三真空断路器的一端连接。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种消弧柜及小电流接地系统，其中，所述消弧柜具有投切装置和小电流接地选线装置，所述小电流接地选线装置，用于通过所述第一输入端对所述第一电压互感器组采集的三相电压进行绝缘监察采样，通过所述第二输入端对所述总进线柜的零序电流进行采样；和用于在所述三相电压中的任意一相电压超过第一预设值和/或所述零序电流超过第二预设值时，根据超过第一预设值的电压和/或超过所述第二预设值的零序电流，确定故障相及故障类型，并控制所述投切装置对与所述故障相对应的支路投切阻性负载，以在单相接地故障发生时，对故障相对应的支路投切阻性负载，使得接地电流变为阻容性接地电流，从而抑制电网过电压的幅值，实现抑制单相接地故障点产生弧光放电，保证电力系统安全稳定运行的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请的一个实施例提供的一种消弧柜及小电流接地系统的结构示意图；

图2为本申请的另一个实施例提供的一种消弧柜及小电流接地系统的结构示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的一种总进线柜的结构示意图；

图4为本申请的一个实施例提供的一种馈线柜的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种消弧柜，应用于小电流接地系统，所述小电流接地系统包括与母线40并联连接的总进线柜20和多个馈线柜30；所述消弧柜10包括：投切装置13和小电流接地选线装置14；其中，如图1所示，所述消弧柜10包括：投切装置13和小电流接地选线装置14；其中，

所述小电流接地选线装置14的第一输入端与所述投切装置13的采样输出端连接，所述小电流接地选线装置14的第二输入端与所述总进线柜20连接，所述小电流接地选线装置14的第一输出端与所述投切装置13的投切输入端连接；

所述投切装置13的第一电压互感器用于采集母线40的三相电压；

所述小电流接地选线装置14，用于通过所述第一输入端对所述第一电压互感器组采集的三相电压进行绝缘监察采样，通过所述第二输入端对所述总进线柜20的零序电流进行采样；和用于在所述三相电压中的任意一相电压超过第一预设值和/或所述零序电流超过第二预设值时，根据超过第一预设值的电压和/或超过所述第二预设值的零序电流，确定故障相及故障类型，并控制所述投切装置13对与所述故障相对应的支路投切阻性负载。

在本实施例中，所述消弧柜10具有投切装置13和小电流接地选线装置14，所述小电流接地选线装置14，用于通过所述第一输入端对所述第一电压互感器组采集的三相电压进行绝缘监察采样，通过所述第二输入端对所述总进线柜20的零序电流进行采样；和用于在所述三相电压中的任意一相电压超过第一预设值和/或所述零序电流超过第二预设值时，根据超过第一预设值的电压和/或超过所述第二预设值的零序电流，确定故障相及故障类型，并控制所述投切装置13对与所述故障相对应的支路投切阻性负载，以在单相接地故障发生时，对故障相对应的支路投切阻性负载，使得接地电流变为阻容性接地电流，从而抑制电网过电压的幅值，实现抑制单相接地故障点产生弧光放电，保证电力系统安全稳定运行的目的。

在本申请的一个可选实施例中，所述小电流接地选线装置还用于在确定故障相及故障类型之后，发出告警信息。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，仍然参考图1，所述消弧柜10还包括：第一真空断路器11、第一电流互感器组12和馈线微机保护装置15；其中，

所述第一真空断路器11和第一电流互感器组12串接于所述投切装置13朝向所述母线40一侧；

所述馈线微机保护装置15的第一采样端与所述第一电流互感器组12连接，所述馈线微机保护装置15的第二采样端与所述投切装置13的第一电压互感器连接，所述馈线微机保护装置15的控制输出端与所述第一真空断路器11连接；

所述馈线微机保护装置15，用于通过所述第一采样端采样所述第一电流互感器组12采集的三相电流，通过所述第二采样端采样所述第一电压互感器采集的三相电压，和用于根据所述第一电流互感器组12采集的三相电流和所述第一电压互感器采集的三相电压，确定是否发生相间短路故障，并在发生相间短路故障时，控制所述第一真空断路器11跳闸。

其中，可选的，所述小电流接地选线装置14的型号可以为hd-nsl200；所述第一真空断路器11可以为12kv真空断路器手车1250a31.5ka/4s弹簧机构；所述第一电流互感器组12包括三个分别用于测量三相电流的电流互感器，所述电流互感器的型号可以为lzzbj9-10400/510p2030va。

在本实施例中，所述馈线微机保护装置15配合第一真空断路器11和第一电流互感器组12可以实现对消弧柜10内设备是否发生相间等短路故障的监测，并在发生上述故障时动作于第一真空断路器11跳闸。

可选的，所述馈线微机保护装置15的型号可以为csc281。

可选的，所述小电流接地选线装置14控制所述投切装置13对于所述故障相对应的支路投切阻性负载具体用于，向所述投切装置13发送闭合指令，以使所述投切装置13对于所述故障相对应的支路投切阻性负载；

所述小电流接地选线装置14还用于，在当所述故障相对应的支路故障消除时，向所述投切装置13发送断开指令，以使所述投切装置13停止投切阻性负载。

所述闭合指令和所述断开指令可以分别是高电平指令或低电平指令，还可以是具有不同占空比的pwm波指令等。本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。

可选的，参考图2，所述投切装置13包括：第一带电显示器131、投切单元、电压互感器组137、过电压保护器136、一次消谐器138和熔断器135；其中，

所述第一带电显示器131的一端与所述第一电流互感器组12远离所述真空断路器的一端连接，另一端接地；

所述投切单元的一端与所述第一电流互感器组12远离所述真空断路器的一端连接，另一端接地；所述投切单元包括三条投切支路，每条投切支路由依次串联的单相交流真空接触器132、相电流互感器133和电阻器134构成；

所述熔断器135一端与所述第一电流互感器组12远离所述真空断路器的一端连接，另一端与所述电压互感器组137连接；所述电压互感器组137远离所述熔断器135一组与所述一次消谐器138连接；所述一次消谐器138远离所述电压互感器组137的一端接地；

所述过电压保护器136的一端与所述第一电流互感器组12远离所述真空断路器的一端连接，另一端接地；

所述单相交流真空接触器132在接收到所述小电流接地选线装置14的闭合指令时闭合，以向所述单向交流真空接触器所在投切支路投入容性负载，在接收到所述小电流接地选线装置14的断开指令时断开。

其中，可选的，所述第一带电显示器131的型号可以为dxn-12q；

所述电压互感器组137包括三个电压互感器，用以分别检测三相电压，所述电压互感器的型号可以为jdz10-10a10/√3/0.1/√3/0.1/3kv；

所述过电压保护器136的型号可以为tbp-12.7/35kv；

所述一次消谐器138的型号可以为lxq-10(强绝缘型)；

所述电阻器134的型号可以为10kv/100ω(不锈钢)；

所述熔断器135的型号可以为高压熔断器135xnp1-12/0.5a。

相应的，本申请实施例还提供了一种小电流接地系统，仍然参考图1，包括：母线40、与所述母线40并联连接的总进线柜20、消弧柜10和多个馈线柜30；

所述消弧柜10为上述任一实施例所述的消弧柜10。

可选的，参考图3，所述总进线柜20包括：第二真空断路器21、第二电流互感器22、第二带电显示器23、第一避雷器25和第一零序电流互感器24；其中，

所述第二真空断路器21的一端与所述母线40连接，另一端与所述第二电流互感器22连接；

所述第二带电显示器23的一端与所述第二电流互感器22远离所述第二真空断路器21的一端连接，另一端接地；

所述第一避雷器25的一端与所述第二电流互感器22远离所述第二真空断路器21的一端连接，另一端接地；

所述第一零序电流互感器24的一端与所述第二电流互感器22远离所述第二真空断路器21的一端连接，另一端与所述消弧柜10的小电流接地选线装置14的第二输入端连接。

其中，所述第二真空断路器21的型号可以为12kv真空断路器手车1250a31.5ka/4s弹簧机构；

所述第二电流互感器22的型号可以为lzzbj9-10600/50.2s/0.5/10p2030/30/30va。

所述第二带电显示器23的型号可以为dxn-12q。

所述第一避雷器25的型号可以为5wz-12/45kv。

所述第一零序电流互感器24可以为lxk-φ120100/510p52.5va。

所述第一零序电流互感器24用于对所述总进线柜20的零序电流进行采集，以使所述消弧柜10可以通过所述第一零序电流互感器24对总进线柜20的零序电流进行采样。

可选的，参考图4，所述馈线柜30包括：第三真空断路器31、第三电流互感器32、第三带电显示器33、接地开关36、第二避雷器35和第二零序电流互感器34；其中，

所述第三真空断路器31的一端与所述母线40连接，另一端与所述第三电流互感器32连接；

所述第三带电显示器33的一端与所述第三电流互感器32远离所述第三真空断路器31的一端连接，另一端接地；

所述第二避雷器35的一端与所述第三电流互感器32远离所述第三真空断路器31的一端连接，另一端接地；

所述第二零序电流互感器34的一端与所述第三电流互感器32远离所述第三真空断路器31的一端连接。

所述第三真空断路器31的型号可以为12kv真空断路器手车630a25ka/4s弹簧机构；

所述第三电流互感器32的型号可以为lzzbj9-10400/50.2s/0.5/10p2030/30/30va。

所述第三带电显示器33的型号可以为dxn-12t。

所述接地开关36的型号可以为jn15-12/25ka。

所述第二避雷器35的型号可以为5wz-12/45kv。

所述第二零序电流互感器34可以为lxk-φ120100/510p52.5va。

在所述小电流接地系统中，所述如图1所示，所述消弧柜10包括：投切装置13和小电流接地选线装置14；其中，

所述小电流接地选线装置14的第一输入端与所述投切装置13的采样输出端连接，所述小电流接地选线装置14的第二输入端与所述总进线柜20连接，所述小电流接地选线装置14的第一输出端与所述投切装置13的投切输入端连接；

所述投切装置13的第一电压互感器用于采集母线40的三相电压；

所述小电流接地选线装置14，用于通过所述第一输入端对所述第一电压互感器组采集的三相电压进行绝缘监察采样，通过所述第二输入端对所述总进线柜20的零序电流进行采样；和用于在所述三相电压中的任意一相电压超过第一预设值和/或所述零序电流超过第二预设值时，根据超过第一预设值的电压和/或超过所述第二预设值的零序电流，确定故障相及故障类型，并控制所述投切装置13对与所述故障相对应的支路投切阻性负载。

在本实施例中，所述消弧柜10具有投切装置13和小电流接地选线装置14，所述小电流接地选线装置14，用于通过所述第一输入端对所述第一电压互感器组采集的三相电压进行绝缘监察采样，通过所述第二输入端对所述总进线柜20的零序电流进行采样；和用于在所述三相电压中的任意一相电压超过第一预设值和/或所述零序电流超过第二预设值时，根据超过第一预设值的电压和/或超过所述第二预设值的零序电流，确定故障相及故障类型，并控制所述投切装置13对与所述故障相对应的支路投切阻性负载，以在单相接地故障发生时，对故障相对应的支路投切阻性负载，使得接地电流变为阻容性接地电流，从而抑制电网过电压的幅值，实现抑制单相接地故障点产生弧光放电，保证电力系统安全稳定运行的目的。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，仍然参考图1，所述消弧柜10还包括：第一真空断路器11、第一电流互感器组12和馈线微机保护装置15；其中，

所述第一真空断路器11和第一电流互感器组12串接于所述投切装置13朝向所述母线40一侧；

所述馈线微机保护装置15的第一采样端与所述第一电流互感器组12连接，所述馈线微机保护装置15的第二采样端与所述投切装置13的第一电压互感器连接，所述馈线微机保护装置15的控制输出端与所述第一真空断路器11连接；

所述馈线微机保护装置15，用于通过所述第一采样端采样所述第一电流互感器组12采集的三相电流，通过所述第二采样端采样所述第一电压互感器采集的三相电压，和用于根据所述第一电流互感器组12采集的三相电流和所述第一电压互感器采集的三相电压，确定是否发生相间短路故障，并在发生相间短路故障时，控制所述第一真空断路器11跳闸。

其中，可选的，所述小电流接地选线装置14的型号可以为hd-nsl200；所述第一真空断路器11可以为12kv真空断路器手车1250a31.5ka/4s弹簧机构；所述第一电流互感器组12包括三个分别用于测量三相电流的电流互感器，所述电流互感器的型号可以为lzzbj9-10400/510p2030va。

在本实施例中，所述馈线微机保护装置15配合第一真空断路器11和第一电流互感器组12可以实现对消弧柜10内设备是否发生相间等短路故障的监测，并在发生上述故障时动作于第一真空断路器11跳闸。

可选的，所述馈线微机保护装置15的型号可以为csc281。

可选的，所述小电流接地选线装置14控制所述投切装置13对于所述故障相对应的支路投切阻性负载具体用于，向所述投切装置13发送闭合指令，以使所述投切装置13对于所述故障相对应的支路投切阻性负载；

所述小电流接地选线装置14还用于，在当所述故障相对应的支路故障消除时，向所述投切装置13发送断开指令，以使所述投切装置13停止投切阻性负载。

所述闭合指令和所述断开指令可以分别是高电平指令或低电平指令，还可以是具有不同占空比的pwm波指令等。本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。

可选的，参考图2，所述投切装置13包括：第一带电显示器131、投切单元、电压互感器组137、过电压保护器136、一次消谐器138和熔断器135；其中，

所述第一带电显示器131的一端与所述第一电流互感器组12远离所述真空断路器的一端连接，另一端接地；

所述投切单元的一端与所述第一电流互感器组12远离所述真空断路器的一端连接，另一端接地；所述投切单元包括三条投切支路，每条投切支路由依次串联的单相交流真空接触器132、相电流互感器133和电阻器134构成；

所述熔断器135一端与所述第一电流互感器组12远离所述真空断路器的一端连接，另一端与所述电压互感器组137连接；所述电压互感器组137远离所述熔断器135一组与所述一次消谐器138连接；所述一次消谐器138远离所述电压互感器组137的一端接地；

所述过电压保护器136的一端与所述第一电流互感器组12远离所述真空断路器的一端连接，另一端接地；

所述单相交流真空接触器132在接收到所述小电流接地选线装置14的闭合指令时闭合，以向所述单向交流真空接触器所在投切支路投入容性负载，在接收到所述小电流接地选线装置14的断开指令时断开。

其中，可选的，所述第一带电显示器131的型号可以为dxn-12q；

所述电压互感器组137包括三个电压互感器，用以分别检测三相电压，所述电压互感器的型号可以为jdz10-10a10/√3/0.1/√3/0.1/3kv；

所述过电压保护器136的型号可以为tbp-12.7/35kv；

所述一次消谐器138的型号可以为lxq-10(强绝缘型)；

所述电阻器134的型号可以为10kv/100ω(不锈钢)；

所述熔断器135的型号可以为高压熔断器135xnp1-12/0.5a。

综上所述，本申请实施例提供了一种消弧柜及小电流接地系统，其中，所述消弧柜具有投切装置和小电流接地选线装置，所述小电流接地选线装置，用于通过所述第一输入端对所述第一电压互感器组采集的三相电压进行绝缘监察采样，通过所述第二输入端对所述总进线柜的零序电流进行采样；和用于在所述三相电压中的任意一相电压超过第一预设值和/或所述零序电流超过第二预设值时，根据超过第一预设值的电压和/或超过所述第二预设值的零序电流，确定故障相及故障类型，并控制所述投切装置对与所述故障相对应的支路投切阻性负载，以在单相接地故障发生时，对故障相对应的支路投切阻性负载，使得接地电流变为阻容性接地电流，从而抑制电网过电压的幅值，实现抑制单相接地故障点产生弧光放电，保证电力系统安全稳定运行的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。