[發明專利]配電網中性點智能接地保護方法與系統

在審

• 申請號: 201611082235.5
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106655120A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 孫嘉寧
• 申請（專利權）人: 孫嘉寧
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司32218
• 代理人: 劉暢,夏平

技術領域

本發明主要應用于6kV～35kV配電網中性點接地系統，具體地說是一種配電網中性點智能接地方法及接地系統。

背景技術

在電力系統中，電網中性點接地方式是保障電網正常運行的重要基礎，涉及電網的安全可靠性、經濟性；同時直接影響系統設備絕緣水平的選擇、過電壓水平及繼電保護方式、通訊干擾等。電力系統的安全可靠程度，在其他條件相同的情況下，只取決于電力系統中性點的工作方式。

我國配電網中性點的接地方式主要有不接地、經消弧線圈接地、經小電阻接地三大類，不接地和經消弧線圈接地屬于小電流接地方式，小電阻接地屬于大電流接地方式，這些接地方式均存在一定弊端。

中性點不接地方式結構簡單、投資少，早期為配網中性點的主要接地方式，如今仍占60％以上，有關國家標準以10kV系統發生單相接地短路故障時，接地電容電流是否超過10A作為選擇其中性點接地方式的依據。隨著電網的擴容和電纜比例的大幅增加，系統對地電容電流增大，當故障電流較大時，接地電弧不能自行熄滅，易導致相間短路等故障范圍擴大，造成線路跳閘停電，中性點不接地方式不能適應電網的發展。

隨著電網的發展，消弧線圈的容量也被要求越來越大，有些負荷重的變電站單臺大容量的消弧線圈補償裝置已不能滿足要求，需在同一母線安裝兩臺或多臺自動跟蹤補償消弧線圈才能滿足補償要求。這不僅增加消弧線圈的安裝成本，而且要增大安裝空間，帶來諸多不便。并且消弧線圈在單相接地故障的作用也是有限的：1)消弧線圈可降低單相接地過電壓出現的概率但并不能消除間歇性電弧過電壓；2)可減少弧光重燃的次數，而不能根除接地電弧的產生；3)只能補償接地電容電流中的工頻分量，而不能補償其中的諧波分量；4)只能補償接地電流中的無功分量(電容電流)，不能補償其中的有功分量；5)不能對高阻性接地故障進行判斷和保護。

在中性點經電阻接地的配網中，由于中性點電阻限制了中性點電壓，不會產生很高的過電壓。同時，接地線路中流過較大的阻性電流，保證零序保護準確判斷并快速切除故障線路。但是，阻性接地的運行方式也有一定弊端：1)在發生單相接地時，較大的接地電流可能產生較高的接觸電壓和跨步電壓，對設備和人身造成威脅，并對周圍通信線路造成干擾；2)單相接地保護動作跳閘，增加了故障跳閘次數和停電時間，降低了供電可靠性；3)為保證供電的連續性，一般采用小電阻接地方式的網絡對重要用戶需要具有轉供電能力，使運行更為復雜；4)不能對高阻性接地故障進行判斷和保護。

總之，這三種接地保護方式都存在高阻接地故障的盲區，不能準確判斷高阻接地故障并提供保護，導致發展性故障頻發，已成為電網發展不可忽視的問題。

近年來出現中性點經消弧線圈加小電阻接地的模式：瞬時單相接地故障由消弧線圈動作補償，永久性接地故障投小電阻啟動零序電流跳閘。它雖然能夠互補消弧線圈和小電阻的弊端，但存在如下主要缺陷：

1)保護整定繁瑣、需要適應兩套不同保護原則，增加運行維護復雜性；

2)不能判斷和消除高阻接地故障；

3)運行案例少、時間短、運行經驗不足；

4)增加設備投資、增大設備故障概率；

5)增大設備能耗和對土地資源的占用。

綜上所述，迫切需要一種新型智能接地方式和系統，博取眾長、避其所短，適應迅速發展的配電網需要。

發明內容

本發明針對現有配電網中性點接地方式存在的弊端，發明一種自動切換中性點接地方式的智能控制及保護系統，適應接地故障的多樣性，對各種不同接地故障提供一一對應的智能化保護，消除常規接地方式缺點，解決常規接地方式不能對高阻接地故障提供保護的技術難題，有效提高供電安全性和可靠性。

技術方案：

本發明公開了一種配電網中性點智能接地保護方法，電網正常運行時，系統為中性點不接地；電網中某一線路發生單相接地時，系統根據故障性質切換中性點接地方式，并處理故障，故障消除后，系統恢復為中性點不接地。

作為本方法的一種實施方案：電網正常運行時，系統為中性點不接地；電網中某一線路發生單相接地時，系統判別故障性質：

對于瞬時性接地故障僅作監測報警；

對于永久性接地故障或持續間歇性接地故障，立刻切換中性點經小電阻裝置接地，對于高阻接地故障，由系統啟動選線跳閘；對于其它接地故障由該線路開關柜的零序過流保護(現有技術可以實現，此處不詳述)啟動跳閘；

故障消除后，系統恢復為中性點不接地。