長期以來，我國3～66kV中壓電網(wǎng)大多采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。此類電網(wǎng)在發(fā)生單相接地時，非故障相的對地電壓將升高到線電壓（UL），但系統(tǒng)的線電壓保持不變。所以我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，中壓電網(wǎng)在發(fā)生單相接地故障后允許短時間帶故障運(yùn)行，這類電網(wǎng)的各類電氣設(shè)備，如變壓器、電壓/電流互感器、斷路器、線路等一次設(shè)備的對地絕緣水平，都應(yīng)滿足長期承受線電壓而不損壞的要求。

       傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，3~66kV電網(wǎng)中的內(nèi)部過電壓的絕對值不高，所以危及電網(wǎng)絕緣安全水平的主要因素不是內(nèi)部過電壓，而是外部過電壓（即雷電過電壓），因而長期以來采取的過電壓保護(hù)措施僅是以防止雷電過電壓對設(shè)備的侵害。主要技術(shù)措施僅限于裝設(shè)各類避雷器。避雷器的放電電壓為相電壓的4倍左右，按躲過內(nèi)部過電壓設(shè)計，因而僅對保護(hù)雷電侵害有效，對于內(nèi)部過電壓不起明顯保護(hù)作用。

        然而，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)這類電網(wǎng)發(fā)展到一定規(guī)模時，內(nèi)部過電壓，特別是電網(wǎng)發(fā)生單相間歇性弧光接地時產(chǎn)生的弧光接地過電壓及特殊條件下產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓已成為這類電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行的一大威脅，其中以單相弧光接地過電壓最為嚴(yán)重。

        隨著我國對城市及農(nóng)村電網(wǎng)的大規(guī)模技術(shù)改造，城市、農(nóng)村的配電網(wǎng)必定向電纜化發(fā)展，系統(tǒng)對地電容電流在逐漸增大，弧光接地過電壓問題也日漸嚴(yán)重起來。為了解決上述問題，不少電網(wǎng)采用了諧振接地方式，即在電網(wǎng)中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地時，利用消弧線圈產(chǎn)生的感性電流對故障點(diǎn)電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，使流經(jīng)故障點(diǎn)殘流減小，從而達(dá)到自然熄弧。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，雖然消弧線圈對抑制間歇性弧光接地過電壓有一定作用，但在使用中也發(fā)現(xiàn)消弧線圈存在的一些問題。

        1、由于電網(wǎng)運(yùn)行方式的多樣化及弧光接地點(diǎn)的隨機(jī)性，消弧線圈要對電容電流進(jìn)行有效補(bǔ)償有很大難度，且消弧線圈僅僅補(bǔ)償了工頻電容電流，而實(shí)際通過接地點(diǎn)的電流不僅有工頻電容電流，而且包含大量的高頻電流及阻性電流，嚴(yán)重時僅高頻電流及阻性電流就可以維持電弧的持續(xù)燃燒。 

        2、當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生斷線、非全相運(yùn)行、線路電容耦合等非接地故障，使電網(wǎng)的不對稱電壓升高，可能導(dǎo)致消弧線圈的自動調(diào)節(jié)控制器誤判電網(wǎng)發(fā)生接地而動作，這時將會在電網(wǎng)中產(chǎn)生很高的中性點(diǎn)位移電壓，造成系統(tǒng)中一相或兩相電壓升高很多，以致?lián)p壞電網(wǎng)中的其它設(shè)備。

        3、消弧線圈體積大，組件多，成本高，安裝所占場地較大，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜。

        4、隨著電網(wǎng)的擴(kuò)大，消弧線圈也要隨之更換，不利于電網(wǎng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃。

       目前國外對3～35kV電網(wǎng)采取中性點(diǎn)直接接地的方式，國內(nèi)也有少數(shù)地區(qū)采取了經(jīng)小電阻接地的方式，雖然抑制了弧光接地過電壓，克服了消弧線圈存在的問題，但卻犧牲了對用戶供電的可靠性。這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，人為增加短路電流使斷路器動作，不論負(fù)荷性質(zhì)及重要性，一律切除故障線路。而且也不能分辨出是金屬性接地還是弧光接地。使并不存在弧光接地過電壓危害的金屬性接地故障線路也被切除，擴(kuò)大了停電范圍和時間。由于加大了故障電流，對于弧光接地則加劇了故障點(diǎn)的燒損。

 

使用條件:

1、環(huán)境溫度：+40℃～-40℃；

2、海拔高度：海拔2000m及以下（2000m以上需特殊設(shè)計）；

3、相對濕度：月平均相對濕度不大于90%，日平均相對濕度不大于95%；

4、周圍不得有粉塵、煤氣、煙氣等具有爆炸性的混合物。

 

性能優(yōu)點(diǎn):

1、能將系統(tǒng)的雷電過電壓和操作過電壓限制到較低的電壓水平，保證了電網(wǎng)及電氣設(shè)備的絕緣安全。

 2、裝置動作速度快，可在30ms～40ms之內(nèi)動作，能快速消除間歇性弧光及穩(wěn)定性弧光接地故障，抑制弧光接地過電壓，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大，降低線路的事故跳閘率。

       3、能夠快速、有效地消除系統(tǒng)的諧振過電壓，防止長時間諧振過電壓對系統(tǒng)絕緣破壞，防止諧振過電壓對電網(wǎng)中裝設(shè)的避雷器及小感性負(fù)載的損傷。

       4、裝置動作后，允許200A的電容電流連續(xù)通過至少2小時以上，用戶可以在完成轉(zhuǎn)移負(fù)荷的倒閘操作之后再處理故障線路。

       5、能夠準(zhǔn)確查找單相接地故障線路，對防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，對減輕運(yùn)行和維護(hù)人員的工作量有重要意義。

       6、由裝置的工作原理可知，其限制過電壓的機(jī)理與電網(wǎng)對地電容電流的大小無關(guān)，因而其保護(hù)性能不隨電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變而改變，大小電網(wǎng)均可使用，電網(wǎng)擴(kuò)容也沒有影響。

       7、本裝置中的電壓互感器可以向計量儀表和繼電保護(hù)等裝置提供系統(tǒng)的電壓信號，能夠替代常規(guī)的PT柜。

       8、能夠測量系統(tǒng)的單相接地電容電流。

       9、裝置設(shè)備簡單，體積小，安裝、調(diào)試方便，即適用變電站，同樣適用于發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)；既適用于新建站，也適用于老電站的改造。  

      10、性價比高，相對于消弧線圈系統(tǒng)而言，性能價格比很高。

 

主要組成部件及其功能

1、  非線性元件組成的組合式過電壓保護(hù)器 SBB

SBB是一種特殊的氧化鋅過電壓保護(hù)器，與一般的氧化鋅避雷器（MOA）相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

       1、采用四星型接法（即俗稱的三叉戟式接法），設(shè)公共中性點(diǎn)，不但可以大大降低相 間過電壓，而且相對地保護(hù)水平也有質(zhì)的提高，真正起到了對真空開關(guān)操作過電壓的有效限制；

       2、選用抗老化、憎水性強(qiáng)的硅橡膠復(fù)合材料作為外絕緣，整體硫化一次成型法生產(chǎn)。具有重量輕、散熱性好、耐震動、防爆、耐污穢、密封性高等優(yōu)點(diǎn)，電氣絕緣和機(jī)械性能優(yōu)于瓷外套和采用常規(guī)套裝復(fù)合外套工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品；

       3、高壓側(cè)采用絕緣電纜從產(chǎn)品內(nèi)部引出接線，極大的縮小了并排保護(hù)器各單元之間的相間絕緣距離，外型結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝使用方便；

       4、無間隙保護(hù)器采用通流容量大、殘壓比低（不高于1.65）的優(yōu)質(zhì)非線性金屬氧化物閥片作為主工作電氣元件，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于GB11032-2000的要求，無重大系統(tǒng)故障正常使用下，可安全運(yùn)行數(shù)年；

2、可分相控制的高壓真空接觸器（KA、KB、KC）

這是一種特殊的高壓真空交流接觸器，其三相分體，各相一端分別接至母線，另一端接地。正常運(yùn)行時真空開關(guān)處于斷開狀態(tài)，受微機(jī)控制器控制而動作，各相之間閉鎖，當(dāng)其中任一相閉合使該相母線接地后，其他兩相中的任何一相絕對不會動作閉合。

KA、KB、KC的作用是，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時，使其由不穩(wěn)定的弧光接地故障轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的金屬性接地，從而保護(hù)了系統(tǒng)中的設(shè)備。

2、  多功能微機(jī)控制器SBWJ（核心技術(shù)）

        多功能微機(jī)控制器是本裝置的技術(shù)核心部件，它以高抗干擾能力的PC單片機(jī)為核心處理器，核心處理器由兩塊單片機(jī)組成，故障處理速度極快，主要具有以下功能和特點(diǎn)：

   1、自動化程度高。

    微機(jī)控制器的所有功能均為自動執(zhí)行，無需人工操作，維護(hù)和操作簡便。

        2、抗干擾性能好，可靠性高。

        微機(jī)控制器采用二次電源技術(shù)，可抵御各種電磁干擾,所有接口均采用光/電隔離，可消電源及一次系統(tǒng)對控制器的干擾，控制器還設(shè)置了Watchdog times自復(fù)位電路，可 實(shí)現(xiàn)裝置的自動復(fù)位，完全避免了外界的各種電磁干擾。

        3、完善的保護(hù)功能。

        由于微機(jī)控制器采用雙處理器作為處理單元，所以能同時完成對消弧、消諧及選線的綜合控制，而且速度很快。并且裝置能夠完成對電壓互感器高壓保險熔斷報警及電壓互感 器二次電壓 信號回路故障報警功能。

        4、電壓測量功能。

        微機(jī)控制器能對系統(tǒng)的電壓進(jìn)行測量，并以數(shù)字形式顯示出來。

        5、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能。

        微機(jī)控制器設(shè)有RS485/232通訊接口，能將系統(tǒng)的實(shí)時故障信息及裝置的工作情況上報控制中心。

        6、故障記錄查詢功能。

        微機(jī)控制器帶有存儲器，能將系統(tǒng)的故障信息（包括故障類型、故障時間等等信息）長期保存，用戶可根據(jù)需要查詢系統(tǒng)的故障記錄。

        7、準(zhǔn)確的選線功能。

        微機(jī)控制器設(shè)計了選線模塊、可完成多路出線（每段母線32路）的單相接地選線，采用獨(dú)創(chuàng)的“增量突變法”的選線原理，無論系統(tǒng)發(fā)生的是什么性質(zhì)的接地，均能夠準(zhǔn)確選 出接地線路。

4.高壓限流熔斷器FU

高壓限流熔斷器是整個裝置的后備保護(hù)器件，具有以下特殊功能：

         1、開斷容量大，可達(dá)63kA；

         2、開斷迅速，開斷時間小于0.3ms；

         3、限流效果好，可使故障電流限制在最大短路電流沖擊電流的1/5以下；

         4、開斷電弧電壓低，在熔斷器分?jǐn)噙^程中電弧電壓很低，并當(dāng)用于低于額定電壓系統(tǒng)時，電弧電壓將進(jìn)一步減小，12kV的熔斷器用于7.2kV系統(tǒng)而沒有損壞系統(tǒng)絕緣的危險。

5. 電壓互感器 PT

電壓互感器可將系統(tǒng)的高壓三相信號轉(zhuǎn)變成可供微機(jī)控制器SBWJ處理的三相電壓信號（Ua、Ub、Uc）及中性點(diǎn)信號（Uo）。

6. 高壓隔離開關(guān)QS

安裝于本裝置與電網(wǎng)主母線的連接處，用于本裝置安裝和維護(hù)時的投切。

 

裝置的基本工作原理:

消弧原理

        系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時，微機(jī)控制器SBWJ判斷接地的相別及弧光接地類型，同時發(fā)出指令使故障相的真空接觸器閉合，把系統(tǒng)由不穩(wěn)定的弧光接地故障變?yōu)榉�(wěn)定的金屬性接地故障。故障相的對地電壓降為零，原接地故障點(diǎn)的弧光消失，其他兩相的對地電壓升高至線電壓。這種狀態(tài)是現(xiàn)行運(yùn)行規(guī)程所允許的。

        真空開關(guān)動作數(shù)秒后（根據(jù)接地性質(zhì)不同，動作時間不同），微機(jī)控制器SBWJ令故障相的真空開關(guān)斷開。若真空開關(guān)斷開后，再無弧光接地故障現(xiàn)象，說明這一接地故障是暫時性的，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行；若真空開關(guān)斷開后，再次出現(xiàn)弧光接地故障，則微機(jī)控制器SBWJ認(rèn)定這一故障為永久性弧光接地，此時再次發(fā)出指令使故障相的真空開關(guān)閉合，SBWJ將按照預(yù)先設(shè)定的程序發(fā)出報警信號，告知值班人員故障發(fā)生的相別。在真空開關(guān)接地點(diǎn)過程中出現(xiàn)的短暫的過電壓，由SBB進(jìn)行限制。

        故障相真空開關(guān)第二次閉合接地后不再分開，只有當(dāng)故障線路自動或人工切除后，由中央控制室或當(dāng)?shù)亟oSBWJ發(fā)出復(fù)位指令，SBWJ收到復(fù)位指令后，才讓故障相真空開關(guān)斷開，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

消諧原理（選配）

        本裝置采用的是微機(jī)二次消諧技術(shù)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生諧振時，微機(jī)控制器SBWJ在PT的開口三角繞組瞬間接入大功率的消諧電阻，利用消諧電阻破壞系統(tǒng)的諧振參數(shù)，消耗諧振功率，從而消除系統(tǒng)的諧振故障。主要具有以下特點(diǎn):

         1、采用的是微機(jī)二次消諧技術(shù)，響應(yīng)時間非常快，消諧效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的消諧裝置；

         2、對電壓互感器保護(hù)繞組（開口三角）的電壓輸出無任何影響，避免了傳統(tǒng)消諧技術(shù)影響電壓互感器保護(hù)繞組電壓輸?shù)娜秉c(diǎn)。

選線原理（選配）

        中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，故障線路的查找成為長期困擾該類電力系統(tǒng)的一大技術(shù)難題。國內(nèi)目前生產(chǎn)的小電流選線設(shè)備對系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，選線準(zhǔn)確率很低，特別是當(dāng)系統(tǒng)的接地故障是單相弧光接地時，裝置根本無法進(jìn)行選擇。目前國內(nèi)的小電流選線設(shè)備的采樣，大多為20點(diǎn)/20ms左右，又大多采用傅立葉算法，所以只能采集到五次諧波以內(nèi)的信號，而弧光接地時的電流信號多在幾千赫茲，故此類設(shè)備根本無法進(jìn)行判斷。