专利名称：3-35kV中性点非有效接地系统快速消弧消谐及过电压保护装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及电力系统中使用的一种消弧消谐装置，更具体的说是用于 3~35kV中性点非有效接地系统快速消弧消谐及过电压保护装置。
背景技术：
随着国家经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，城乡电网不断扩大， 电缆线路不断增加，尤其是城市电网和工矿企业，大有电缆线路取代架空线路的 趋势，从而解决空中走廊不足，达到美化环境的目的。电缆线路是采用固体绝缘 的， 一旦击穿，绝缘便是永久性的破坏而不能恢复。电缆线路对地电容很大，单 相接地故障电流很大，其中高频电流更大而衰减却很慢，因绝缘的破坏使维持弧 光接地的电流很小，消弧线圈补偿后的残流足以维持电弧的继续燃烧。因此消弧 线圈在电缆线路中是起不到消弧和抑制过电压作用，对电网的安全运行和可靠供 电的要求越来越高，每次绝缘事故造成的危害及波及面势必增加。
我国3-35KV配电网大多数采用中性点不直接接地的运行方式。当发生金属 性接地故障时，故障相电压为零，非故障相电压提高々3倍，不会损害正常电器 设备的绝缘，因此，允许系统带故障运行两个小时。为排除故障赢得了时间， 大大提高了供电系统的可靠性，大幅减少了非正常停电次数。故该类电网在我国 及世界许多国家被广泛采用。当发生间歇性弧光单相接地时，燃弧—熄弧—重 燃弧交替发生，产生严重的工频和高频过电压。它波及整个电网，持续时间相 当长，极容易形成间歇性电弧接地—稳定性电弧接地—绝缘烧坏、导线烧熔、 相间短路或永久性接地。在故障发生和发展过程产生的工频叠加高频过电压， 对绝缘水平较低的电器设备构成极大的威胁，甚至造成绝缘击穿、设备烧坏、相 间短路故障。同时容易造成电压互感器爆炸或避雷器爆炸等事故。
目前解决此类配电网存在的问题，传统上大多数采用消弧线圈接地的运行方 式。消弧线圈可以减少单相接地电流，促使电弧自熄灭，起到縮短燃弧时间，减 少重燃次数，降低了高幅值过电压的出现概率，对单相金属性接地故障的作用是显而易见的。无论是自动跟踪或者自动调谐式消弧线圈，都是为补偿单相故障时 50HZ工频电容电流而设计的。间歇性弧光接地时，流过故障点的不仅有工频电 容电流，还有阻性电流和单相间歇性电弧过度过程中产生的幅值很高的高频电 流，它在消弧线圈和电网电容(分布等效集中电容)上，所表现的频率特性是完 全不同的。电网电容电流分量达到几百安最大值时，消弧线圈的电感电流分量 还没有起来，待电网电容电流衰减到稳态后，消弧线圈才产生几百安的饱和性 电感电流，这样在一些情况下反而提高了过电压幅值以及在高频电流过零点时击 穿的可能性大大增加。因此，消弧线圈只能补偿故障时的工频电容电流，对高频 电容电流是起不到补偿作用的。也就是说消弧线圈是不能消除间歇性弧光接地过 电压的，并且消弧线圈结构复杂，运行可靠件差，投资费用大。
目前国内少数地区对此类配电网釆取中性点经小电阻接地的方式运行，因为 消弧线圈不但不能避免电缆事故，在正常运行时还存在上述诸多问题，从根本上 解决了消弧线圈正常运行中带来的问题，缓解了弧光接地时的过电压，但扩大了 单相接地时的故障电流，加剧了故障点的烧伤，牺牲了对用户供电的可靠性。对 于用电企业，被迫停电将会造成巨大的经济损失。
目前国内已有几项实用新型专利，摒弃了传统的消弧线圈的理念，在一定意 义上说是消弧领域的一大飞跃，开创了消弧领域的新途径如采取将间隙性弧光 接地转化为故障母线直接金属性接地(专利号99229228、 X)故障相电压降为零， 电弧消失，达到消弧的目的，但是在此项专利实施过程中，不仅在母线接地与断 开瞬间造成对系统的冲击，引起的单相间隙性弧光接地可能再次发生，特别是在 接地故障消除后，断开故障相真空接触器瞬间产生的瞬态过电压使得在由绝缘下 降引起的单相接地，发展成为相间及三相短^的事故仍然存在，而且在接地断开 后，健全相对地电容上多余的直流电荷将通过互感器的绕组放电，造成瞬间磁饱 和，仍会激发铁瓷谐振。采用将间隙性弧光接地转化为多段受控的大功率非线性 电阻接地(专利号ZL02287644、 8)在此项专利实践过程中，因采用单一的非线 性电阻限压器，动作设定值单一，常出现故障点弧道的恢复电压低于非线性电阻 限压器设定值时，所谓的高能限压器其实已经不起作用，电弧仍在故障点燃烧， 最终导致消弧失败。为了满足电力规程规定的可以带接地故障持续运行两个小吋 的规定，且为了保证故障点可以充分的去游离时间，作为能量吸收装置的高能限压器因动作时间长，需要能大的能容量，在实践过程中由于大功率氧化锌生产工 艺的限制，单片能容量很难制造出大于30KJ的产品，为了满足能容量的要求， 必须采用大量的非线性电阻串并联成本极高，'为保证通流时间，必须要保证各串 电阻阀片的动作曲线保持一致，若不一致，将导致在消弧实施过程中各串流过的 电流不均，直接导致薄弱环节的过电流毁坏，严重时将导致整个高能限压器的爆 炸，给电网的安全运行埋下了隐患。
发明内容
本实用新型为了避免上述消弧保护方式存在的不足之处，提供一种3 35kV 中性点中性点非有效接地系统快速消弧消谐及过电压保护装置，该装置在各种运 行方式下均能有效的限制单相弧光接地过电压，谐振过电压及操作过电压，其消 弧的机理与系统对地的电容电流大小无关，因而不受电网运行方式的改变和扩网 的影响，大小电网均可使用，对原来系统中装有消弧线圈的系统同样适用。
本实用新型的技术方案如下 -
3~35kV中性点非有效接地系统快速消弧消谐及过电压保护装置，其特征在 于包括组合式过电压保护器、消弧组件、单片机控制器及PT电压互感器及非线性电阻消谐器
所述过电压保护器为四星结构组合式过电压保护器是三组FR1 FR3氧化 锌电阻并联后，其一端与系统母线A、 B、 C三相连接，另一端与一组FR4氧化 锌电阻串联后接地；
所述消弧组件为三只高速真空开关并联，其一端分别通过限流熔断器引至 系统母线A、 B、 C三相，另一端并联后接地；每个高速真空开关的三相主触头 两端接有RC阻容吸收装置，该阻容吸收装置由吸收电阻与吸收电容串联，再在 吸收电容两端并联防谐振电阻构成；
所述PT电压互感器一端通过限流熔断，分别与系统母线A、 B、 C三相连 接，PT电压互感器高压侧的另一端连接在一起后经消谐非线性电阻器接地，PT 电压互感器的二次电压输出端与单片机控制器的信号采集接口相连。 所述的高速真空开关为永磁机构的高速限压式真空开关。 所述单片机控制器以高抗干扰能力的PIC单片机为核心处理器，故障处理速度极快，作为整个装置的信号采集、测量、显示、运算、通讯及执行中心，单片 机控制器的电压信号采集接口与PT电压互感器二次输出端相连接，并控制高速 真空开关。
本实用新型的结构特征在于所述消弧组件采用高性能，低能耗永磁操作机
构的高速真空开关，作为本实用新型的执行部件，高速真空开关三相主触头ZKa， ZKb， ZKc相互闭锁，即其中一相闭合，后两相均被闭锁。正常运行时，触头处 于断开状态，如给吸引线圈通电，铁芯将产生磁场，使高速真空开关触头从释放 位置向吸合位置快速移动，同时也为动触头的释放储存了能量。触头之间一旦产 生电弧，电磁间隙变小，这时永磁力就会剧增，吸合速度加快(吸合时间小于 20ms)，从而大大减少了触头吸合时的烧蚀永磁力使触头吸合后保持触头压 力力矩恒定，不受网电压波动的影响，即便在临介电压下吸合触头也是一次性动 作，触头不振颤。真空开关触头吸合后，电流控制模块将吸引线圈的电流截止， 此时线圈不工作、不耗电，线圈的电流为零，无能耗，线圈当然不会发热，更不 会烧毁，此时完全依靠永磁力将触头保持在吸合状态。高速真空开关三相主触头 两端并接特殊的RC阻容吸收装置，组成三相四单元可控限压式真空开关，所述 特殊的RC阻容吸收装置吸收电阻Rl与吸收电容C串联，在吸收电容C两端并 接防谐振电阻R2，构成特殊的阻容吸收装置。对系统出现的不稳定的单相弧光 接地过电压，单片机控制器通过分析判断立即发出信号令故障相可控限压式高速 真空开关快速合闸，将不稳定的弧光接地快速地转化为稳定的金属性接地，故障 点的电弧立即熄灭，在故障消除，动作复归时，特殊的RC阻容吸收装置限制故 障相的恢复电压幅值及上升速度，使故障点不会因操作可控限压式高速真空开关 引起过电压而重燃，从而大大提高消除单相弧光接地的成功率。当系统出现工频 或高频谐振时，WKQ单片机控制器分析判断，瞬间在PT电压互感器二次侧开 口三角投入大功率电阻，改变零序参数，破坏谐振条件。 与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在
1、 当配电系统发生单相金属性接地或弧光接地故障时，无论故障点在何处， 本实用新型在单片机控制器的诊断下，都能迅速得将故障点转移到装置内，实现 故障转移。减小故障点的跨步电压，防止事故发展，保障人身和设备的安全。
2、 采用高性能，低能耗永磁操作机构的高速真空开关，其工作性能与常规的交流接触器相比更加稳定可靠，吸合速度加快(吸合时间小于20ms)，从而 大大减少了触头吸合时的烧蚀，永磁力使触头吸合后保持触头压力力矩恒定，不 受网电压波动的影响，即便在临介电压下吸合触头也是一次性动作，触头不振颤。
3、 快速有效的消除间歇性弧光接地故障，抑制过电压，防止事故扩大化， 提高电力系统的安全性和可靠性，弥补了消弧线圈的不足。
4、 采用低残压组合式过电压保护器，可以有效得抑制大气过电压、操作过 电压、谐振过电压和间歇性弧光接地过电压，'是避雷器的换代新产品，起保护性 能更加完善。
5、 故障点的电弧立即熄灭，故障消除，高速真空开关动作复归时，RC阻容 吸收装置限制故障相的恢复电压幅值及上升速度，使故障点不会因操作可控限压 式高速真空开关引起过电压而重燃，从而大大提高消除单相弧光接地的成功率。
7、 所述特殊的RC阻容吸收装置，其特征在于吸收电阻Rl与吸收电容C 串联，在吸收电容C两端并接防谐振电阻R2，构成特殊的阻容吸收装置，防谐 振电阻R2防止吸收电容C与电路中的电感产生谐振，同时为电容提供放电回路， 也起到抑制谐振的作用。
8、 PT电压互感器一次侧中性点与地之间串接了XXQ非线性消谐电阻器，在 低压下消谐器呈高电阻值(可达几百千欧)使谐振在起始阶段不易发展，单相接地 时，XXQ消谐器上出现千余伏电压，它的非线性电阻值下降，使压变饱和过电压 的大部分电压降落在电阻XXQ上，从而避免了铁芯饱和，限制了压变饱和过电压 的发生，避免了铁磁谐振的发生，同时具有抑制低频振荡的功能。
9、 替代常规的电压互感器柜，由单片机控制器测量并显示三相电压值，实 现系统电压数字化计量。
10、 本实用新型保护范围系装置母线以下的配电系统，只要选择合理，其功 能不受系统大小和运行方式的影响，为系统扩容的发展创造了条件，适用性广泛。
11、 本实用新型可与各种型号的开关柜拼柜，结构简单，安装使用方便。是 发、供、用电单位新建或改造系统时的最佳选择。
11、本实用新型单片机控制器设有微机通讯接口，为数据传输创造了条件.
图1为本实用新型电气原理图
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。
本实用新型包括组合式GBQ过电压保护器、ZNKG消弧组件、WKQ单片 机控制器、PT电压互感器及XXQ非线性消谙电阻器。
所述GBQ过电压保护器为四星结构组合式过电压保护器，是三组FR1 FR3 氧化锌电阻并联后，其一端与系统母线A、 B、 C三相连接，另一端与一组FR4 氧化锌电阻串联后接地。用以保护雷电及高幅值操作过电压，其保护值较低，有 较高的承受暂时过电压的能力，能在后续保护装置动作前，对系统出现的高幅值 弧光接地起始的暂态过电压进行有效的限制，是本装置中限制各类过电压的第一 器件，主要用来限制大气电压和操作过电压。
所述ZNKG消弧组件由高性能，低能耗永磁操作机构的高速真空开关，其 一端分别经FU2引至被保护线路的A、 B、 C三相，另一端并联后接地，其特征 在于阻容吸收装置并接与永磁机构的高速真空开关的三相主触头ZKa，ZKb，ZKc 两端，组成三相四单元可控限压式高速真空开关，所述RC阻容吸收装置为电阻 与电容的串并联。系统正常运行时，三相四单元可控限压式高速真空开关主触头 均处于断开状态，对系统的运行不会有任何影响。如果发生的故障是间歇性电弧 接地，WKQ单片机控制器在判定接地的相别后，令故障相的可控限压式高速真 空开关闭合，使系统由不稳定性的弧光接地快速转变成稳定的金属性直接接地， 故障相电压降为零，电弧消失。数秒钟后，再令接地的可控限压式高速真空开关 断开，这时并联的RC阻容吸收装置工作，限制故障相电压的恢复速度和幅值， 避免接地点因过电压而重燃，若故障消失，说明这一电弧接地故障是因过电压冲 击引起的瞬时性接地故障，系统恢复正常运行。如果可控限压式高速真空开关关 断开后，系统再次在原故障相出现稳定电弧接地，消弧装置认定此故障为永久性 的接地故障，于是再次闭合故障相的可控限压式高速真空开关，待值班人员或微 机选线处理。由于PT电压互感器一次侧与地之间串接的XXQ非线性消谐电阻 的作用有效防止了铁磁谐振或低频振荡的发生。当系统发生的是工频或分频谐振 时WKQ单片机控制器分析判断，瞬间在PT电压互感器二次侧开口三角投入大 功率电阻，改变零序参数，破坏谐振条件。
权利要求1、3～35kV中性点非有效接地系统快速消弧消谐及过电压保护装置，其特征在于包括组合式过电压保护器、消弧组件、单片机控制器及PT电压互感器及非线性电阻消谐器所述过电压保护器为四星结构组合式过电压保护器是三组FR1～FR3氧化锌电阻并联后，其一端与系统母线A、B、C三相连接，另一端与一组FR4氧化锌电阻串联后接地；所述消弧组件为三只高速真空开关并联，其一端分别通过限流熔断器引至系统母线A、B、C三相，另一端并联后接地；每个高速真空开关的三相主触头两端接有RC阻容吸收装置，该阻容吸收装置由吸收电阻与吸收电容串联，再在吸收电容两端并联防谐振电阻构成；所述PT电压互感器一端通过限流熔断器分别与系统母线A、B、C三相连接，PT电压互感器高压侧的另一端连接在一起后经消谐非线性电阻器接地，PT电压互感器的二次电压输出端与单片机控制器的信号采集接口相连。
2、 根据权利要求1所述的3~35kV中性点非有效接地系统快速消弧消谐及 过电压保护装置，其特征在于所述的高速真空开关为永磁机构的高速限压式真空 开关。
专利摘要本实用新型公开了一种3～35kV中性点非有效接地系统快速消弧消谐及过电压保护装置，包括组合式过电压保护器、消弧组件、单片机控制器及PT电压互感器及非线性电阻消谐器，过电压保护器为四星结构组合式过电压保护器，消弧组件由三个高速真空开关并联构成，PT电压互感器一端通过限流熔断器分别与系统母线A、B、C三相连接，PT电压互感器高压侧的另一端连接在一起后经非线性电阻消谐器接地，PT电压互感器的二次电压输出端与单片机控制器的信号采集接口相连。本实用新型保护范围系装置母线以下的配电系统，只要选择合理，其功能不受系统大小和运行方式的影响，为系统扩容的发展创造了条件，适用性广泛。
文档编号H02H9/00GK201075681SQ200720042770
公开日2008年6月18日 申请日期2007年8月10日 优先权日2007年8月10日
发明者勇 吴, 朱配平 申请人:勇 吴