專利名稱：一種多繞組可調電抗器及其單相接地故障切除方法
技術領域：
本發明涉及一種單相接地故障切除方法，主要是通過在系統中性點與地之間設置一種多繞組可調電抗器和可控小電阻來切除接地故障。
背景技術：
單相接地故障是配電網中最主要的線路故障形式，線路發生單相接地故障后，可能產生幾倍于正常電壓的諧振過電壓，危及變電設備的絕緣，嚴重者使變電設備絕緣擊穿， 引發人員傷亡。嚴重的單相接地故障，可能破壞區域電網系統穩定，在查找故障點和消除故障中，將造成長時間、大面積停電，對供電可靠性產生較大影響。電力系統按中性點接地方式不同可分為中性點直接接地系統、中性點不接地系統、中性點經消弧線圈接地系統三種，中性點直接接地系統稱為大電流接地系統，中性點不接地系統、中性點經消弧線圈接地系統，通常稱為小電流接地系統。當配電網發生單相接地故障時，處理方法因系統中性點接地方式而不同。系統中性點不接地方式，僅適用于電流很小的電網。當系統發生單相接地故障時， 接地電容電流在故障點流過，系統接地電容電流較大時，在故障點形成的電弧往往不能自行熄滅，給系統帶來很大的危害。中性點經小電阻接地方式，當系統發生單相接地故障時， 接地故障點流過較大電流，依靠快速繼電保護和開關裝置可瞬間跳開故障線路，其缺點在于對瞬時性接地和永久性接地故障無區分，跳閘率高。系統中性點接消弧線圈接地方式，當發生故障時，在故障點，消弧線圈的電感電流和接地電容相補償，使接地電流減少，接地電弧自行熄滅。缺點在于，由于故障線路零序電流幅值小，隔離接地線路困難，查找接地線路難度大。
發明內容
針對上述方式的不足，本發明提出了一種單相接地故障切除方法，可控電抗器、小電阻接地一體化技術，在小電阻接地基礎上，接入多繞組可調電抗器，保持了小電阻接地方式所具有的隔離故障快，準確性高的優點，借鑒諧振接地中消弧線圈技術優點，使該技術方案具備了能有效補償瞬時接地故障，大大降低線路跳閘率的特點。本發明利用可調電抗器、可控小電阻來實現接地故障切除，主要組成部件如下接地變壓器，在配電網中，變壓器繞組為三角形接法，需要用接地變壓器來制造中性點。為降低零序阻抗，接地變壓器一般采用Z形接線。可調電抗器，該可調電抗器是本發明的核心部件，通過連續多級調節電抗大小，輸出系統需要的補償電流。可控小電阻，由傳統小電阻和高壓開關(高壓接觸器)串聯而成。本發明的技術方案是，系統利用接地變壓器，同時與可調電抗器和可控小電阻相連，制造中性點。本發明利用的可調電抗器采用多繞組結構，可實現10-19級連續可調，調節范圍大，精度高，最大可調電流可達25000安培，能實現較大電流控制。電抗器鐵芯采用多段鐵餅結構，鐵餅間采用高漏磁絕緣材料，并用紫銅帶將各個餅及上下鐵軛連接可靠接地。結構簡單，體積較小，能滿足運行于柜內安裝。并設有溫度控制繞組，能準確判斷短路電流的大通過該可調電抗器的連續多級調節，輸出合適的補償電流補償接地電容，實現配電線路接地部分的消弧，從而達到切除故障的作用。可控小電阻與高壓開關相連，在系統電抗器輸出補償電流后較長時間故障仍存在的情況下，高壓開關閉合接入小電阻，觸發饋線保護，從而切除接地故障。本發明的有益效果在于，采用可調電抗器、可控小電阻接地一體化技術，可實現配電網中性點的理想運行方式對瞬時性接地故障進行快速補償后自行消失，無需跳閘，解決了小電阻接地線路中跳閘率高的缺點；而對永久性的接地故障則通過線路保護快速跳閘， 隔離故障防止擴大為相間短路。
圖1本發明多繞組可調電抗器接線原理圖。圖2可調電抗器、小電阻一體化系統接線3單相接地故障處理過程
具體實施例方式參照圖1本發明采用的多繞組可調電抗器線圈為多繞組結構，可實現10-19級連續可調，圖1中給出了 10級連續可調的繞組，由Kl到KlO電抗值逐漸減小，每級對應準確的電抗值，即不同的短路電流值，最大可達25000安培。該電抗器線圈根據不同的短路電流的大小，繞制時采用不同截面大小的導線，并采用不同的繞制方法，繞制層數及結構，每組線圈對應相應的短路電流值。參照圖2，一體化系統采用接地變壓器和配電網相連，創造中性點，并由中性點分別經可調電抗器和可控小電阻接地。對配電網單相接地故障的處理過程如圖3所示。當配電網發生接地故障時，可控電抗器、小電阻接地裝置根據已測量的電網電容電流值計算出需要補償的電感電流，通過可調電抗器，改變電抗值，輸出系統合適的補償電流，補償接地電容，進行故障點的消弧。一般瞬時性接地故障由電感電流補償后，接地電流減小，電弧熄滅接地故障自動消除，系統自動退出補償狀態恢復正常運行，從而避免了出現小電阻接地方式中一有故障立即跳間使得線路跳閘率高的情況。對于可調電抗器輸出補償電流后較長時間接地故障仍然存在的情況，可認為系統發生了永久性接地故障，一般需停電處理。此時處理過程是當接地持續時間較長后自動閉合高壓開關投入小電阻，使饋線保護動作，靠開關跳閘切除故障線路。投入小電阻后，可控電抗器自動退出補償，當故障線路隔離后，系統恢復正常運行，一體化裝置自動斷開退出電阻。電阻的投入實現了準確快速隔離故障線路，避免了故障擴大化。
權利要求
1.一種單相接地故障切除方法，其特征在于，所采用的技術方案包括以下內容 本發明通過一種可調電抗器、可調小電阻一體化裝置實現配電線路的接地故障切除，該裝置包括接地變壓器，可調電抗器，可控小電阻三部分，利用接地變壓器創造出中性點， 可調變壓器和可控小電阻分別于接地變壓器相連。可調變壓器通過調節電抗，輸出系統合適的補償電流。可控小電阻在接入線路時，觸發線路饋線保護動作，切除接地故障。
2.根據權利1要求所述的接地變壓器，其特征在于，采用Z形接線，降低零序阻抗，并根據需要可帶適當的二次容量以代替站用變。
3.根據權利1要求所述的可調電抗器，其特征在于，所述的電抗器線圈為多繞組結構， 每個繞組根據短路電流的大小，選用不同的導線截面和繞制層數及結構，每組繞組對應于一個準確的短路故障電流，可調阻抗精度高，并能實現連續平滑可調。
4.根據權利3要求所述的可調電抗器，其特征在于，所述電抗器可實現多級連續可調， 可調范圍大，最大電流達25000安培，可實現較大電流控制。
5.根據權利1要求所述可調電抗器，其特征在于，可通過調節電抗值的大小，為系統輸出合適的補償電流，補償接地電容，實現接地點消弧。
6.根據權利1要求所述的可控小電阻，其特征在于，采用小電阻與高壓開關相連，在線路發生永久性接地故障時，高壓開關閉合，接入小電阻，使線路饋線保護動作，通過跳閘來切除故障。
7.根據權利1要求所述故障切除方法，對應兩種切除情況，在線路發生瞬時接地故障時，通過可調電抗器輸出合適的補償電流，達到消弧目的，實現故障點切除；在線路發生永久性的接地故障時，系統接入可控小電阻，觸發饋電保護動作，實現跳閘保護。
全文摘要
本發明公開了一種單相接地故障切除方法，主要是一種可調電抗器、可控小電阻一體化裝置，該裝置包括接地變壓器、可調電抗器、可控小電阻。其中接地變壓器采用Z形接線，創造中性點，降低線路零序阻抗。可調電抗器采用多繞組結構，選用不同的導線截面和繞制層數及結構，實現多級連續平滑可調，可調范圍大，并能實現較大電流控制，為系統輸出合適的補償電流，補償接地電容，實現接地點消弧。可控小電阻采用小電阻和高壓開關相連，接入系統觸發電路饋線保護動作，實現跳閘，切除接地故障。
文檔編號H02H7/26GK102545171SQ20111043353
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月22日 優先權日2011年12月22日
發明者印德林, 夏方明, 廖志凌, 徐斌, 徐錫舟, 李 杰, 洪振興, 趙曉明 申請人:江蘇宏安變壓器有限公司