CN214958686U - 一种能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统，系统上安有受控开关、第一开关、第二开关和第三开关，该系统发生相间短路时，将断路器切断，然后第一开关将一故障相短接带电，第三开关将另一故障相接地，第二开关闭合后即可以制造一接地电流，利用受控开关检测电流信息从而使某一受控开关切断，以此排除故障。该系统可以快速定位相间短路故障点区间并能自动、快速、准确的切除故障，可以很好提升相间短路故障的处理质量，提升供电安全。

Description

一种能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统

技术领域

本实用新型涉及供电系统故障处理领域，具体涉及一种能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统。

背景技术

目前在三相非有效接地供电系统上，针对相间短路有如下处理方法：1、采用重合闸的方式：首先切断该线路上的第一把断路器然后再闭合该第一把断路器，如果是瞬时性相间短路，并在闭合第一把断路器后即消除，则继续正常供电。如果在闭合第一把断路器后该相间短路故障仍然存在，则切断第一把断路器等待检修。2、采用时间上的级差配合方法：即同一线路断路器按照距离电源的距离不同，整定不同过流跳闸时间，距离电源越近跳闸时间越长，一般整定级差为100ms，这个时间由开关的机械动作时长和算法耗费时间决定，这种方法可以将故障区域隔离，但是对于故障点离电源近的故障，供电系统耐受短路电流时间长，对电网的冲击大。3、将第一把断路器过流先跳开，然后最末把断路器跳开，如果故障发生最末把断路器以下，则可以排除故障，否则第一断路器重合，仍然有故障电流，则第一把断路器过流再跳开，然后切断倒数第二把断路器，如果相间短路发生在倒数第二把断路器和最末把断路器之间，则可以排除故障，以此类推，依次向上切断断路器，直到将故障排除。但是在此操作过程中，未切断的断路器持续经受大的短路电流冲击，如果时间过长，则会对线路造成损坏。假如相间短路的持续时间不能超过300毫秒，而断路器跳开时间为100毫秒的话，则一般线路上不宜超过三把断路器，否则上述方法有可能导致线路超过300毫秒以上的冲击。有鉴于此，改善三相非有效接地供电系统的结构，使其能够更便捷排除相间短路故障，具有重要应用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统，该系统可以快速定位相间短路故障点区间并能自动、快速、准确地切除故障，可以很好提升相间短路故障的处理质量，提升供电安全。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统，包括电源、母线，在母线上至少设有一条出线，在所述出线上设有断路器，断路器以下设有多把受控开关，所述受控开关能够检测各相的电流信息并可以根据电流信息切断线路；

在所述断路器的下口安有第三开关，所述第三开关能够将所述出线的两相或三相中的任一相与大地接通；在所述断路器的上口或在系统中性点上安有第二开关，所述第二开关能够将所述供电系统的两相或三相中的任一相在所述断路器的上口与大地接通或者将系统中性点与大地接通；

所述能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统还包括如下情况（a）或情况（b）：

（a）所述断路器能够控制三相中任一相的通断；

（b）在所述出线上安有第一开关，所述第一开关能够将所述出线的两相或三相中的任一相在所述断路器处将断路器短接。

优选的，所述情况（a）中，所述断路器为所述受控开关；或所述情况（b）中，所述第一开关为所述受控开关。

优选的，所述第二开关为电力电子开关。

优选的，所述电力电子开关为绝缘栅双极型晶体管。

优选的，所述电流信息为电流的时长信息或电流脉冲的数目信息。

优选的，所述第二开关上串联有可调电阻。

本实用新型有益效果在于：三相非有效接地供电系统中，相间短路故障发生后，可以利用断路器保持一故障相导通或在断路器切断三相后再利用第一开关导通一故障相，利用第三开关将另一故障相接地，并断开另一故障相（两相短路）或同时断开第三相（三相短路），然后利用第二开关将供电系统的一带电相循环接地、断开，以与接地的故障相形成闭合回路并产生电流脉冲，通过故障相上的受控开关检测电流脉冲并在受控开关达到触发条件后切断，因为可以设定电源下游的受控开关触发切断的电流脉冲数少于电源上游的受控开关触发切断的电流脉冲数，而故障相上位于相间短路故障点以下的受控开关不会进入闭合回路内，没有电流脉冲流过，所以肯定是相间短路故障点以上的第一把受控开关先切断，从而将相间短路故障排除。此外，还可以利用第二开关一次性接地从而产生电流，然后利用受控开关检测电流时长，此时设定电源下游的受控开关触发切断的电流时长短于电源上游的受控开关触发切断的电流时长，这样仍然可以实现故障点上方最近的受控开关切断从而排除故障。上述方案中，如果相间短路附带接地，则可以直接利用该接地点，也可以利用人为制造的接地点。如果是单纯相间短路，则必须人为制造接地点，即需要通过第三开关在另一故障相上制造一个接地点。本系统中，发生相间短路故障后，可以将相间故障转化为单相接地故障来处理，利用受控开关可以自动跳闸从而快速、准确、自动地排除故障，之后即可停止另一故障相接地，再停止带电相循环接地，最后将第一把断路器闭合恢复供电。

附图说明

图1是本实用新型的供电系统结构示意图及发生单纯相间短路时处理故障的示意图；

图2是本实用新型的供电系统发生相间短路附带接地时处理故障的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例对本实用新型做进一步说明：

三相供电系统是常见的非有效接地系统，一般三相供电系统的母线上有多条出线，各条出线上均设置多把受控开关，受控开关既可以是能够根据设置检测线路上一相、两相或三相上的电流脉冲，并可以设置当通过任一相的电流脉冲数达到预设值时即切断三相线路的开关，也可以是能够根据设置检测线路上一相、两相或三相的电流时长，并且根据电流时长的不同可以使相应的受控开关跳闸。在一个关于受控开关的具体实施例中，受控开关包括控制单元，电流检测单元和执行单元，电流检测单元可以分别检测三相线路的各相电流的脉冲数或时长，控制单元将电流检测单元检测到的电流脉冲数目或电流时长与预设值进行比较，可以设置任一相的电流脉冲数达到预设值时就发出信号使执行单元切断三相线路。针对触发切断的电流脉冲数的预设值，处于电源方向下游的受控开关的电流脉冲个数的预设值小于电源方向上游的预设值，或者电源方向下游的受控开关的设定的电流时长的预设值短于电源方向上游的电流时长的预设值。电源方向上游即相对更靠近电源，电源方向下游即相对更远离电源，也即电能从电源发出并由上游向下游传输。或者说，按电源方向的上下游看，距离电源越远的受控开关触发切断的脉冲数的预设值越小或电流时长的预设值越短，越容易先达到触发条件从而切断。实际中，各条出线上设置的断路器，可以检测流过断路器的电流脉冲数或电流时长，并可设置某一相或几相通过一定的电流脉冲数或电流时长时即切断线路，因此断路器可以看做受控开关。

如图1所示，在一个关于三相非有效接地供电系统的具体实施例中，ABC三相的各条出线上均在靠近母线处设有第一把断路器90，在第一把断路器90处装有第一开关1，第一开关1包括安在ABC三相上的三个开关KA1、KB1和KC1，第一开关为受控开关，即开关KA1、KB1和KC1均可以根据预设的电流时长或电流脉冲数进行切断，第一开关1能够将某一相在第一把断路器90处短接（如第一把断路器90切断线路后，第一开关1中的开关KA1闭合，即可将A相短接从而使A相绕过第一把断路器90重新导通），这样使得即使第一把断路器切断，被短接相仍然导通带电（当然如果第一把断路器自始保持某一相不切断，这样就无需利用第一开关进行短接而自始带电）。第一开关为受控开关，这样相间短路如果发生在第一把断路器和第二把断路器之间，则第一开关在达到触发条件后可以切断线路。第一把断路器90以下设有多把断路器（第一把断路器以下的这些断路器可视为受控开关），各断路器均可以根据某一相的电流脉冲数切断三相线路。在每条出线的第一断路器90的下口安有第三开关3，第三开关3中的三个开关KA3、KB3和KC3可以分别将ABC三相与大地导通，因此可以将任一相接地。同时，在母线上还装有第二开关2（即第二开关2位于第一把断路器90的上口），第二开关2中的三个开关KA2、KB2和KC2均可以分别使母线的三相接地、断开（第二开关也可以装在系统中性点处，此时只需要一相开关即可）。如果在点F处发生单纯相间短路（如BC两相短路，也可以是三相短路），则首先跳开第一把断路器90以切断三相线路，然后通过第一开关1的一个开关闭合使一故障相（如B相，则闭合开关KB1）导通带电，然后在第一把断路器90的下口利用第三开关3的一个开关将另一故障相（即C相，此时闭合开关KC3）与大地在点D导通。这样，该线路的B相经短路点F至C相再至接地点D，形成了单相接地。然后通过第二开关中一个开关KA2将A相（此时A相为带电相）在第一把断路器上口与大地循环接通和断开，这样就会重复产生电流脉冲（或者利用开关KC2将C相循环接地和断开，也可以形成闭合回路并产生电流脉冲，或者在中性点接地、断开，也可以形成电流脉冲），该电流脉冲经第二开关的接地点E、第三开关的接地点D和相间短路点F流过故障相B相，当电流脉冲数达到相间短路点F以上最近的受控开关91的触发条件时，该受控开关91切断线路，从而将相间短路点F排除出系统（此时尚未达到更上游的受控开关92的触发条件，所以受控开关92不会切断；并且B相上相间短路点以下的受控开关93因为没有电流脉冲流过，所以不会有动作）。然后断开第一开关1上开关KB1，再停止第三开关3中的KC3接地，再停止第二开关中的KA2循环接地，最后闭合第一把断路器90恢复线路供电。

在一个实施例中，第一把断路器可以三相分别控制并具有受控开关的功能，此时可以直接利用第一断路器保持一故障导通而跳开其余故障相。同时，第一断路器触发切断的电流脉冲数可以设置成最多（即多于第二把断路器），如果第一把断路器以下的断路器（作为受控开关使用）没有跳开，那说明相间短路发生在第一把断路器和第二把断路器之间，根据设定的触发条件，第一把断路器必然会跳开，从而隔离故障。此时不需要利用第一开关。

如图2所示，在另一个关于三相非有效接地供电系统的具体实施例中，如果在点F处发生相间短路并附带在短路点接地，仍然可以利用第三开关制造人为接地点，然后通过第二开关产生电流脉冲。但是也可以不利用第三开关接地，而是直接利用故障产生的接地点：首先跳开第一把断路器90以切断三相线路，然后闭合第一开关的开关KB1，直接利用短路点处的接地点即制造出单相接地，然后通过第二开关将A相（也可以是C相）在第一把断路器上口与大地循环接通和断开，这样就会重复产生电流脉冲，该电流脉冲经第二开关的接地点E和相间短路点处的接地点F流过故障相B相，当电流脉冲数达到相间短路点以上最近的受控开关91的触发条件时，该受控开关91切断线路，从而将相间短路点F排除出系统。然后断开第一开关的开关KB1，停止第二开关2将带电相循环接地，闭合第一把断路器90恢复线路供电。

上述实施例中，受控开关在达到触发条件跳开时很及时，避免下一个电流脉冲流过，从而避免使更上游的受控开关跳闸。

在上述两个供电系统的实施例中，也可以设置受控开关不检测电流脉冲的个数，而是检测电流时长，此时设定电源下游的受控开关的触发切断的电流时长短于电源上游的受控开关触发切断的电流时长，并且受控开关跳开及时，以至于不会时通过的电流的时长能够触发上一个受控开关跳闸，否则会引起大面积停电。此时，只需要第二开关一次性接地，待受控开关跳开后再停止第二开关接地。即当第二开关检测不到电流时即可跳开接地。

在一个具体实施例中，采用电力电子开关，如绝缘栅双极型晶体管，来实现短时间的循环接地、断开（针对检测电流脉冲数），或者一次性接地，然后断开（针对检测电流时长）。目前绝缘栅双极型晶体管能够承受大功率的接通和断开，并且是微秒级响应，可以制造出几个毫秒时长的短路电流脉冲。

可以在第二开关上串联电流检测装置，并设置电流预设值，当实际通过第二开关的电流瞬时值达到预设值时即切断第二开关，这样避免接地电流过大时对系统造成损害。也可以在第二开关上串联阻值可调的限流电阻，从而避免相间短路电流过大会给系统造成冲击和损害。

上述实施例只是对本实用新型构思和实现的若干说明，并非对其进行限制，在本实用新型构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。

Claims (8)

1.一种能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统，包括电源、母线，在母线上至少设有一条出线，其特征在于，在所述出线上设有断路器，断路器以下设有多把受控开关，所述受控开关能够检测各相的电流信息并可以根据电流信息切断线路；

在所述断路器的下口安有第三开关，所述第三开关能够将所述出线的两相或三相中的任一相与大地接通；在所述断路器的上口或在系统中性点上安有第二开关，所述第二开关能够将所述供电系统的两相或三相中的任一相在所述断路器的上口与大地接通或者将系统中性点与大地接通；

所述能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统还包括如下情况（a）或情况（b）：

（a）所述断路器能够控制三相中任一相的通断；

（b）在所述出线上安有第一开关，所述第一开关能够将所述出线的两相或三相中的任一相在所述断路器处将断路器短接。

2.如权利要求1所述的能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统，其特征在于，所述情况（a）中，所述断路器为所述受控开关；或所述情况（b）中，所述第一开关为所述受控开关。

3.如权利要求1所述的能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统，其特征在于，所述第二开关为电力电子开关。

4.如权利要求3所述的能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统，其特征在于，所述电力电子开关为绝缘栅双极型晶体管。

5.如权利要求1所述的能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统，其特征在于，所述电流信息为电流的时长信息或电流脉冲的数目信息。

6.如权利要求1所述的能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统，其特征在于，所述第二开关上串联电流检测装置，并设置电流预设值，当实际通过第二开关的电流瞬时值达到预设值时即切断第二开关。

7.如权利要求1所述能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统，其特征在于，所述第二开关上串联有限流电阻。

8.如权利要求7所述能够排除相间短路故障的三相非有效接地供电系统，其特征在于，所述限流电阻为可调电阻。

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