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我国配电网大都采用中性点非有效接地方式,即使永久性单相接地,也可以保持正常的线电压为用户维持一段时间供电。
在单相接地故障处理方面的研究和关注点大都聚焦在单相接地选线和定位方面,已经取得了一些研究成果,但是选线和定位并非单相接地故障处理的全部内容,因为单相接地时经常伴随着电弧,在未准确获知电弧已经可靠熄灭的情况下,很难做出跳闸还是维持供电的决策。
智能接地配电系统是一种有效的解决方案,它不仅有助于解决小电流接地系统单相接地选线和定位困难问题,并且熄弧更加可靠。
为了方便实际应用,本文重点论述智能接地配电系统应用中需要解决的关键技术问题。
1 智能接地配电系统的基本原理
智能接地配电系统的核心是配置智能接地装置并通过断路器接入变电站中。
当检测到发生单相接地后,智能接地装置控制接地故障相金属性接地,从而可靠熄灭电弧。
经短暂延时后断开金属性接地以判断是否为永久性接地,若是瞬时性单相接地故障则不进行后续步骤,处理完毕。
若是永久性单相接地故障则控制中性点投入中电阻以增大接地点上游的零序电流实现单相接地选线和定位;选线和定位完成后,退出该中电阻,然后:
1)对于瞬时性单相接地故障少的地区,可控制接地故障相再次金属性接地从而可靠熄灭电弧,此时相应的配电子网即工作在金属性单相接地的无电弧安全状态,可以安全地为用户供电,为负荷转移争取宝贵时间,保障用户的供电可靠性。
2)对于瞬时性单相接地故障频发的地区,为了不至于扩大故障的影响范围,一旦确定为永久性单相接地,在选线和定位过程中应通过零序保护驱动相应开关跳闸,切除永久性单相接地故障,而不再控制接地故障相再次金属性接地。
2 关键技术问题
2.1软开关
X相接地开关的组成见图1。其中,K1、K2为开关,R为过渡电阻。
图1 X相接地软开关的构成
当需要将X相金属性接地时,先控制合开关K1,将该相过渡到经电阻R接地,然后再控制合开关K2,实现X相金属性接地。上述过程称为“软导通”。
当需要断开X相金属性接地时,先控制分开关K2,将该相过渡到经电阻R接地,然后再控制分开关K1,实现相与地彻底断开。上述过程称为“软开断”。
接地故障相的软导通和软关断控制可以有效抑制操作过程可能发生的强烈暂态过程,避免对电气设备的损害。
接地故障相的软导通控制还可及时发现单相接地选相错误,若合错相可以及时终止后续过程,并打开K1,重新进行单相接地选相。这样就可以有效避免因选相错误导致两相短路接地的风险,使其具有单相接地故障选相的容错和纠错能力。
2.2 智能接地装置的结构形式
为了适应不同场合的安装需求,智能接地装置可以采取以下3种结构形式。
2.2.1 结构一:开关柜结构
若变配电站内有足够的空间,智能接地装置可采用开关柜安装的方式。
开关柜结构的智能接地装置可以采用单独组柜安装方式,也可以和其他开关柜(如KYN28柜)并柜安装,需敷设高压电缆、控制电源、电压信号、通信线缆。
对于自带接地变压器(简称接地变)和消弧线圈的情形,智能接地装置由2台柜体组成,需要占用2个间隔。柜体宽度分别1200mm和1000m,即总宽度为2200mm。
对于利用变电站内接地变和消弧线圈的情形,智能接地装置由1台柜体组成,需要占用1个间隔。
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