专利名称：一种多绕组可调电抗器及其单相接地故障切除方法
技术领域：
本发明涉及一种单相接地故障切除方法，主要是通过在系统中性点与地之间设置一种多绕组可调电抗器和可控小电阻来切除接地故障。
背景技术：
单相接地故障是配电网中最主要的线路故障形式，线路发生单相接地故障后，可能产生几倍于正常电压的谐振过电压，危及变电设备的绝缘，严重者使变电设备绝缘击穿， 引发人员伤亡。严重的单相接地故障，可能破坏区域电网系统稳定，在查找故障点和消除故障中，将造成长时间、大面积停电，对供电可靠性产生较大影响。电力系统按中性点接地方式不同可分为中性点直接接地系统、中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统三种，中性点直接接地系统称为大电流接地系统，中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统，通常称为小电流接地系统。当配电网发生单相接地故障时，处理方法因系统中性点接地方式而不同。系统中性点不接地方式，仅适用于电流很小的电网。当系统发生单相接地故障时， 接地电容电流在故障点流过，系统接地电容电流较大时，在故障点形成的电弧往往不能自行熄灭，给系统带来很大的危害。中性点经小电阻接地方式，当系统发生单相接地故障时， 接地故障点流过较大电流，依靠快速继电保护和开关装置可瞬间跳开故障线路，其缺点在于对瞬时性接地和永久性接地故障无区分，跳闸率高。系统中性点接消弧线圈接地方式，当发生故障时，在故障点，消弧线圈的电感电流和接地电容相补偿，使接地电流减少，接地电弧自行熄灭。缺点在于，由于故障线路零序电流幅值小，隔离接地线路困难，查找接地线路难度大。
发明内容
针对上述方式的不足，本发明提出了一种单相接地故障切除方法，可控电抗器、小电阻接地一体化技术，在小电阻接地基础上，接入多绕组可调电抗器，保持了小电阻接地方式所具有的隔离故障快，准确性高的优点，借鉴谐振接地中消弧线圈技术优点，使该技术方案具备了能有效补偿瞬时接地故障，大大降低线路跳闸率的特点。本发明利用可调电抗器、可控小电阻来实现接地故障切除，主要组成部件如下接地变压器，在配电网中，变压器绕组为三角形接法，需要用接地变压器来制造中性点。为降低零序阻抗，接地变压器一般采用Z形接线。可调电抗器，该可调电抗器是本发明的核心部件，通过连续多级调节电抗大小，输出系统需要的补偿电流。可控小电阻，由传统小电阻和高压开关(高压接触器)串联而成。本发明的技术方案是，系统利用接地变压器，同时与可调电抗器和可控小电阻相连，制造中性点。本发明利用的可调电抗器采用多绕组结构，可实现10-19级连续可调，调节范围大，精度高，最大可调电流可达25000安培，能实现较大电流控制。电抗器铁芯采用多段铁饼结构，铁饼间采用高漏磁绝缘材料，并用紫铜带将各个饼及上下铁轭连接可靠接地。结构简单，体积较小，能满足运行于柜内安装。并设有温度控制绕组，能准确判断短路电流的大通过该可调电抗器的连续多级调节，输出合适的补偿电流补偿接地电容，实现配电线路接地部分的消弧，从而达到切除故障的作用。可控小电阻与高压开关相连，在系统电抗器输出补偿电流后较长时间故障仍存在的情况下，高压开关闭合接入小电阻，触发馈线保护，从而切除接地故障。本发明的有益效果在于，采用可调电抗器、可控小电阻接地一体化技术，可实现配电网中性点的理想运行方式对瞬时性接地故障进行快速补偿后自行消失，无需跳闸，解决了小电阻接地线路中跳闸率高的缺点；而对永久性的接地故障则通过线路保护快速跳闸， 隔离故障防止扩大为相间短路。
图1本发明多绕组可调电抗器接线原理图。图2可调电抗器、小电阻一体化系统接线3单相接地故障处理过程
具体实施例方式参照图1本发明采用的多绕组可调电抗器线圈为多绕组结构，可实现10-19级连续可调，图1中给出了 10级连续可调的绕组，由Kl到KlO电抗值逐渐减小，每级对应准确的电抗值，即不同的短路电流值，最大可达25000安培。该电抗器线圈根据不同的短路电流的大小，绕制时采用不同截面大小的导线，并采用不同的绕制方法，绕制层数及结构，每组线圈对应相应的短路电流值。参照图2，一体化系统采用接地变压器和配电网相连，创造中性点，并由中性点分别经可调电抗器和可控小电阻接地。对配电网单相接地故障的处理过程如图3所示。当配电网发生接地故障时，可控电抗器、小电阻接地装置根据已测量的电网电容电流值计算出需要补偿的电感电流，通过可调电抗器，改变电抗值，输出系统合适的补偿电流，补偿接地电容，进行故障点的消弧。一般瞬时性接地故障由电感电流补偿后，接地电流减小，电弧熄灭接地故障自动消除，系统自动退出补偿状态恢复正常运行，从而避免了出现小电阻接地方式中一有故障立即跳间使得线路跳闸率高的情况。对于可调电抗器输出补偿电流后较长时间接地故障仍然存在的情况，可认为系统发生了永久性接地故障，一般需停电处理。此时处理过程是当接地持续时间较长后自动闭合高压开关投入小电阻，使馈线保护动作，靠开关跳闸切除故障线路。投入小电阻后，可控电抗器自动退出补偿，当故障线路隔离后，系统恢复正常运行，一体化装置自动断开退出电阻。电阻的投入实现了准确快速隔离故障线路，避免了故障扩大化。
权利要求
1.一种单相接地故障切除方法，其特征在于，所采用的技术方案包括以下内容 本发明通过一种可调电抗器、可调小电阻一体化装置实现配电线路的接地故障切除，该装置包括接地变压器，可调电抗器，可控小电阻三部分，利用接地变压器创造出中性点， 可调变压器和可控小电阻分别于接地变压器相连。可调变压器通过调节电抗，输出系统合适的补偿电流。可控小电阻在接入线路时，触发线路馈线保护动作，切除接地故障。
2.根据权利1要求所述的接地变压器，其特征在于，采用Z形接线，降低零序阻抗，并根据需要可带适当的二次容量以代替站用变。
3.根据权利1要求所述的可调电抗器，其特征在于，所述的电抗器线圈为多绕组结构， 每个绕组根据短路电流的大小，选用不同的导线截面和绕制层数及结构，每组绕组对应于一个准确的短路故障电流，可调阻抗精度高，并能实现连续平滑可调。
4.根据权利3要求所述的可调电抗器，其特征在于，所述电抗器可实现多级连续可调， 可调范围大，最大电流达25000安培，可实现较大电流控制。
5.根据权利1要求所述可调电抗器，其特征在于，可通过调节电抗值的大小，为系统输出合适的补偿电流，补偿接地电容，实现接地点消弧。
6.根据权利1要求所述的可控小电阻，其特征在于，采用小电阻与高压开关相连，在线路发生永久性接地故障时，高压开关闭合，接入小电阻，使线路馈线保护动作，通过跳闸来切除故障。
7.根据权利1要求所述故障切除方法，对应两种切除情况，在线路发生瞬时接地故障时，通过可调电抗器输出合适的补偿电流，达到消弧目的，实现故障点切除；在线路发生永久性的接地故障时，系统接入可控小电阻，触发馈电保护动作，实现跳闸保护。
全文摘要
本发明公开了一种单相接地故障切除方法，主要是一种可调电抗器、可控小电阻一体化装置，该装置包括接地变压器、可调电抗器、可控小电阻。其中接地变压器采用Z形接线，创造中性点，降低线路零序阻抗。可调电抗器采用多绕组结构，选用不同的导线截面和绕制层数及结构，实现多级连续平滑可调，可调范围大，并能实现较大电流控制，为系统输出合适的补偿电流，补偿接地电容，实现接地点消弧。可控小电阻采用小电阻和高压开关相连，接入系统触发电路馈线保护动作，实现跳闸，切除接地故障。
文档编号H02H7/26GK102545171SQ20111043353
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者印德林, 夏方明, 廖志凌, 徐斌, 徐锡舟, 李 杰, 洪振兴, 赵晓明 申请人:江苏宏安变压器有限公司