一种配电网智能接地保护装置的制作方法

本实用新型涉及配电网技术领域，具体为一种配电网智能接地保护装置。

背景技术：

在我国电力系统中压配电网(3kV～66kv)主要采用中性点不直接接地的小电流接地方式。据统计配电网故障百分之八十以上是单相接地故障,为了提高供电可靠性，规程规定可带单相接地运行1-2小时。近年来随着电网的飞速发展，电网的容量和规模急剧扩大，配电线路逐步实现电缆化，系统电容电急剧增加、特别是近几年大规模城市电网改造，电缆线路逐步代替架空线路，电网结构大大加强；系统接地电容电流快速增加。由于系统接地电流增大，接地电弧不易熄灭，电弧的发展可引起相间短路，造成电缆“放炮”，开关柜爆炸。接地电弧产生间歇性弧光过电压，引发次生设备异常，电磁式电压互感器铁心饱和引起谐振过电压等，造成烧保险、避雷器，PT的爆炸、线路的跳闸等事故发生。同时单相接地故障特别是高阻接地，现有设备选线定位准确率低，给处理事故，提高供电可靠性带来困难。如果因人畜触电而发生单相接地故障时，由于线路不会快速停电，人畜将无法得到有效保护，后果就是触电时间延长，造成重大伤害事故。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种配电网智能接地保护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种配电网智能接地保护装置，包括接地柜和控制屏，所述控制屏安装在接地柜上，所述接地柜内安装有间隔断路器、单相接地断路器、低励磁阻抗变压器、零序电流互感器，所述控制屏上安装单相接地选相控制单元、接地选线单元，所述间隔断路器连接母线，所述间隔断路器依次串联连接单相接地断路器、低励磁阻抗变压器，所述低励磁阻抗变压器连接主接地网。

优选的，所述母线上分别连接第一断路器、第二断路器、第三断路器一端，所述第一断路器另一端通过宽频电压传感器接地，所述第二断路器另一端连接第一开关一端，所述第一开关另一端连接第二开关一端，所述第二开关两端并联电阻并接地，所述第三断路器另一端连接接地变压器，所述接地变压器连接可控硅整流器，所述可控硅整流器连接零序电流互感器并接地。

优选的，所述母线还连接接地电容，所述接地电容接地，所述母线上还安装母线保护器。

优选的，所述宽频电压传感器还连接暂态电压录波器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用以降低故障相对地电压的方式实现熄灭单相接地故障电弧；以将故障相、人体、大地三者强迫等电位的方式实现对人身感电保护；以稳态保护接地方式限制间歇性接地过电压；以零序电压模角比较的稳态选相方法和相电压斜率比较的间歇性接地选相的方法进行选相；以保护接地前后零序电流转移特征方程的选线方法准确选择接地线路；以低阻抗变压器二次线圈注入信号方法进行单相接地保护状态下的故障定位和自动复归。理想解决了现有配电网单相接地故障消弧、抑制过电压、人身感电保护、接地选相、选线、测距、故障定位等问题。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种配电网智能接地保护装置，包括接地柜1和控制屏2，所述控制屏2安装在接地柜1上，所述接地柜1内安装有间隔断路器3、单相接地断路器4、低励磁阻抗变压器5、零序电流互感器6，所述控制屏2上安装单相接地选相控制单元7、接地选线单元8，所述间隔断路器3连接母线9，所述间隔断路器3依次串联连接单相接地断路器4、低励磁阻抗变压器5，所述低励磁阻抗变压器5连接主接地网10。

本实用新型中，母线9上分别连接第一断路器11、第二断路器12、第三断路器13一端，所述第一断路器11另一端通过宽频电压传感器14接地，所述第二断路器12另一端连接第一开关15一端，所述第一开关15另一端连接第二开关16一端，所述第二开关16两端并联电阻17并接地，所述第三断路器13另一端连接接地变压器18，所述接地变压器18连接可控硅整流器19，所述可控硅整流器19连接零序电流互感器6并接地。母线9还连接接地电容20，所述接地电容20接地，所述母线9上还安装母线保护器21；宽频电压传感器14还连接暂态电压录波器22。

工作原理：当系统发生单相故障时，接地回路电容电流方向从接地故障点流向母线；非接地回路零序电流方向从母线向线路流动，并且接地回路零序电流为非接地回路零序电流之和。装置采集系统相、线电压和零序电压；关键算法采用增量式零序电压模角比较方法准确判断接地相别。

接地故障相的单相真空断路器自动合闸，利用并联分流的原理，系统电容电流从装置接地点流回母线，转移了故障点电流，实现了消弧、降低人身感电风险；采用装置动作前后零序电流变化量最大的选线方法，实现了准确选线；

在断路器合闸后，利用故障点与低励磁阻抗变压器构成的回路，通过低励磁阻抗变压器二次线圈注入双频率的特征信号，因为接地阻抗的存在故障回路的阻抗与频率不成比例关系，非故障回路的阻抗与频率成比例关系，利用这一判据，使分界断路器自动跳闸隔离故障；使用手持信号接收器或故障指示器进行故障定位；通过计算接地阻抗变化，判断故障是否消失，实现故障自动复归功能。

本实用新型具有良好熄灭接地电弧的功能：由于采用的是接地转移的灭弧方法，而且接地转移回路直接与变电所接地网相连，回路电阻很小，装置动作后，接地故障相对地电压强迫对地等电位(残压很低)，与消弧线圈相比，该装置可以完全熄灭接地故障电弧，又能减少接地故障电弧引发相间故障的几率，提高了供电可靠性。

本实用新型对人身触电有良好的保护功能：采用的是接地转移、分流人体电流的保护方法，而且装置动作速度快(80ms内完成)，大大缩短人体的触电时间，不仅对感电人员起保护作用，而且又不会终止对用户的供电。

本实用新型具有对间歇性接地过电压的保护功能：间歇性接地，它是一种瞬时接地连续发生现象。是一个接地、消失、再接地的变化过程，会产生很高过电压。本装置可把它变成一种稳态接地，不再产生接地、消失、再接地的变化过程，从而遏制间歇性接地和过电压的发生。

本实用新型能够准确、快速判断接地故障相别：当系统发生金属性或经接地电阻接地时，零序电压幅值和相位会按照一定轨迹变化，我们采用零序电压与线电压模角比较方法准确判断接地相别；理论计算轨迹与实际采样计算轨迹实现了装置动作的100％准确性。同时采用电压斜率变化方法，对间歇性接地实现准确判别。

本实用新型能够准确选择接地线路：小接地电流系统接地选线由于受信号幅值较小，零序电流变化不明显等因素影响，特别是加装消弧线圈以后，选线更加困难。装置采用独有的零序电流最大变化量选线原理，通过故障时刻装置动作前后各线路零序电流的变化,创新了一种特征方程方法进行选线，准确选择故障接地线路。

在装置进行有效保护状态下，本实用新型通过低励磁阻抗变压器向系统注入特征信号，保护控制单元根据反馈信号，计算接地阻抗。当装置判断系统接地阻抗恢复至正常水平，保护控制单元控制单相断路器单相接地故障保护自动复归。低励磁阻抗变压器接地装置可与小电阻接地方式并列运行；与小电阻接地方式并列运行，可解决瞬时故障不跳闸，高阻接地有保护，解决了中性点不接地系统全部问题(主要解决以下问题：飞弧、选线、故障定位、故障隔离、降低人身触电风险、间歇接地过电压)；低励磁阻抗变压器接地装置可与消弧线圈并列运行；该装置与消弧线圈并列运行，解决剩余电流不能熄弧、间歇接地过电压的保护等问题。同时对不接地系统带来的六个问题都可以解决。特别是选线方法：采用双频信号注入，非故障回路阻抗变化与频率变化成正比，故障回路阻抗变化与频率变化不成正比。

当发生单相接地故障时，故障相自动经低励磁阻抗变压器接地，同时注入双频率的特征信号，非接地回路的阻抗与频率变化成比例关系，接地回路的阻抗因为有接地阻抗的存在与频率变化不成比例关系，因此分界断路器、故障指示器、FTU、DTU等设备采用该原理可实现单相接地故障的定位与隔离。低励磁阻抗变压器是一个电压源，每个回路信号强度不受其它回路影响，与通过PT注入信号方式是有区别的。

综上所述，本实用新型采用以降低故障相对地电压的方式实现熄灭单相接地故障电弧；以将故障相、人体、大地三者强迫等电位的方式实现对人身感电保护；以稳态保护接地方式限制间歇性接地过电压；以零序电压模角比较的稳态选相方法和相电压斜率比较的间歇性接地选相的方法进行选相；以保护接地前后零序电流转移特征方程的选线方法准确选择接地线路；以低阻抗变压器二次线圈注入信号方法进行单相接地保护状态下的故障定位和自动复归。理想解决了现有配电网单相接地故障消弧、抑制过电压、人身感电保护、接地选相、选线、测距、故障定位等问题。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。