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可控电抗器:可控电抗器可充分利用当前智能化快速消弧系统中有关可控电抗器的核心技术。可控电抗器本体为1台高短路阻抗变压器,该变压器短路阻抗高达 100%,一次绕组接在系统中性点,有2个二次绕组。二次绕组与控制柜相连,控制柜内装配大功率可控硅及相应的滤波装置,具有调节范围大,连续可调,在任何时候可迅速退出,无需阻尼电阻等优点。
可控小电阻:由传统小电阻和高压开关串联而成,小电阻由不锈钢合金制造,可受控制屏控制。
控制屏:安装于主控室,是可控型小电阻接地一体化装置的中心控制部分,完成系统的各种控制指令。
2.2 消弧线圈和小电阻合一接地方式的单相接地故障的处理工作原理
消弧线圈和小电阻合一接地方式对配电网单相接地故障的处理过程如下:当配电网发生接地故障时,消弧线圈和小电阻合成一套装置检测电网电容电流值来测算出需要补偿的电感电流,控制可控电抗器输出补偿电流。一般瞬时性接地故障由电感电流补偿后,电弧熄灭,接地故障自动消除,则成套装置自动退出补偿状态,系统恢复正常运行,从而避免了出现小电阻接地方式中一有故障立刻跳闸使得线路跳闸率高的情况。对于可控电抗器补偿10 s后线路接地故障仍然存在的,则该系统可认为发生了永久性接地故障,成套装置会自动闭合高压开关投入小电阻,此时故障电流较大,可通过馈线零序电流保护动作,靠开关跳闸切除故障线路。投入小电阻后,控制可控电抗器退出补偿,故障线路切除后,系统恢复正常运行,接地成套装置自动闭合高压开关退出小电阻,电阻的投入实现了准确快速隔离故障线路,避免了故障扩大化。
可控型电阻接地成套装置对于配电网单相接地故障的综合处理方式,对于瞬时性线路接地故障由可控电抗器输出补偿,使得接地电弧能够快速熄灭,解决了小电阻接地中跳闸率高的缺点,是对目前小电阻接地方式的重大改进。
3 消弧线圈和小电阻合一接地系统的技术关键与难点
3.1 接地电阻系统的启动条件
在10 kV的小电阻接地系统中,保护整定值为零序电流60 A左右,接地电阻16 Ω,折算成中性点电压应为900 V,即系统额定电压的约15%,可按照该值来设定可控型电阻接地系统的动作启动电压,当然也可以按运行习惯设定启动电压。
3.2 瞬时性接地和永久性接地故障的界定
根据对多个地区的变电站单相接地故障统计数据来看,配电网单相接地时间超过10 s的故障只占总接地故障的10%~15%左右,大部分是时间短暂的接地故障,这也从一个方面证明了小电阻接地跳闸率高的原因。因此将投入小电阻的时间应设定在接地开始后5 s~10 s为宜,这样可避免大部分的跳闸,达到了降低跳闸率高的目标,同时,由于可控电抗器工作时间短,在保障电抗器绝缘距离的情况下,其体积大为缩小,与同容量谐振接地中要求的可控电抗器相比体积只有其一半左右,能够节省变电站的用电空间,使设备的安装布局更为紧凑。
3.3 与继保装置的配合问题
在消弧线圈和小电阻合一接地系统中,10 kV线路的零序保护定值大小可以与采用小电阻接地方式的定值一致,由于该装置已有效消除了瞬时性接地故障,则线路的保护装置可以不需要投入重合闸功能,避免重复操作断路器。
现有线路的零序保护的整定值要防止干扰及躲过一部分瞬时性接地故障,故需设置一定的延时,故当采用消弧线圈和小电阻合一装置作为配电网接地设备时,由于其补偿了瞬时性接地故障使其自动消除,因而馈线零序保护的动作时间完全可设定小于1 s。小电阻流过大电流时间大为缩短,既有效延长了小电阻的使用寿命,又起到保护接地变压器的作用(小电阻在工作状态时电流非常大)。
4 结语
线路故障最常发生的事单相接地故障,而单相接地故障发生频率最大的是瞬时接地故障,利用消弧线圈和小电阻合一系统中的可控型电抗器立即输出高精度补偿电流,减小接地电流,消除电弧,避免故障的扩大和产生的危害;对于永久性接地故障,通过控制可控小电阻内的高压开关将小电阻瞬时投入系统,利用10 kV线路保护装置将接地线路跳闸,隔离故障线路。采用弧线圈及小电阻一体化接地系统既可大大增加供电的可靠性、安全性、连续性,降低对设备的绝缘要求,又可将故障的影响和危害降低到最小的程度。
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