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KW-JG 接地故障综合保护系统
发布时间:2022/03/04 阅读次数:974

KW-JG接地故障综合保护系统

1. 概述
        中压配网运行中,系统发生单相弧光接地过电压、铁磁谐振过电压、高阻接地引起的电压不平衡准确判定以及接地后选线准确率低等问题并称为企业运行的“四大难题”。而由上述接地引起的接地跳闸事故率,占企业事故率的80%,给企业带来巨大的经济损失。
        而目前传统技术处理上述故障的方法非常的单一,只是针对某类型故障来采取相关措施,如针对弧光接地过电压采取自动跟踪消弧线圈来抑制,针对铁磁谐振采用Zn0或SiC为基础的一次消谐器等,这些方法本身存在不足,不能有效地抑制故障,最终仍然会导致故障进一步发展为短路事故。
        我公司的接地故障综合保护系统(KW-JG),可以快速有效控制单相弧光接地故障的进一步发展,并能快速准确地选出故障线路,允许至少630A的电容电流长期流过,保护性能不受电网规模的影响,并且在从根本上防止PT铁磁谐振的同时,能够对高阻接地进行准确判断,及时采取措施,降低和防止人身触电伤亡事故的发生。

2. 构成原理
        KW-JG接地故障综合保护系统主要由电压检测选线柜、过电压监控执行柜组成。其中,电压检测选线柜由隔离开关(或隔离手车)GL、抗饱和电压互感器YH、高压熔断器RD、尖峰过电压吸收器KWGB、自限流消谐器KW-LXQ及录波微机检测选线单元DX等组成;过电压监控执行柜由隔离开关(或隔离手车)GL、分相控制高压真空快速接地开关VFC、大能容过电压吸收装置KW-DFG及监控执行控制中心MCU等组成。

正常状态下接地故障综合保护系统处于自动待机状态,录波微机检测选线装置处于投入状态。

当安装点10kV系统某相发生单相接地故障时,装置在30ms之内控制故障相接地开关合闸,实现系统接地相稳定金属性接地,快速熄灭接地电弧,将非故障相的弧光接地过电压抑制在线电压的安全水平,从而有效控制接地故障的进一步发展;

为判别接地故障性质和快速选择接地线路,要求该装置在断路器首次合闸成功后5s30s内自动控制故障相真空断路器分闸一次,若接地故障属于瞬时性接地,系统电压将恢复正常,则装置自动进入待机状态;

若接地故障属于永久性接地,则装置控制器在消弧控制器立即控制故障相真空断路器再一次合闸,且保持合闸状态直至系统接地故障隔离或消除后由远方监控人员操作断路器复位,此后装置自动进入待机状态;

期间选线装置一直处于工作状态,根据断路器合分、电弧熄灭前后各条线路零序电流的变化最大增量配合小半波比幅比相以及全相法等快速算法原理,选出故障线路。装置快速准确实现对弧光接地、金属性接地、高阻接地线路准确识别,并及时将选线结果远传至监控人员通过试拉馈线开关进行验证。

为有效防止因本装置动作形成单相金属性接地后但又发生系统非故障相绝缘对地击穿,造成异相两点接地短路,要求在处于合闸状态的故障相断路器在10ms左右快速分闸,避免发生两相短路。

3. 产品功能
        运行监测正常运行时装置面板上显示系统运行电压,并可向外部回路提供二次电压信号,可取代常规的PT柜及其监测仪表。
        越限报警:当系统运行电压超过或低于预先设定的限值时;装置可及时报警,面板显示故障类型和运行电压,并输出接点信号供用户使用。

快速熄弧系统发生单相接地故障时,装置能在30ms之内将故障相直接接地,装置控制器发出报警并输出继电器接点信号,熄灭接地电弧,将非故障相的弧光接地过电压限制在线电压的安全水平,有效地控制故障的进一步发展,并能维持系统带单相接地故障至少运行2小时,以保证足够的倒闸操作时间。

两相异地短路处理当发生装置一相动作,如果此时又发生两相异地短路,装置能在5ms之内发出跳闸指令,接地开关5ms分闸,总共10ms退出接地相,防止发生两相短路,有利于防止馈线零序保护跳闸,同时无需人为干预自动做好下次动作准备。
        快速接地选线根据电弧熄灭前后各条线路零序电流的变化最大增量配合小半波比幅比相以及全相法等快速算法原理,选出故障线路并在面板上给出故障线号,准确率99%。基于最大增量原理及全向选线法的小电流选线模块,根据电弧熄灭前后各条线路零序电流的变化,快速准确地选出故障线路,并在面板上给出故障线号。

自动恢复功能:故障相的分相接地开关应在30ms以内第1次合闸,持续5-30s后,该分相接地开关自动断开;若故障继续存在,该分相接地开关再次合闸,同时装置选出接地线路并上送选线结果;合闸持续3-30min后(可按实际情况设定),自动分闸,若故障仍存在则发跳闸信号。调度试拉故障线路的同时,将装置复归。装置具有远方复位的功能,满足无人职守变电站的要求。
        过压限制装置中的尖峰过电压吸收器可以把发生在相对地和相与相之间的过电压限制到较低的水平;发生单相弧光接地时可把过电压限制在线电压的安全水平,消灭过电压保护的死区,且其2ms方波通流量大,寿命长。
        断线保护电压互感器高压熔断器熔断或缺相运行导致系统单相断线、两相断线或三相断线时,装置面板上,显示断线相别和各相电压,并输出接点信号供用户使用。

消除谐振装置采用抗饱和电压互感器并在一次绕组中性点加自限流强阻尼抑制器,能有效破坏铁磁谐振条件,强迫电压互感器退出饱和状态,防止深度饱和引起电压互感器严重过载,从而防止了铁磁谐振发生。
        人体防护系统能够对人体触电时的高阻接地状态准确判断,快速判别接地相,并在20ms内迅速执行故障转移,使人体触电处的电位最低有利于人体的脱困和降低人体触电的伤亡。

运行监测功能:正常运行时装置面板上显示系统运行电压,系统出现电压故障能及时发出报警信号,并可与上一级实现数据远传,同时输出继电器接点容量≥5A(直流),无源(3常开)。

事件记忆装置可记录不小于200次故障的类型、发生时间,能记录故障前10周波、故障后10周波的三相电压、开口三角电压、系统接地电流等参数,为故障的分析与处理提供有效信息,还能记录现场参数设置和功能设置的时间,以备查阅。
        数据远传装置配置了RS485通讯接口,可按照给定的通讯规约实现与监控主机的数据远传,用户可以在监控中心实时监测运行状态、系统电压,调阅事件参数。
4. 产品特点
        功能强大装置对于中压配网经常发生的电压越限、系统PT断线、单相接地、铁磁谐振等故障都能实现快速检测与控制,并能实时监测系统运行电压,具有很高的性价比。同时,系统所配的抗饱和PT,能够代替原有PT柜,节省了投资。
        动作迅速采用特制快速真空断路器作为接地开关,装置可在20ms以内快速动作,大大缩短单相接地电弧的持续的时间。
        适应性强装置动作后可允许至少630A的系统电容电流长期流过,保护性能不受电网规模的影响,既适用于电缆电网、混合电网,也适合于架空电网。
        维护简单装置动作后又发生非故障相绝缘对地击穿时,故障相接地开关在5ms左右快速分闸,避免发生两相短路,同时无需人为干预自动做好下次动作的准备。
        准确率高利用将故障相直接接地、电弧熄灭前后只有故障线路零序电流变化最大,而非故障线路基本不变的特征,巧妙地解决了弧光接地选线不准的难题。

5. 结构示意图


6.系统模拟图


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