一、產(chǎn)品概述
在電力系統(tǒng)中，單相接地故障約占全部故障的85%,而且這些單相接地故障中，85%以上是瞬時(shí)的和可以恢復(fù)的。電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和供電的可靠性，在其它條件相同的情況下，取決于系統(tǒng)中性點(diǎn)的工作方式，即中性點(diǎn)接地方式。在有效接地系統(tǒng)中，單相接地故障線路會(huì)被迅速切除，防止事故擴(kuò)大，這對(duì)于110kV及以上的輸變電網(wǎng)絡(luò)來說是合適的。35kV及以下中壓輸配電系統(tǒng)，由于對(duì)供電可靠性要求高，則采用了中性點(diǎn)非有效接地方式，或稱小電流接地方式，對(duì)于發(fā)生幾率較高的單相接地故障，不會(huì)產(chǎn)生危及人身、設(shè)備和系統(tǒng)安全的短路電流，并具有瞬時(shí)性單相接地故障自愈能力，系統(tǒng)的線電壓仍然對(duì)稱，可以保持對(duì)用戶的連續(xù)供電。
我國6~35kV中壓系統(tǒng)主要采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的非有效接地方式，提高了中壓系統(tǒng)的供電可靠性。但另一方面，這種接地方式也給中壓輸配電系統(tǒng)帶來了一些問題，主要是單相接地時(shí)會(huì)引起弧光過電壓及諧振過電壓。特別對(duì)于較高倍數(shù)的間歇性弧光接地過電壓，如不能及時(shí)消除，可能造成避雷器熱崩潰、電纜放炮、電壓互感器故障、絕緣閃絡(luò)等各類事故，引發(fā)第二點(diǎn)接地造成危害較大的相間事故。
這些事故表明中壓系統(tǒng)中性點(diǎn)非有效接地方式會(huì)給系統(tǒng)電氣設(shè)備的運(yùn)行安全帶來一些問題。這些問題如果不能有效解決，用戶就會(huì)在供電可靠性和運(yùn)行安全性兩者間進(jìn)行選擇，也就是中性點(diǎn)接地方式的選擇。多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在中壓系統(tǒng)選擇有效接地方式會(huì)顯著地降低供電可靠性。因此保持中性點(diǎn)非有效接地方式提高供電可靠性的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)解決這種接地方式帶來的問題是近年來中壓系統(tǒng)的一個(gè)主要研究課題。解決這一問題的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確的故障選線和有效的后續(xù)處理。在準(zhǔn)確確定故障支路的基礎(chǔ)上，根據(jù)故障支路負(fù)載的重要性以及故障的性質(zhì)來靈活、有效地確定故障的處理方式，形成系統(tǒng)解決方案。
目前市場上廣泛使用的小電流選線方式往往受到接地點(diǎn)阻抗變化范圍大、工況復(fù)雜、零序電流信號(hào)弱、電磁干擾強(qiáng)等各種因素的影響，難以快速、準(zhǔn)確地選出發(fā)生單相接地故障支路，選線準(zhǔn)確率較低。
泰隆電氣在聯(lián)合各界資源力量、在國內(nèi)外電力行業(yè)的技術(shù)支持下誕生了一種智能化電網(wǎng)單相接地故障綜合保護(hù)管理系統(tǒng)(簡稱接地管理系統(tǒng))，系統(tǒng)綜合了直接接地、不接地、電阻接地、消弧線圈等接地方式相互配合運(yùn)行，比目前電力系統(tǒng)采用單一的中性點(diǎn)不接地、消弧線圈接地、小(中)電阻接地方式具有更高的供電可靠性、選線準(zhǔn)確率高、過電壓倍數(shù)低和消諧、消弧等作用好的特點(diǎn)。新建電力系統(tǒng)可以采用手動(dòng)干預(yù)法運(yùn)行，也可以采用自動(dòng)模式運(yùn)行。
二、技術(shù)方案
在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，通過接地變壓器引出一個(gè)中性點(diǎn)，該中性點(diǎn)與接地運(yùn)行渦流磁控開關(guān)IGBT串聯(lián)接入可控電阻后接地。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，接地運(yùn)行渦流磁控開關(guān)IGBT不導(dǎo)通。當(dāng)系統(tǒng)或線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地變壓器的中性點(diǎn)發(fā)生變化，裝置中的主控制器檢測到故障信號(hào)，并觸發(fā)接地運(yùn)行渦流磁控開關(guān)IBGT導(dǎo)通，零序回路將流過一個(gè)脈沖可控的零序大電流，該零序電流通過故障線路，故障線路測距定位信號(hào)采集單元檢測到故障信號(hào)后發(fā)送給控制器，判斷故障線路、故障類型及故障時(shí)間和故障波形等。然后根據(jù)單相接地故障的性質(zhì)，再采用不同的工作方式，讓消弧線圈和觸點(diǎn)消弧、電阻接地及不接地互相配合，消除弧光故障，并互相保護(hù)。
對(duì)于瞬時(shí)性接地故障和弧光接地故障，通過干預(yù)技術(shù)完成故障測距定位后迅速啟動(dòng)脈沖式消弧線圈和觸點(diǎn)消弧，用觸點(diǎn)消弧來旁路暫態(tài)、高頻接地電容電流和脈沖式消弧線圈暫態(tài)電感電流，當(dāng)脈沖式消弧線圈穩(wěn)定工作并實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償后，退出觸點(diǎn)消弧，待故障消除后再退出脈沖式消弧線圈。由于有脈沖式消弧線圈以及低殘壓過電壓吸收裝置和電阻來限制觸點(diǎn)消弧的真空接觸器開斷引起的操作過電壓，對(duì)于瞬時(shí)性接地故障或弧光接地故障，這種組合式的工作方式克服了傳統(tǒng)的消弧線圈或觸點(diǎn)消弧、不接地、小電阻接地單獨(dú)應(yīng)用的缺陷，更加有利于故障的消除，使裝置的可靠性大大提高。
對(duì)于永久性的單相接地故障，完成故障測距定位后迅速啟動(dòng)遠(yuǎn)跳或啟用觸點(diǎn)消弧工作和小電流系統(tǒng)相互配合，觸點(diǎn)消弧直接旁路接地電容電流，小電流系統(tǒng)通過有效接地裝置抑制故障電流，從而很好地保護(hù)故障支路特別是電纜支路的安全，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。全電壓監(jiān)測裝置監(jiān)測并記錄整個(gè)選線、消弧過程，并在系統(tǒng)正常運(yùn)行及發(fā)生故障時(shí)，對(duì)系統(tǒng)三相電壓及其諧波、電壓閃變、弧光過電壓、雷擊過電壓、操作過電壓等穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)沖擊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、定時(shí)記錄和報(bào)警供用戶進(jìn)一步分析系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
SKL-MGS單相接地故障綜合管理系統(tǒng)簡稱(接地管理系統(tǒng)),是由泰隆電氣聯(lián)合電科院、華電大學(xué)科研人員，擁有多項(xiàng)專利技術(shù)以及特有的技術(shù)工藝，構(gòu)成性能優(yōu)良的新型智能電網(wǎng)單相接地故障綜合技術(shù)保護(hù)管理的智能化系統(tǒng)。
SKL-MGS單相接地故障綜合管理系統(tǒng)由終端設(shè)備接地變、磁控消弧線圈、合金接地阻尼、智能傳感器、渦流磁控IGBT、互鎖高速開關(guān)、寬頻TV、低殘壓自愈雙安過電壓保護(hù)裝置、實(shí)時(shí)通訊技術(shù)、廣域測量系統(tǒng)、互聯(lián)集控管理分析決策系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)化、智能化的管理體系。
三、創(chuàng)新點(diǎn)
本產(chǎn)品具有特有技術(shù)創(chuàng)新：
1、特有設(shè)計(jì)高性能熱穩(wěn)定(專利保護(hù))
2、以特有的工藝設(shè)計(jì)滿足污穢等級(jí)IV特重地區(qū)應(yīng)用(專利保護(hù))
3、智能量測傳感器技術(shù)(專利保護(hù))
4、并聯(lián)非線性電阻的先進(jìn)性技術(shù)(專利保護(hù))
5、硬件設(shè)計(jì)采用FPGA+DSP+ARM9三CPU結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)
6、互聯(lián)集控分析決策應(yīng)用軟件及管理文件存儲(chǔ)
7、一種消弧線圈無損技術(shù)(專利保護(hù))
8、一種智能快速開關(guān)(專利保護(hù))
9、一種自適應(yīng)響應(yīng)電阻(專利保護(hù))。
四、產(chǎn)品功能
SKL-MGS單相接地故障綜合管理系統(tǒng)整合了中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)各自的優(yōu)點(diǎn)，既保持了6~35kV中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)的供電可靠性，又解決了間歇性弧光過電壓給系統(tǒng)絕緣帶來的安全隱患。概括起來，該裝置有如下技術(shù)特點(diǎn)：
1. 快速準(zhǔn)確的故障測距定位
主控制器采用工業(yè)計(jì)算機(jī)嵌入DSP技術(shù)、交流模擬信號(hào)數(shù)字傳輸技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，主控制器能在20ms時(shí)間內(nèi)作出響應(yīng)，觸發(fā)智能開關(guān)導(dǎo)通。通過中性點(diǎn)發(fā)出可控脈沖電流，瞬時(shí)放大故障點(diǎn)接地電流信號(hào)，該接地電流可控，信號(hào)強(qiáng)，故障測距定位終端采集器，采用高精度傳感器為進(jìn)一步提高故障定位準(zhǔn)確率,且智能開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間為工頻首半波，采用了相位原理，對(duì)原系統(tǒng)無影響。
故障測距定位裝置實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)故障信號(hào)，應(yīng)用多種故障定位(根據(jù)用電實(shí)際情況)方法進(jìn)行綜合故障定位，具體包括：殘流增量法及有功功率數(shù)字傳輸法、信號(hào)注入。裝置通過粗糙集理論確定各種故障定位方法的有效域，根據(jù)故障信號(hào)特征自動(dòng)對(duì)每一種故障定位方法得出的故障定位結(jié)果進(jìn)行可信度量化評(píng)估，應(yīng)用證據(jù)理論將多種故障定位方法融合到一起，最大限度地保證各種故障定位方法之間實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。為了避免故障信號(hào)受到干擾而導(dǎo)致誤判，裝置采用了連續(xù)故障定位方法，每隔一定時(shí)間(1秒)重新采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，只要故障沒有消失，裝置的故障定位計(jì)算就不停止。
裝置具有故障錄波功能，可以提供故障前后的波形，包括故障發(fā)生前的一個(gè)周期和故障發(fā)生后五個(gè)周期的波形。可保存現(xiàn)場故障錄波數(shù)據(jù)和選線結(jié)果20000次。
裝置具備跳閘功能，大容量觸點(diǎn)可以直接接入跳閘回路，實(shí)現(xiàn)故障定位后的故障切除。也可與自動(dòng)重合閘結(jié)合，實(shí)現(xiàn)故障定位后的自動(dòng)弧光處理和進(jìn)一步確認(rèn)。具體根據(jù)用電企業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。
2. 有效的故障處理
根據(jù)單相接地故障的性質(zhì)及負(fù)載的重要程度，再采用不同的工作方式，讓消弧線圈和觸點(diǎn)消弧、電阻接地、不接地互相配合，互相保護(hù)，有效消除弧光過電壓，解決單相接地故障。具體根據(jù)用電企業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。
3. 全電壓監(jiān)測控制
在系統(tǒng)正常運(yùn)行及發(fā)生故障時(shí)，可對(duì)系統(tǒng)的過電壓、低電壓、PT斷線、諧振、單相接地電壓及其諧波、電壓閃變、弧光過電壓、雷擊過電壓、操作過電壓等穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)沖擊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、定時(shí)記錄、報(bào)警，供用戶分析系統(tǒng)的工作狀態(tài)及判斷故障原因。