一種組合式中性點(diǎn)接地綜合控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力電網(wǎng)的一種中性點(diǎn)接地裝置，尤其是涉及3?66kV中壓供電網(wǎng)絡(luò)，能夠大大提高電網(wǎng)的供電可靠性，保障用電設(shè)備安全的一種組合式中性點(diǎn)綜合控制
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]我國3?66kV中壓電網(wǎng)中以6kV、10kV、35kV三個電壓等級應(yīng)用較為普遍，近年來，隨著供電網(wǎng)絡(luò)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(shè)備的使用也日趨增多，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的波動十分頻繁，因為供電網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(jì)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(shè)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(yùn)行方式，電網(wǎng)過電壓的保護(hù)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(yùn)行方式主要包括三種:1)中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式，2)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式，3)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地運(yùn)行方式。
[0004]中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式:中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地，國內(nèi)3?66kV中壓供電網(wǎng)絡(luò)大多數(shù)采用這種運(yùn)行方式，對供電網(wǎng)絡(luò)的過電壓防護(hù)是通過安裝避雷器、組合式過電壓保護(hù)器、消弧消諧裝置進(jìn)行系統(tǒng)過電壓的保護(hù)。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(hù)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?qū)λ矔r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(dǎo)致保護(hù)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(shè)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(hù)方案雖然簡單，但是系統(tǒng)需要較長時間的缺相運(yùn)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(yùn)行，使事故擴(kuò)大化。
[0005]中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式:中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)過消弧線圈接地，這種運(yùn)行方式主要是針對系統(tǒng)對地電容電流較大，可能導(dǎo)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(jìn)行補(bǔ)償。由于電網(wǎng)運(yùn)行方式的多樣化及弧光接地點(diǎn)的隨機(jī)性，消弧線圈要對電容電流進(jìn)行有效補(bǔ)償是非常困難的；另外消弧線圈只能夠?qū)ゎl過電壓進(jìn)行補(bǔ)償，對于高頻振蕩過電壓無能為力。因此消弧線圈的補(bǔ)償式保護(hù)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(bǔ)償容性電流，中性點(diǎn)位移電壓Uo將很高，過補(bǔ)償方式能夠減小中性點(diǎn)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(diǎn)經(jīng)小電阻接地的運(yùn)行方式:中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)過小電阻接地，這種運(yùn)行方式美國應(yīng)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(diǎn)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(diǎn)的接地電流，利用零序過電流保護(hù)使斷路器瞬間切斷故障線路。這種保護(hù)方案準(zhǔn)確性高，保護(hù)可靠，其主要缺點(diǎn)在于:首先，當(dāng)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(yán)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(diǎn)的電流較大，當(dāng)零序保護(hù)動作不及時或拒動時，將使接地點(diǎn)及附近的絕緣受到更大的危害，導(dǎo)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(diǎn)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(gòu)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(shù)減少了中性點(diǎn)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(diǎn)的接地電流通過零序過電流保護(hù)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(jìn)行吸收。該技術(shù)認(rèn)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(jìn)行設(shè)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(rèn)為是無窮大，而非線性電阻的能量不可能設(shè)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(shè)計的承受能量，就會導(dǎo)致氧化鋅電阻的擊穿，進(jìn)而熱積累，形成熱崩潰，雖然專利號ZL2010201575037的專利技術(shù)中增加了熔斷器來保護(hù)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(yùn)行方式以及已知的解決方案都存在著各種問題，缺乏保護(hù)的全面性和對電網(wǎng)系統(tǒng)的統(tǒng)一考慮，無法做到保護(hù)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(shù)方案的不足之處而提供一種根據(jù)供電網(wǎng)絡(luò)過電壓持續(xù)時間長短、幅值大小、能量大小分別進(jìn)行組合式處理的整體保護(hù)裝置，特別是通過中性點(diǎn)接地的綜合性控制實現(xiàn)對供電網(wǎng)絡(luò)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(yùn)行的可靠性。中性點(diǎn)接地綜合控制裝置將電力監(jiān)控技術(shù)、電壓變化分析技術(shù)、電壓控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，實現(xiàn)對電網(wǎng)電壓的綜合監(jiān)控與保護(hù)，改變在先技術(shù)中存在的各種問題，使電網(wǎng)電壓的保護(hù)控制由分散監(jiān)控上升為一體化保護(hù)，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(jìn)一步拓展了電網(wǎng)電壓監(jiān)控保護(hù)的針對性和適用性，全面提升電網(wǎng)電壓自動監(jiān)控保護(hù)的綜合水平。
[0010]本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種組合式中性點(diǎn)接地綜合控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對供電網(wǎng)絡(luò)各種過電壓的限制與保護(hù)，包括三個保護(hù)支路:由限壓單元(4)、電流信號單元(10)組成的保護(hù)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(hù)支路⑵；由接地單元(6)、電流信號單元(9)、投切開關(guān)(12)組成的保護(hù)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(hù)，各保護(hù)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(hù)配合，從而實現(xiàn)對供電網(wǎng)絡(luò)的整體控制。
[0011]本實用新型所采用技術(shù)方案中的保護(hù)支路(I)、保護(hù)支路(2)、保護(hù)支路(3)并聯(lián)安裝，并聯(lián)后的進(jìn)線端通過投切開關(guān)(13)與變壓器或者發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)電連接，下端與地電連接。
[0012]本實用新型所采用技術(shù)方案中的保護(hù)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(shè)備的絕緣耐受能力設(shè)置，保護(hù)支路(I)設(shè)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(hù)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(jìn)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(qiáng)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(hù)方案的第一級保護(hù)，保證用電設(shè)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(yuǎn)程監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)各級保護(hù)的配合，對保護(hù)支路(I)的工作狀況進(jìn)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(hù)系統(tǒng)的有效配合。
[0013]本實用新型所采用技術(shù)方案中的保護(hù)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(luò)所有用電設(shè)備安全運(yùn)行一個時間段T。設(shè)置，所述時間段T。根據(jù)整個保護(hù)系統(tǒng)的配合需要進(jìn)行設(shè)置。保護(hù)支路⑵設(shè)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(hù)支路(2)還設(shè)置一個限流熔斷器(11)，當(dāng)保護(hù)支路⑵中的能量抑制單元(5)電流達(dá)到I。時，限流恪斷器(11)恪斷，保護(hù)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(hù)支路(3)運(yùn)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(hù)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(hù)支路(I)的設(shè)計承受能力時對供電系統(tǒng)產(chǎn)生的過電壓能量進(jìn)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(yuǎn)程監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)各級保護(hù)的配合，對保護(hù)支路(2)的工作狀況進(jìn)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(hù)系統(tǒng)的有效配合。
[0014]本實用新型所采用技術(shù)方案中的保護(hù)支路(3)包括快速開關(guān)(12)、接地單元(6)、電流信號單元(9)，所述的快速開關(guān)(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