一種組合式中性點接地綜合控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力電網(wǎng)的一種中性點接地裝置，尤其是涉及3?66kV中壓供電網(wǎng)絡，能夠大大提高電網(wǎng)的供電可靠性，保障用電設備安全的一種組合式中性點綜合控制
目.ο
【背景技術】
[0002]我國3?66kV中壓電網(wǎng)中以6kV、10kV、35kV三個電壓等級應用較為普遍，近年來，隨著供電網(wǎng)絡的發(fā)展，真空斷路器的大量使用，采用電纜線路的用戶日益增加，電弧爐、變頻器、高壓可控硅等電力設備的使用也日趨增多，導致電網(wǎng)電壓的波動十分頻繁，因為供電網(wǎng)絡電壓波動而引起系統(tǒng)故障的現(xiàn)象越來越頻繁，造成輸變電設備的損壞、影響企業(yè)的生產(chǎn)，給企業(yè)帶來直接或間接的經(jīng)濟損失。特別是工礦企業(yè)大多采用電纜供電，使得系統(tǒng)單相接地電容電流大大增加，系統(tǒng)由于發(fā)生單相間歇性弧光接地而造成用電設備損壞的事故多有發(fā)生。
[0003]為了解決電網(wǎng)發(fā)展過程中產(chǎn)生的過電壓危害問題，針對不同的電網(wǎng)運行方式，電網(wǎng)過電壓的保護控制方案也在隨之發(fā)展。目前國內(nèi)較常采用的電網(wǎng)運行方式主要包括三種:1)中性點不接地運行方式，2)中性點經(jīng)消弧線圈接地運行方式，3)中性點經(jīng)小電阻接地運行方式。
[0004]中性點不接地運行方式:中壓電網(wǎng)中性點不接地，國內(nèi)3?66kV中壓供電網(wǎng)絡大多數(shù)采用這種運行方式，對供電網(wǎng)絡的過電壓防護是通過安裝避雷器、組合式過電壓保護器、消弧消諧裝置進行系統(tǒng)過電壓的保護。但是，傳統(tǒng)的避雷器僅僅能夠防止雷擊產(chǎn)生的相對地過電壓，無法解決系統(tǒng)相間過電壓的問題；而組合式過電壓保護器能夠同時限制相對地、相間過電壓，但吸收能量十分有限，所以，只能夠對瞬時性過電壓吸收限制，對于諧振、單相接地等產(chǎn)生的長時間過電壓無法承受，甚至導致保護器的爆炸；而消弧消諧裝置主要是針對系統(tǒng)發(fā)送間歇性弧光接地而設置的，其原理是將發(fā)生弧光接地的故障相直接金屬接地，這種保護方案雖然簡單，但是系統(tǒng)需要較長時間的缺相運行；特別是持續(xù)時間不長的過電壓，通過單相金屬接地雖然消除了系統(tǒng)弧光過電壓，但會引起較長時間的單相接地，使供電系統(tǒng)帶故障運行，使事故擴大化。
[0005]中性點經(jīng)消弧線圈接地的運行方式:中壓電網(wǎng)中性點經(jīng)過消弧線圈接地，這種運行方式主要是針對系統(tǒng)對地電容電流較大，可能導致間歇性弧光接地過電壓的問題，主要原理是利用電感電流與電容電流在相位上差180°的原理對系統(tǒng)的電容電流進行補償。由于電網(wǎng)運行方式的多樣化及弧光接地點的隨機性，消弧線圈要對電容電流進行有效補償是非常困難的；另外消弧線圈只能夠對工頻過電壓進行補償，對于高頻振蕩過電壓無能為力。因此消弧線圈的補償式保護方案僅僅能夠減少弧光接地發(fā)生的幾率，無法杜絕間歇性弧光接地的發(fā)生。即使消弧線圈的感性電流能完全補償容性電流，中性點位移電壓Uo將很高，過補償方式能夠減小中性點位移電壓，但失諧度大，將使線路接地電流太大，電弧不易熄滅，那么仍會出現(xiàn)弧光不能自滅及過電壓問題，弧光過電壓仍然存在。
[0006]中性點經(jīng)小電阻接地的運行方式:中壓電網(wǎng)中性點經(jīng)過小電阻接地，這種運行方式美國應用較多，近年來國內(nèi)工礦企業(yè)供電系統(tǒng)采用的越來越多，其主要原理是電網(wǎng)中性點經(jīng)過小電阻接地，利用發(fā)生單相接地時人為地增加故障點的接地電流，利用零序過電流保護使斷路器瞬間切斷故障線路。這種保護方案準確性高，保護可靠，其主要缺點在于:首先，當發(fā)生單相接地故障時，無法區(qū)分是永久性的還是瞬時性的，也無法區(qū)分金屬接地還是間歇性弧光接地，均作用于跳閘，使線路的跳閘次數(shù)大大增加，嚴重影響了用戶的正常供電，使供電的可靠性下降。其次，由于接地點的電流較大，當零序保護動作不及時或拒動時，將使接地點及附近的絕緣受到更大的危害，導致相間短路故障發(fā)生。
[0007]專利號ZL2010201575037的實用新型專利公開了一種非線性中性點接地電阻，包括至少一組由高能氧化鋅閥片組A和與高能氧化鋅閥片組A相串聯(lián)的熔斷器構成的組件。其原理是利用高能氧化鋅電阻的非線性特性實現(xiàn)對系統(tǒng)電壓突變的抑制，吸收系統(tǒng)電壓突變時產(chǎn)生的過電壓能量。這種技術減少了中性點經(jīng)線性電阻接地方式跳閘頻率相對較高、供電連續(xù)性較差的問題，但同時帶來新的問題，小電阻接地采用的線性電阻是利用中性點的接地電流通過零序過電流保護使斷路器瞬間切斷故障線路，而非線性電阻是利用氧化鋅電阻的非線性實現(xiàn)對過電壓限制，同時通過高能氧化鋅非線性電阻的大能容對電壓突變的能量進行吸收。該技術認為高能氧化鋅非線性電阻的能容量按照系統(tǒng)能容量的300%進行設計，但是沒有講到系統(tǒng)的能容量到底是多少，眾所周知，電力系統(tǒng)的能量和電壓、電流、時間成正比，系統(tǒng)過電壓持續(xù)的時間是不定的，例如間歇性弧光接地，可能是瞬時的，也可能持續(xù)幾分鐘，也可能長期存在，由于過電壓持續(xù)時間的不確定，過電壓的最大能量可以認為是無窮大，而非線性電阻的能量不可能設計為無窮大，那么，所謂的300%就沒有意義，一旦過電壓的能量超出高能氧化鋅非線性電阻設計的承受能量，就會導致氧化鋅電阻的擊穿，進而熱積累，形成熱崩潰，雖然專利號ZL2010201575037的專利技術中增加了熔斷器來保護高能氧化鋅非線性電阻，但是氧化鋅非線性電阻的退出，會使得該裝置無法正常工作。
[0008]綜上所述，針對系統(tǒng)過電壓的問題，在先的三種運行方式以及已知的解決方案都存在著各種問題，缺乏保護的全面性和對電網(wǎng)系統(tǒng)的統(tǒng)一考慮，無法做到保護的全面性、可靠性和系統(tǒng)安全性的和諧統(tǒng)一。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本實用新型的目的就是為了解決上述技術方案的不足之處而提供一種根據(jù)供電網(wǎng)絡過電壓持續(xù)時間長短、幅值大小、能量大小分別進行組合式處理的整體保護裝置，特別是通過中性點接地的綜合性控制實現(xiàn)對供電網(wǎng)絡過電壓分步驟處理的一種組合式接地綜合控制裝置，該裝置能夠大大提高電網(wǎng)電壓綜合控制水平，提高電網(wǎng)運行的可靠性。中性點接地綜合控制裝置將電力監(jiān)控技術、電壓變化分析技術、電壓控制技術有機地結合起來，實現(xiàn)對電網(wǎng)電壓的綜合監(jiān)控與保護，改變在先技術中存在的各種問題，使電網(wǎng)電壓的保護控制由分散監(jiān)控上升為一體化保護，使電網(wǎng)電壓控制的概念在廣度和深度上得到極大的延伸，進一步拓展了電網(wǎng)電壓監(jiān)控保護的針對性和適用性，全面提升電網(wǎng)電壓自動監(jiān)控保護的綜合水平。
[0010]本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是:一種組合式中性點接地綜合控制裝置，能夠實現(xiàn)對供電網(wǎng)絡各種過電壓的限制與保護，包括三個保護支路:由限壓單元(4)、電流信號單元(10)組成的保護支路⑴；由能量抑制單元(5)、電流信號單元⑶、限流熔斷器(11)組成的保護支路⑵；由接地單元(6)、電流信號單元(9)、投切開關(12)組成的保護支路(3);和一個綜合控制單元(7)。所述限壓單元(4)、能量抑制單元(5)、接地單元(6)分別根據(jù)過電壓持續(xù)時間、波頭陡度、幅值大小、能量大小實現(xiàn)分步驟、綜合性的控制與保護，各保護單元在電壓參數(shù)、時間參數(shù)、能量參數(shù)上通過自身的物理特性和綜合控制單元(7)的集中控制實現(xiàn)組合式的梯級保護配合，從而實現(xiàn)對供電網(wǎng)絡的整體控制。
[0011]本實用新型所采用技術方案中的保護支路(I)、保護支路(2)、保護支路(3)并聯(lián)安裝，并聯(lián)后的進線端通過投切開關(13)與變壓器或者發(fā)電機的中性點電連接，下端與地電連接。
[0012]本實用新型所采用技術方案中的保護支路(I)包括限壓單元(4)、電流信號單元(10)，所述的限壓單元(4)、電流信號單元(10)串聯(lián)連接。限壓單元⑷由高壓氧化鋅非線性電阻組成，高壓氧化鋅非線性電阻的直流ImA電壓參數(shù)按照用電設備的絕緣耐受能力設置，保護支路(I)設置一個電流信號單元(10)，電流信號單元(10)與綜合控制單元(7)通訊連接實現(xiàn)集中控制。保護支路(I)的第一個作用是利用限壓單元(4)對系統(tǒng)過電壓進行初級限制，并吸收過電壓能量，特別是針對幅值大、波頭陡的瞬時性過電壓，利用高壓氧化鋅閥片較強的抗沖擊能力限制過電壓幅值，緩和過電壓波頭的陡度，是整個保護方案的第一級保護，保證用電設備的安全，保證供電的可靠性；第二個作用是利用電流信號單元(10)實現(xiàn)本單元遠程監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)各級保護的配合，對保護支路(I)的工作狀況進行監(jiān)控，同時為整個系統(tǒng)的梯級配合、整體控制提供參數(shù)依據(jù)，保障整個保護系統(tǒng)的有效配合。
[0013]本實用新型所采用技術方案中的保護支路(2)包括限流熔斷器(11)、能量抑制單元(5)、電流檢測單元(8)，所述的限流熔斷器(11)、能量抑制單元(5)、電流檢測單元(8)串聯(lián)連接。能量抑制單元(5)由高能氧化鋅非線性電阻組成，能量抑制單元(5)的直流ImA電壓參考電壓高于限壓單元⑷的直流ImA電壓參考電壓20% ;能量抑制單元(5)的殘壓比低于限壓單元⑷的殘壓比20% ;能量抑制單元(5)的非線性特性曲線與限壓單元(4)的非線性特性曲線在100A時實現(xiàn)交叉；能量抑制單元(5)的能量承受能力按照保證供電網(wǎng)絡所有用電設備安全運行一個時間段T。設置，所述時間段T。根據(jù)整個保護系統(tǒng)的配合需要進行設置。保護支路⑵設置一個電流信號單元⑶，電流信號單元⑶通過測控電路與綜合控制單元(7)通訊連接，實現(xiàn)集中控制。保護支路(2)還設置一個限流熔斷器(11)，當保護支路⑵中的能量抑制單元(5)電流達到I。時，限流恪斷器(11)恪斷，保護能量抑制單元(5)，同時提供信號給綜合控制單元(7)，通過控制保護支路(3)運行，實現(xiàn)小電阻接地，利用零序電流互感器實現(xiàn)故障線路的跳閘。保護支路(2)的第一個作用是在系統(tǒng)有過電壓發(fā)生并超出保護支路(I)的設計承受能力時對供電系統(tǒng)產(chǎn)生的過電壓能量進行再吸收；第二個作用是通過電流信號單元(8)實現(xiàn)本單元的遠程監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)各級保護的配合，對保護支路(2)的工作狀況進行監(jiān)控，同時為整個系統(tǒng)的梯級配合、整體控制提供參數(shù)依據(jù)，保障整個保護系統(tǒng)的有效配合。
[0014]本實用新型所采用技術方案中的保護支路(3)包括快速開關(12)、接地單元(6)、電流信號單元(9)，所述的快速開關(12)、接地單元(6)、電流信號單元(9)串聯(lián)連接。接地單元(6)由線性