虚拟接地装置说明.doc

虚拟接地装置说明 中性点不接地系统由于投资、运行经济，供电可靠性高被广泛采用。但是当发生单相弧光接地时，会产生弧光接地过电压，极易引起电气设备内绝缘的损伤或击穿引发事故，造成严重损失。随着电网规模的扩大，电缆的大量应用，接地电容电流越来越大，其在发生单相接地时，电弧不能自熄，会产生很高的过电压，已不适应现代电力发展之需要。谐振接地即消弧线圈接地，补偿流经故障点的电容电流使之趋于0，弧光不能维系燃烧而熄灭，故障点周围的绝缘介质“空气”得以补充能够恢复到正常的绝缘强度，故障点的绝缘不再击穿，几十年来消弧线圈为电力系统做出了巨大贡献。谐振接地具有很高的供电可靠性和安全性，但其存在着过电压倍数高，精确调谐难度大，选线准确率低，组件多，结构复杂，装置自身故障率高，不利于电网的远景规划等缺点。消弧线圈最大的缺点是在电缆线路中不能发挥消弧作用。小电阻接地，是由于消弧线圈在电缆线路中不能发挥消弧作用，不得不选择中性点经电阻接地方式，加大流经故障点电流使保护启动跳开故障线路，以牺牲中性点非接地电力系统投资、运行经济和供电可靠性为代价来换取系统的安全运行。供电可靠性已成为电力系统发展水平的重要考核指标，小电阻接地系统在发生单相间歇性弧光接地或其他因素引起的短时接地时，不能熄弧，必须立即跳闸，这不仅增加了断路器的维护工作量，对生产工艺连续性较强的用户也是不适应的，不能满足现代人们的生活要求。另外，小电阻接地系统在发生单相接地时，接地电流很大，由此形成的跨步电压较高，对接地故障点附近的人身安全产生很大威胁。在人们的生活和生产中，如果不慎触电，生还的概率极小，同时接地电流引起的地电位升高对低压设备的安全也产生严重威胁。还有对通讯的干扰严重，现在电子设备的应用是越来越广泛，其抗干扰能力很低，小电阻接地系统在发生单相接地时，其较大的接地电流对通讯线路、通讯设备以及二次线路和设备等将产生很大的干扰。中性点虚拟接地电压互感器柜，虽然能消除各种过电压对系统的危害，但对于电缆线路的永久性故障却不能消弧，消除故障点的电容电流。一些有易燃易爆环境的企业，如煤炭、化工等企业，行业规程规定故障点的电容电流必须小于20A；另外，对于电缆线路，电容电流大于40A时，一旦单相接地燃弧，燃弧的能量非常大很快就熔化电缆绝缘造成相间短路。鉴于以上原因，研发出“中性点虚拟接地及消弧装置”，当发生单相弧光接地时，将故障相金属性接地，故障点对地电压为0，弧光不再重燃，电容电流从故障点转移到装置内流回系统，实施消弧。本装置目的在于提供一种系统虚拟接地和消弧技术的结合，具有体积小、结构简单、性能稳定等特点，既降低了电力系统的过电压水平，又保证了系统的供电可靠性，同时可提高单相接地故障选线的准确率，本装置兼有了各种接地的优点。装置功能本装置的核心部件是根据专利（专利号：200610041262.8 200620126468.6）方法实施特制的虚拟接地技术，实现系统中性点虚拟接地，泄放产生各种过电压的能量，如谐振和单相接地的电、磁能量；在发生单相接地时将故障相直接接地实施消弧，仍然可以维持运行一段时间，过电压水平较低，具有很高的供电可靠性和安全性。科学的原理，新颖的方法，近理想化的效果，独创的虚拟接地方式，集合各种中性点接地方式的优点，主动吸收泄放产生各种过电压的能量，从源头上消除过电压，拒绝过电压于萌芽之中，给系统安全运行最大的保障。灵活的运行方式，单相接地时可维持运行，也可立即切除故障，满足不同的运行要求；很低的过电压限制值，给系统绝缘安全极大的保障；电压互感器虚拟接地一体化，取代电压互感器柜，可提供AC220V操作电源。1、拒绝系统谐振及其过电压，系统设计时无需考虑参数匹配。在供电系统设计时，系统中感性元件的阻抗容易计算，但系统对地容抗很难计算，这主要是设备安装的位置、线路敷设的路径及高度、海拔高度、气候环境、空气的湿度、环境污染程度等都影响着系统对地的电容值。设计时计算参数匹配合理，而现场实际参数匹配不合理。系统参数匹配不合理的情况如：零序阻抗与正序阻抗的比值在（-1）（-20）之间；系统固有频率接近基频或某次谐波频率；系统对地电容容抗与电压互感器励磁电抗之比大于0.01；负载变压器绕组感抗与线路对地等效容抗满足一定关系等。参数匹配不合理的系统，当受到某种“激励”（如操作、故障、雷击等）时，系统往往就会发生谐振，过电压倍数很高造成事故。虚拟接地吸收泄放“激励”和谐振的能量，从源头上消除其影响，防止产生过电压，因此设计上可以不考虑系统参数匹配问题。2、拒绝电压互感器铁磁谐振过电压电压互感器发生谐振时，虚拟接地吸收泄放谐振能量，从源头消除谐振过电压，三相电压很快恢复到正常电压水平，不仅保护了系统的绝缘安全，防止了谐振过电压对系统绝缘的危害，同时保证电压互感器的特性永远处于线性区域，呈高感抗，保障谐振不会发展，具有小电阻、高阻接地的优点。3、实现瞬间故障（架空线路、电缆接头）消弧一方面接地燃弧期间，虚拟接地吸收了接地激发的能量，大幅度降低接地振荡过程，降低暂态过程对系统的危害；另一方面虚拟接地快速消耗弧光熄灭时刻对地电容储存的电荷，降低故障点弧道对地电压恢复的速度，有利于弧道绝缘介质绝缘强度的恢复，使弧道绝缘强度恢复速度大于对地电压的恢复速度，同时虚拟接地使故障点对地电压接近相电压（没有虚拟接地时故障点对地电压恢复最大值为2倍相电压），因此故障点不会再次击穿，从而实现消弧。电缆线路很多单相弧光接地发生在电缆接头部位，也是瞬间故障。4、电缆线路弧光接地过电压的抑制及消弧当有虚拟接地装置时，由于虚拟接地装置吸收泄放了故障点击穿激发的能量，大幅度降低燃弧期间过渡过程，使暂态过电压小于2.5倍；弧光熄灭时，虚拟接地快速消耗弧光熄灭时刻对地电容储存的电荷，降低对地电压的恢复速度，消除了对地电容储存电荷的影响，使燃弧次数减少一半，对于故障点再次击穿电压小于线电压的故障虽然不能消弧，但由于虚拟接地装置吸收泄放了故障点燃弧熄弧激发的能量，可以抑制过电压倍数在2.5以内，燃弧次数减少一半，且大幅度降低燃弧时的过渡过程。单相弧光接地时，当2个周波内弧光不能熄灭时属永久性接地故障，将故障相直接接地实施消弧; 也可以在发生单相接地时直接投入消弧开关实施消弧。5、雷击过电压的抑制氧化锌避雷器限制雷击过电压4.0倍以下。雷击发生后氧化锌过电压保护器的1mA参考电压在2.3倍左右，其对应的电荷储存在系统对地电容上，其能量被虚拟接地吸收泄放，防止了其与相电压叠加产生的工频过电压危害系统绝缘。6、拒绝断线谐振过电压电网中出现断线谐振过电压时，可发生系统中性点位移、负载变压器相序反转、绕组电流急剧增加、铁芯发出响声、导线发出电晕声等现象。在严重情况下，会使绝缘闪烙，避雷器爆炸，甚至损坏电力设备。虚拟接地吸收泄放因断线产生的“激励”能量，使断线根本无法引发断线谐振。7、防止发电机投切过电压发电机并网不可能是完全意义上的“同期”，以及切除发电机，必然给系统带来冲击，尤其是小系统。虚拟接地吸收泄放这种冲击产生的能量，消除其产生的影响。8、其他过电压的抑制合空母线投切空线路投切电容器投切空载变压器投切电机投切电抗器系统扰动突然甩负荷等等都会“激发”能量，虚拟接地主动吸收泄放“激发”的能量，从根本上防止过电压的产生。9、抑制不对称谐波，降低不对称谐波对变压器的影响，减小变压器、电机、电缆、电容器噪声、发热并有节能效果。10、判断PT一、二次断线故障。11、PT并列切换。12、备有485（232）微机通讯接口，进行数据通讯。13、可以增加选线装置，迅速查找故障线路（建议使用后台选线）。14、装置具备电压互感器功能，精度为0.5或0.2级，15、可提供AC 220V操作电源。型号说明U ：额定电压 3、6、10、35 kVIc：系统电容电流 10、20、30、40、50、80、100、200AP ：带PT功能，无此功能省略PW : 区分内外部故障，无此功能省略W备注：1、对易燃易爆环境的系统，电容电流大于20A（6、10kV）时，请选用“中性点虚拟接地及消弧装置”。2、对于电缆线路，电容电流大于40A（6、10kV）时，一旦单相接地燃弧，燃弧的能量非常大很快就熔化电缆绝缘造成相间短路，因此请选用“中性点虚拟接地及消弧装置”。3、其它请选用“中性点虚拟接地电压互感器柜”。装置标准尺寸3、6、10kV柜体尺寸：1000（宽）1500（深）2200（高）。35kV柜体尺寸根据用户要求确定柜体尺寸；也可根据用户要求协商生产非标准尺寸柜体。 使用环境条件1) 环境温度：-25+402) 环境湿度：90%(25)，50%(40)3) 海拔高度：2000米，特殊要求可达4000M。1、故障判断控制器 2、穿墙套管 3、装置标志 4、观察窗 5、铭牌 6、眉头 7、装置复位按钮 8、前门电磁锁 9、门锁 10、封闭母线室 11、隔离开关 12、高压熔断器 13、电压互感器 14、虚拟接地变压器 15、接地铜排 16、柜顶小母线室 17、二次仪