KW-JG接地故障綜合保護(hù)系統(tǒng)
1. 概述
中壓配網(wǎng)運(yùn)行中，系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地過電壓、鐵磁諧振過電壓、高阻接地引起的電壓不平衡準(zhǔn)確判定以及接地后選線準(zhǔn)確率低等問題并稱為企業(yè)運(yùn)行的“四大難題”。而由上述接地引起的接地跳閘事故率,占企業(yè)事故率的80%，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
而目前傳統(tǒng)技術(shù)處理上述故障的方法非常的單一,只是針對某類型故障來采取相關(guān)措施，如針對弧光接地過電壓采取自動(dòng)跟蹤消弧線圈來抑制，針對鐵磁諧振采用Zn0或SiC為基礎(chǔ)的一次消諧器等，這些方法本身存在不足,不能有效地抑制故障,最終仍然會(huì)導(dǎo)致故障進(jìn)一步發(fā)展為短路事故。
我公司的接地故障綜合保護(hù)系統(tǒng)(KW-JG),可以快速有效控制單相弧光接地故障的進(jìn)一步發(fā)展,并能快速準(zhǔn)確地選出故障線路，允許至少630A的電容電流長期流過，保護(hù)性能不受電網(wǎng)規(guī)模的影響，并且在從根本上防止PT鐵磁諧振的同時(shí),能夠?qū)Ω咦杞拥剡M(jìn)行準(zhǔn)確判斷,及時(shí)采取措施,降低和防止人身觸電傷亡事故的發(fā)生。
2. 構(gòu)成原理
KW-JG接地故障綜合保護(hù)系統(tǒng)主要由電壓檢測選線柜、過電壓監(jiān)控執(zhí)行柜組成。其中，電壓檢測選線柜由隔離開關(guān)（或隔離手車）GL、抗飽和電壓互感器YH、高壓熔斷器RD、尖峰過電壓吸收器KWGB、自限流消諧器KW-LXQ及錄波微機(jī)檢測選線單元DX等組成；過電壓監(jiān)控執(zhí)行柜由隔離開關(guān)（或隔離手車）GL、分相控制高壓真空快速接地開關(guān)VFC、大能容過電壓吸收裝置KW-DFG及監(jiān)控執(zhí)行控制中心MCU等組成。
正常狀態(tài)下接地故障綜合保護(hù)系統(tǒng)處于自動(dòng)待機(jī)狀態(tài)，錄波微機(jī)檢測選線裝置處于投入狀態(tài)。
當(dāng)安裝點(diǎn)10kV系統(tǒng)某相發(fā)生單相接地故障時(shí)，裝置在30ms之內(nèi)控制故障相接地開關(guān)合閘，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接地相穩(wěn)定金屬性接地，快速熄滅接地電弧，將非故障相的弧光接地過電壓抑制在線電壓的安全水平，從而有效控制接地故障的進(jìn)一步發(fā)展；
為判別接地故障性質(zhì)和快速選擇接地線路，要求該裝置在斷路器首次合閘成功后5s～30s內(nèi)自動(dòng)控制故障相真空斷路器分閘一次，若接地故障屬于瞬時(shí)性接地，系統(tǒng)電壓將恢復(fù)正常，則裝置自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；
若接地故障屬于永久性接地，則裝置控制器在消弧控制器立即控制故障相真空斷路器再一次合閘，且保持合閘狀態(tài)直至系統(tǒng)接地故障隔離或消除后由遠(yuǎn)方監(jiān)控人員操作斷路器復(fù)位，此后裝置自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；
期間選線裝置一直處于工作狀態(tài)，根據(jù)斷路器合分、電弧熄滅前后各條線路零序電流的變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，選出故障線路。裝置快速準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對弧光接地、金屬性接地、高阻接地線路準(zhǔn)確識(shí)別，并及時(shí)將選線結(jié)果遠(yuǎn)傳至監(jiān)控人員通過試?yán)伨€開關(guān)進(jìn)行驗(yàn)證。
為有效防止因本裝置動(dòng)作形成單相金屬性接地后但又發(fā)生系統(tǒng)非故障相絕緣對地?fù)舸?，造成異相兩點(diǎn)接地短路，要求在處于合閘狀態(tài)的故障相斷路器在10ms左右快速分閘，避免發(fā)生兩相短路。
3. 產(chǎn)品功能
運(yùn)行監(jiān)測：正常運(yùn)行時(shí)裝置面板上顯示系統(tǒng)運(yùn)行電壓,并可向外部回路提供二次電壓信號，可取代常規(guī)的PT柜及其監(jiān)測儀表。
越限報(bào)警：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行電壓超過或低于預(yù)先設(shè)定的限值時(shí)；裝置可及時(shí)報(bào)警，面板顯示故障類型和運(yùn)行電壓，并輸出接點(diǎn)信號供用戶使用。
快速熄弧：系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，裝置能在30ms之內(nèi)將故障相直接接地，裝置控制器發(fā)出報(bào)警并輸出繼電器接點(diǎn)信號，熄滅接地電弧，將非故障相的弧光接地過電壓限制在線電壓的安全水平，有效地控制故障的進(jìn)一步發(fā)展，并能維持系統(tǒng)帶單相接地故障至少運(yùn)行2小時(shí)，以保證足夠的倒閘操作時(shí)間。
兩相異地短路處理：當(dāng)發(fā)生裝置一相動(dòng)作，如果此時(shí)又發(fā)生兩相異地短路，裝置能在5ms之內(nèi)發(fā)出跳閘指令，接地開關(guān)5ms分閘，總共10ms退出接地相，防止發(fā)生兩相短路，有利于防止饋線零序保護(hù)跳閘，同時(shí)無需人為干預(yù)自動(dòng)做好下次動(dòng)作準(zhǔn)備。
快速接地選線：根據(jù)電弧熄滅前后各條線路零序電流的變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，選出故障線路并在面板上給出故障線號，準(zhǔn)確率99%。基于最大增量原理及全向選線法的小電流選線模塊,根據(jù)電弧熄滅前后各條線路零序電流的變化,快速準(zhǔn)確地選出故障線路，并在面板上給出故障線號。
自動(dòng)恢復(fù)功能：故障相的分相接地開關(guān)應(yīng)在30ms以內(nèi)第1次合閘，持續(xù)5-30s后，該分相接地開關(guān)自動(dòng)斷開；若故障繼續(xù)存在，該分相接地開關(guān)再次合閘，同時(shí)裝置選出接地線路并上送選線結(jié)果；合閘持續(xù)3-30min后（可按實(shí)際情況設(shè)定），自動(dòng)分閘，若故障仍存在則發(fā)跳閘信號。調(diào)度試?yán)收暇€路的同時(shí)，將裝置復(fù)歸。裝置具有遠(yuǎn)方復(fù)位的功能，滿足無人職守變電站的要求。
過壓限制：裝置中的尖峰過電壓吸收器可以把發(fā)生在相對地和相與相之間的過電壓限制到較低的水平；發(fā)生單相弧光接地時(shí)可把過電壓限制在線電壓的安全水平，消滅過電壓保護(hù)的死區(qū)，且其2ms方波通流量大，壽命長。
斷線保護(hù)：電壓互感器高壓熔斷器熔斷或缺相運(yùn)行導(dǎo)致系統(tǒng)單相斷線、兩相斷線或三相斷線時(shí)，裝置面板上，顯示斷線相別和各相電壓，并輸出接點(diǎn)信號供用戶使用。
消除諧振：裝置采用抗飽和電壓互感器并在一次繞組中性點(diǎn)加自限流強(qiáng)阻尼抑制器，能有效破壞鐵磁諧振條件，強(qiáng)迫電壓互感器退出飽和狀態(tài)，防止深度飽和引起電壓互感器嚴(yán)重過載，從而防止了鐵磁諧振發(fā)生。
人體防護(hù)：系統(tǒng)能夠?qū)θ梭w觸電時(shí)的高阻接地狀態(tài)準(zhǔn)確判斷，快速判別接地相，并在20ms內(nèi)迅速執(zhí)行故障轉(zhuǎn)移,使人體觸電處的電位最低有利于人體的脫困和降低人體觸電的傷亡。
運(yùn)行監(jiān)測功能：正常運(yùn)行時(shí)裝置面板上顯示系統(tǒng)運(yùn)行電壓，系統(tǒng)出現(xiàn)電壓故障能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，并可與上一級實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，同時(shí)輸出繼電器接點(diǎn)容量≥5A（直流），無源（3常開）。
事件記憶：裝置可記錄不小于200次故障的類型、發(fā)生時(shí)間，能記錄故障前10周波、故障后10周波的三相電壓、開口三角電壓、系統(tǒng)接地電流等參數(shù)，為故障的分析與處理提供有效信息，還能記錄現(xiàn)場參數(shù)設(shè)置和功能設(shè)置的時(shí)間，以備查閱。
數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳：裝置配置了RS485通訊接口，可按照給定的通訊規(guī)約實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，用戶可以在監(jiān)控中心實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)電壓，調(diào)閱事件參數(shù)。
4. 產(chǎn)品特點(diǎn)
功能強(qiáng)大：裝置對于中壓配網(wǎng)經(jīng)常發(fā)生的電壓越限、系統(tǒng)PT斷線、單相接地、鐵磁諧振等故障都能實(shí)現(xiàn)快速檢測與控制，并能實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行電壓，具有很高的性價(jià)比。同時(shí)，系統(tǒng)所配的抗飽和PT,能夠代替原有PT柜,節(jié)省了投資。
動(dòng)作迅速：采用特制快速真空斷路器作為接地開關(guān)，裝置可在20ms以內(nèi)快速動(dòng)作,大大縮短單相接地電弧的持續(xù)的時(shí)間。
適應(yīng)性強(qiáng)：裝置動(dòng)作后可允許至少630A的系統(tǒng)電容電流長期流過，保護(hù)性能不受電網(wǎng)規(guī)模的影響，既適用于電纜電網(wǎng)、混合電網(wǎng),也適合于架空電網(wǎng)。
維護(hù)簡單：裝置動(dòng)作后又發(fā)生非故障相絕緣對地?fù)舸r(shí)，故障相接地開關(guān)在5ms左右快速分閘，避免發(fā)生兩相短路，同時(shí)無需人為干預(yù)自動(dòng)做好下次動(dòng)作的準(zhǔn)備。
準(zhǔn)確率高：利用將故障相直接接地、電弧熄滅前后只有故障線路零序電流變化最大，而非故障線路基本不變的特征，巧妙地解決了弧光接地選線不準(zhǔn)的難題。
5. 結(jié)構(gòu)示意圖
6.系統(tǒng)模擬圖
