CN100394201C - 6～35kv电力系统过电压在线采样装置 - Google Patents

6～35kv电力系统过电压在线采样装置 Download PDF

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Abstract

一种6～35KV电力系统过电压在线采样装置，该装置结构包括高压臂和低压臂，高压臂包括高压电容、阻尼电阻和绝缘外护套，低压臂包括低压电容、保护间隙、分压输出端及金属屏蔽外套；高压电容、阻尼电阻及低压电容串联，在低压电容上并联有保护间隙。装置具有15～100纳秒以下的时间响应特性，能够捕捉到暂态过程中的过电压信号。采样电压为6～35千伏，长期在线运行，在一般事故状态下损坏率低，能够确保事故状态下的稳定采样，获得的过电压信号通过前置处理电路及数据采集卡后被送往计算机系统进行存储、波形分析及显示，为过电压事故分析提供技术支持。

Description

6～35KV电力系统过电压在线采样装置
所属技术领域
本发明涉及电力系统运行在线检测装置，监测的对象为过电压。
技术背景
电力系统运行中(因雷击或换路)出现超过电气设备额定电压的电压叫做过电压，运行中出现过电压时会损坏设备引起停电事故。为防止过电压损坏设备安装有避雷器等过电压保护装置。但是在6～35KV系统安装了大量的避雷器等过电压保护装置，过电压事故率(变压器等高压设备损坏或引起停电事故)仍然较高。迄今为止对于问题的研究只是停留在理论和实验室模拟研究水平，没有实际事故波过程的案例对应。这是由于运行系统没有能够在过电压出现时实时记录下事故波过程的在线(与系统同时运行)监测装置，难以分析出事故的确切原因(是由于过电压幅值或陡度超过设备的承受能力，或者设备的绝缘水平降低，还是保护装置有问题)，提出防范对策。
电力系统现有的在线故障录波器采用电压互感器作为传感器，由于电压互感器的时间响应较长，通常在20毫秒以上，且由于通过电磁感应变换电压，获得的暂态波形是畸形的，因此只适用于对系统稳态过电压事故的采样。而雷击过电压击穿事故波过程通常是微秒数量级，如标准雷电过电压波是1.5/50微妙。需要纳秒(ns)数量级响应时间的录波装置才能记录到过电压事故波过程。内部过电压事故波过程通常是毫秒到秒数量级，如操作过电压波通常在几十毫秒到数百毫秒内完成。因此也需要纳秒(ns)数量级高响应特性和宽频带的录波装置才能记录到过电压事故波过程。
发明的内容
本发明的目的是提供一种6～35KV电力系统过电压在线采样装置。该装置具有响应特性好，能稳定在线运行，自动捕捉6～35KV电力系统过电压事件波过程。为电力系统运行过电压事故分析提供技术支持，为电气设备防止过电压损坏积累运行经验。
为实现本发明的目的采用的技术方案是这样的：即一种6～35KV电力系统过电压在线采样装置，该装置包括高压臂和低压臂，高压臂包括串联在一起的高压电容C1、阻尼电阻R1和硅橡胶绝缘外护套；低压臂安装在金属屏蔽壳体内，包括低压电容C2、低压阻尼电阻R2、保护间隙、分压输出端J，其中低压电容C2和低压阻尼电阻R2串联，低压电容上并联保护间隙g。
上述装置能够达到的技术效果时显著的：即它具有200纳秒以下的时间响应特性，能够捕捉到暂态过程中的过电压信号。采样电压为6～35KV，输出电压为±40伏以内，绝缘水平大于运行电压等级设备的1.1～1.5倍，其绝缘外护套的爬电距离大于21mm/KV，长期在线运行，再一般事故状态下损失率低，能够确保事故状态下稳定采样。
附图说明
本发明的上述结构及其工作可以通过附图给出的实施例进一步说明。
实施例由如下附图：
附图1为本发明的等效电路原理逻辑框图；
附图2为本发明传感器的电路原理和结构剖面图；
附图3为本发明用于6～35KV电力系统过电压在线采样系统的原理框图。
具体实施方式
参见附图1、2，在实施例中高压臂包括电容C1、阻尼电阻R1和绝缘外护套1，低压臂包括低压电容C2、低压阻尼电阻R2、保护间隙g、分压输出端电缆连接柱J及金属屏蔽壳体2；高压臂的绝缘外护套为硅橡胶外护套，其爬电距离不小于21mm/KV，高压臂绝缘外护套下端与低压臂屏蔽壳体上端采用绝缘紧固连接；低压臂的低压电容上并联有保护间隙，即氖气管，当因故使低压臂电容过压时，保护间隙放电起到保护作用；分压输出端通过匹配电阻R3连接电缆连接柱J。
上述装置的输出端的分压比在10KV系统时，取分压比k＝1500～2000，在35KV系统时，分压比k＝5000～5500，输出电压信号在3.5～35伏之间，传输抗干扰能力强、弱电设备又可以承受。高压臂电容C1为200～300pF，在高压臂中串接阻尼电阻R1取50～150欧，低压臂电容C2取0.25～0.55uF，时间常数为C1R1小于20～100ns，满足运行和采样的要求。
上述装置在使用的时候，在线与系统所有电力设备并列运行，将系统三相对地电压降低到设定范围(降低1500～5500倍)，并通过同轴屏蔽电缆送到前置电路。当系统运行电压出现超过规定值时，前置电路自动触发采样，记录下过电压波过程，并且以时间为序，为事件名储存到计算机指定位置，随即发出警报。管理人员可以实时或随机进行在线或脱机分析处理。为过电压事故分析提供技术支持。

Claims (3)

1.一种6～35KV电力系统过电压在线采样装置，其特征是：该装置包括高压臂和低压臂，高压臂和低压臂串联，高压臂包括串联在一起的高压电容C1、阻尼电阻R1和硅橡胶绝缘外护套(1)；低压臂安装在金属屏蔽壳体内，包括低压电容C2、低压阻尼电阻R2、保护间隙、分压输出端J，其中低压电容C2和低压阻尼电阻R2串联，低压电容上并联保护间隙g。
2.根据权利要求1所述的6～35KV电力系统过电压在线采样装置，其特征是：装置的分压比k在10KV系统时，取1500～2000，在35KV系统时，分压比k取值5000～5500；输出电压信号在3.5～35伏之间；高压臂电容C1为200～300pF，在高压臂中串接阻尼电阻R1取50～150欧，低压臂电容C2取0.25～0.55uF，时间常数为C1R1为20～100ns；高压臂绝缘外护套的爬电距离不小于21mm/千伏。
3.根据权利要求1所述的6～35KV电力系统过电压在线采样装置，其特征是：低压臂的低压电容C2由若干个电容同轴并联，表面涂有绝缘涂料层；高压臂的硅橡胶绝缘外护套(1)下端与低压臂屏蔽壳体(2)上端通过绝缘紧固件连接。
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