[发明专利]一种组合式中性点接地综合控制装置

说明书

一种组合式中性点接地综合控制装置，属于电力电网自动控制领域；本发明要解决的技术问题是提供一种能够大大提高电网电压综合控制水平，提高电网运行可靠性的组合式中性点接地综合控制装置；其技术方案是：在变压器或发电机中性点设置一种组合式接地控制装置，包含保护支路(1)、保护支路(2)、保护支路(3)和综合控制单元(7)。综合控制单元(7)的CPU主控程序控制三个保护支路，根据供电网络过电压持续的时间、波头陡度、能量大小、电压参数实现对电网过电压的梯级控制，采用限压、能量抑制、小电阻接地等分步骤保护方案，各层保护按照电压参数、时间参数、能量参数进行逐级配合，形成对电网电压的梯级控制。

技术领域

本发明涉及电力电网的一种中性点接地装置，尤其是涉及3～66kV中压供电网络，能够大大提高电网的供电可靠性，保障用电设备安全的一种组合式中性点综合控制装置。

背景技术

我国3～66kV中压电网中以6kV、10kV、35kV三个电压等级应用较为普遍，近年来，随着供电网络的发展，真空断路器的大量使用，采用电缆线路的用户日益增加，电弧炉、变频器、高压可控硅等电力设备的使用也日趋增多，导致电网电压的波动十分频繁，因为供电网络电压波动而引起系统故障的现象越来越频繁，造成输变电设备的损坏、影响企业的生产，给企业带来直接或间接的经济损失。特别是工矿企业大多采用电缆供电，使得系统单相接地电容电流大大增加，系统由于发生单相间歇性弧光接地而造成用电设备损坏的事故多有发生。

为了解决电网发展过程中产生的过电压危害问题，针对不同的电网运行方式，电网过电压的保护控制方案也在随之发展。目前国内较常采用的电网运行方式主要包括三种：1)中性点不接地运行方式，2)中性点经消弧线圈接地运行方式，3)中性点经小电阻接地运行方式。

中性点不接地运行方式：中压电网中性点不接地，国内3～66kV中压供电网络大多数采用这种运行方式，对供电网络的过电压防护是通过安装避雷器、组合式过电压保护器、消弧消谐装置进行系统过电压的保护。但是，传统的避雷器仅仅能够防止雷击产生的相对地过电压，无法解决系统相间过电压的问题；而组合式过电压保护器能够同时限制相对地、相间过电压，但吸收能量十分有限，所以，只能够对瞬时性过电压吸收限制，对于谐振、单相接地等产生的长时间过电压无法承受，甚至导致保护器的爆炸；而消弧消谐装置主要是针对系统发送间歇性弧光接地而设置的，其原理是将发生弧光接地的故障相直接金属接地，这种保护方案虽然简单，但是系统需要较长时间的缺相运行；特别是持续时间不长的过电压，通过单相金属接地虽然消除了系统弧光过电压，但会引起较长时间的单相接地，使供电系统带故障运行，使事故扩大化。

中性点经消弧线圈接地的运行方式：中压电网中性点经过消弧线圈接地，这种运行方式主要是针对系统对地电容电流较大，可能导致间歇性弧光接地过电压的问题，主要原理是利用电感电流与电容电流在相位上差180°的原理对系统的电容电流进行补偿。由于电网运行方式的多样化及弧光接地点的随机性，消弧线圈要对电容电流进行有效补偿是非常困难的；另外消弧线圈只能够对工频过电压进行补偿，对于高频振荡过电压无能为力。因此消弧线圈的补偿式保护方案仅仅能够减少弧光接地发生的几率，无法杜绝间歇性弧光接地的发生。即使消弧线圈的感性电流能完全补偿容性电流，中性点位移电压Uo将很高，过补偿方式能够减小中性点位移电压，但失谐度大，将使线路接地电流太大，电弧不易熄灭，那么仍会出现弧光不能自灭及过电压问题，弧光过电压仍然存在。

中性点经小电阻接地的运行方式：中压电网中性点经过小电阻接地，这种运行方式美国应用较多，近年来国内工矿企业供电系统采用的越来越多，其主要原理是电网中性点经过小电阻接地，利用发生单相接地时人为地增加故障点的接地电流，利用零序过电流保护使断路器瞬间切断故障线路。这种保护方案准确性高，保护可靠，其主要缺点在于：首先，当发生单相接地故障时，无法区分是永久性的还是瞬时性的，也无法区分金属接地还是间歇性弧光接地，均作用于跳闸，使线路的跳闸次数大大增加，严重影响了用户的正常供电，使供电的可靠性下降。其次，由于接地点的电流较大，当零序保护动作不及时或拒动时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间短路故障发生。