单相接地保护及消弧装置.docx

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单相接地保护及消弧装置

单相接地保护及消弧装置

一、系统概述

     在电力供电系统中，中、近距离电力传输一般采用10kV、35kV、66kV供电网络，并采用中性点不接地或经消弧线圈接地的

运行方式，在发生单相接地时，产生的接地电流不是很大，为系统的对地容性电流，同时系统线电压保持对称性，不影响用户的正常

用电，所以允许带单相接地点运行1-2小时，可减少系统停电次数，提高了供电可靠性。

但这种接地方式的缺点是：

1、存在单相接地电弧产生过电压，当存在绝缘薄弱时，可能击穿而引发两点甚至多点接地现象，同时电弧飞弧也易扩大成相间故障。

2、当发生人身感电时（一般为单相对地感电），系统对地容性电流通过人体，由于电流的长时间作用，一般会给感电人员带来致命伤害

3、对于间歇性接地产生的过电压无保护能力。

为了解决小接地电流系统存在的以上难点问题，进一步提高系统安全运行的水平，特别是扼制人身感电伤害，同时考虑又不影响小接地

电流系统的运行特性，研制开发了变电站消弧、过压及人身感电保护成套装置。

装置适用范围

   适用于3kV、6kV、10kV、35kV、66kV等级小接地电流系统的变电站，厂站。

装置特点

1）采用并联分流原理实现接地转移，将接地相与接地网连接，转移接地故障点处接地电流，使故障点电流趋于零，其故障电弧不能维持

而熄灭，从而对接地故障点起到无弧、无流保护作用。

2）整体动作时间小于50毫秒，快速接地转移，有效避免人身伤害。

3）有效解决间歇性接地过电压造成设备损害的问题。

4）利用装置接地转移前后零序电流变化特点，创新了零序差流和零序阻抗选线方法，对各种复杂接线方式，均可准确选线。

二、装置原理和组成

1、装置构成

成套装置由分相接地开关、隔离开关、零序电流互感器和由接地保护单元、接地选线单元、驱动闭锁单元、消谐单元所组成的中央控制

系统等主要元件构成。

2、工作原理

成套装置一端与变电站的10kV母线相连，另一端与变电站的接地网相连。

所用的分相操作开关，是单相真空开关，可以分别实现对A、

B、C各相100%接地的要求。

图一系统原理图

成套装置以接地保护单元为核心，实时采集、计算装置安装处母线电压，并通过相、线电压、零序电压和接地电流的变化，识别系统有无接地和接地的相别。

如果系统某一相发生接地时，接地保护单元给出相应相别分相开关合闸指令，在50ms内完成接地保护动作，开关合闸后，将接地相与接地网100%的重复接地起来，让接地相与大地强迫等电位，转移接地故障点处的接地电流，使接地故障点处的电流趋于零，电弧不能维持而熄灭，从而对人身感电、设备内部接地及接地故障引发的相间短路和过电压等情况起到保护作用。

2.1接地保护单元

接地保护单元实时监测变电所运行工况，自动适应系统运行方式，采集计算零序电压、母线电压。

根据计算值进行判断是否有单相接地故障如果满足单相接地故障条件，开出相应相别分相开关合闸指令，并进行录波。

另外接地保护装置对PT断线、铁磁谐振、系统一相或两相断线等非单相接地故障具有闭锁功能；

2.2接地选线单元

接地选线单元采集变电所10kV所有出线的零序电流及系统零序电压，采用差流选线、零序阻抗变化、保护动作前后零序方向和幅值变化方法，识别接地回路，提高了选线准确率。

2.3分相接地开关

选用快速真空开关，该开关为10kV单相真空开关，合闸时间为12ms，工作电压为交流220V，也可采用直流工作电源。

它具有免维护、体积小、合闸速度快、可靠性高等优点。

2.4驱动闭锁单元

驱动闭锁单元为真空开关驱动部件，同时采用硬件相互闭锁设计，保证任何两相不能同时合闸。

2.5消谐单元

 当接地保护单元检测出系统发生谐振时，将零序电压两端经电阻短接，破坏谐振条件，达到消除谐振目的。

三、装置的功能

1.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，接地故障相被强迫对地等电位（残压很低），不能对接地故障电弧提供足够的能源支持，致使电弧熄灭。

与消弧线圈相比，该装置可以完全熄灭接地故障电弧，防止间歇接地过电压的发生，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。

2.对人身感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，不仅对感电人员起到保护作用，而且又不会终止对用户的供电。

本装置的保护动作时间小于50毫秒，小于低压漏电保安器100毫秒的动作时间。

3.具有对间歇性接地过电压的保护功能

间歇性接地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。

本装置把间歇性接地变成一种稳态接地，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。

4、具有消除系统谐振的功能

在电压互感器的二次开口三角处瞬时投入消谐电阻，相当于在PT的励磁电感之中并入电阻，能够限制和消除谐振，使保护动作返回平稳，对系统无扰动。

5、具有运行方式自适应以及避免频繁动作的功能

接地保护单元采集主变、母联位置，根据系统运行方式自动确定运行状态。

在双主变并列或单主变运行时，两段接地保护单元自动

转为一主一备工作方式。

接地转移的持续时间在50毫秒-60分钟内可以任意设定。

对于在设定时间内高阻状态频繁接地，具有自动

提高接地启动定值功能，

从而避免频繁接地保护动作。

接地保护单元同时具有当接地装置上位断路器断开以及接地回路断路器断开的联切功能。

6、具有测量系统接地电流的功能

测量工作非常简单，只要任意合上装置中的某一相开关，通过其装置的电流表计，就可以测得到系统的接地电流值。

该值是一个

真正流过接地点的电流值，与接地选线装置测得的电流是有区别的，因接地选线装置测得的接地电流为非接地回路的接地电流之和

，它不包含地回路提供的电流。

7、具有良好的接地选线功能

采用了所独有的判别技术，即在装置完成了接地转移之后，由于在接地相上又增加了一个低阻抗接地点，为各非接地回路提供的

接地电流流回系统提供了一个新路径，可分流和减少经接地回路流回系统的接地电流。

利用这种特有的关系，比较接地回路的接地电流在接地转移前后是否有明显变化，使装置具有良好的接地选线功能，可明显提高装置的选线精度。

8、具有全面完善的合闸闭锁功能

分相真空开关，相与相之间有可靠的合闸闭锁功能，在任何情况下都不能两相同时合闸。

9、具有完整的录波功能

系统每发生一次接地故障，其成套装置对变电站母线上的三个相电压、一个零序电压、装置的接地电流及各配线的接地电流，都有

完整的录波功能。

并可通过显示器和打印机的输出，再现每一次系统接地故障的全过程。

10、具有各种顺序记录的功能

对系统接地、分相真空开关分合闸，保护动作有顺序记录的功能，同时对于系统异常运行有诊断、告警功能。

四、技术指标

一次设备主要参数

控制装置主要参数

五、装置结构

5.1控制装置

左上：

接地保护单元安装开孔尺寸

左下：

接地选线单元安装开孔尺寸

右：

控制屏结构尺寸：

5.2成套装置

5.2.1成套一体结构

7、主母线电缆

6、铜线排

5、保护接地电缆

4、高压绝缘子

3、接地保护开关

2、小电流接地系统智能接地保护选线装置

1、小电流接地系统智能接地保护控制装置

5.2.2KYN开关柜式

5.2.3XGN开关柜式

5.2.4GGX1开关柜式

5.2.5户外形式

六、JDBH型变电站消弧、过压及人身感电保护成套装置接线原理图

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