CN100533906C - 用于中压电压互感器的保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题是一种用于中压电压互感器的保护系统，应用于发生在三相中压网络的三个电压互感器中的至少一个的铁磁谐振状态的衰减中。根据本发明的系统的特征在于具有阈值电压和电流特性的元件(1)和热熔丝(2)，它们在衰减电阻器(R1)和单相互感器其中之一的辅助次级绕组的输出之间串联。

Description

用于中压电压互感器的保护系统
技术领域
本发明的主题是一种用于中压电压互感器的保护系统，应用于发生在三相中压网络的三个电压互感器中的至少一个的铁磁谐振状态的衰减中。
背景技术
对于电气设备，尤其是电压互感器中的铁磁谐振状态的衰减，通常使用几十欧姆电阻的保护电阻器。这种电阻器连接到形成开口三角系统的三个单相互感器的三个辅助次级绕组。尽管这种方案采取了简单的设计，但它还是具有明显的缺点。假设供电网中出现持续的不平衡，需要用于铁磁谐振振荡衰减的有效性的小电阻值保护电阻器产生对于互感器或电阻器本身的热破坏的危险。实际上，使用功率为几百瓦和大尺寸的衰减电阻器。
在长期接地故障导致明显网络不对称的情况下，与阻尼电阻器的出现有关的热问题的解决方案出现在DE1265836中，其描述了用于阻尼铁磁谐振振荡的电路，其中借助于一个或多个继电器的工作触点将阻尼电阻器连接到三个单相电压互感器的开口三角形设置的辅助次级绕组，继电器连接到电压互感器的次级绕组。该解决方案的缺点在于它需要在继电器的线圈和电压互感器的次级绕组之间的附加配线。该解决方案的另—缺点在于由例如不平衡负载导致小的网络不对称的情况下，零序电压将引起电流流过电阻器，因为它仅在接地故障的情况下才可以断开。这将在正常操作条件下既导致电阻器的不必要的加热又导致电压互感器的不必要的负载，因为该电路不包括温度感应元件。如何避免在正常操作情况下出现阻尼负载的问题已经出现在GB1150865中，其描述了用于单相电容性电压互感器的可控防铁磁谐振电路，该电路包括阻尼负荷、当开关导通时将阻尼负荷连接到中压互感器的栅控a.c半导体开关、以及用于在不需要的振荡发生时使开关导电的触发装置。这种解决方案的缺点在于它需要用于检测不需要的振荡的装置，以便提供触发信号从而使半导体开关导电预定的时间来衰减不需要的振荡。
PTC电阻、双金属电路断路器或热熔丝通常用来保护电设备免受例如由电压过载引起的热损坏。
例如，一种保护通信系统的模块，其由串联到用户的网侧绕组中的PTC热敏电阻以及在用户的网侧绕组和接地之间并联的可控硅二极管组成，这可从申请号为3621200的德国专利申请了解到。如果在用户的线路中出现了不希望的电压，则流过可控硅二极管的电流将其加热，因此热敏电阻也被加热，因为该二极管热连接到PTC热敏电阻。结果，热敏电阻增加并且减小了电压过载。
发明内容
中压电压互感器保护系统的本体包括连接到三个单相互感器的三个辅助次级绕组的开口三角形系统中的衰减电阻器，通过开关装置停用(deactivate)该衰减电阻器，该开关装置呈热熔丝的形式，借助于具有阈值电压和电流特性的元件将热熔丝串连到单相互感器其中之一的辅助次级绕组的输出和衰减电阻器之间。
热熔丝优选具有双金属电路断路器的形式，并且具有阈值电压和电流特性的元件具有两个推挽式互连的齐纳二极管的形式。
作为备选，热熔丝具有PTC电阻器的形式，并且具有阈值特性的元件具有两个推挽式互连的齐纳二极管的形式。
热熔丝优选是PTC电阻器，具有阈值特性的元件是变阻器。
作为备选，热熔丝是双金属电路断路器，并且具有阈值电压和电流特性的元件是变阻器。
本发明的系统的优势在于它可以在对小值零序电压(这出现在三相网络小的不平衡情况下)不敏感时确保铁磁谐振振荡的衰减。万一出现持续零序电压，例如由三相的其中之一的接地故障引起，使用热熔丝向互感器和保护系统元件提供附加保护，所述保护系统保护互感器免受损坏。与早期解决方案相比，使用热保护可以减小衰减电阻器的热功率。这也是与现有保护设备相比本发明的系统更有效并且其尺寸更小的原因。
附图说明
在附图中的实施例中阐述了本发明的主题，其中
图1示出连接到保护系统的电压互感器系统，
图2—保护系统实施例的第一变形FDC1，
图3—保护系统实施例的第二变形FDC2，
图4—保护系统实施例的第三变形FDC3，
图5—保护系统实施例的第四变形FDC4。
具体实施方式
三个单相电压互感器VT1、VT2、VT3的辅助绕组彼此连接形成开口三角形设置。初级绕组A-N直接与三相网络RST和地连接。各个互感器的次级绕组的终端a-n是这些互感器的工作输出端。采用以下方式将互感器的辅助次级绕组的终端da和dn彼此连接：互感器VT1的辅助次级绕组的终端da连接到保护系统FDC的输入，保护系统FDC的输出与第三互感器VT3的辅助次级绕组的终端dn相连接，以及第三互感器VT3的终端da与第二互感器VT2的辅助次级绕组的终端dn相连接。接着，第二互感器VT2的终端da与第一互感器VT1的终端dn相连接。在设备运行期间，在第一互感器VT1的终端da和第三互感器VT3的终端dn之间出现电压U0，将其施加给保护系统FDC的终端。
保护系统FDC包括相互并联的分支，并且在系统实施例的第一变形FDC1中，一个分支包括：串连的衰减电阻器R1、两个推挽式互连的齐纳二极管D1、D2和双金属电路断路器TF1。两个推挽式连接的齐纳二极管能被一个双向齐纳二极管代替，这未在图中示出。系统的另一分支包括电阻器R2。
在系统实施例的第二变形FDC2中，一个分支包括：串连的电阻器R1、两个推挽式互连的齐纳二极管D1、D2和PTC电阻。两个推挽式连接的齐纳二极管能被一个双向齐纳二极管代替，这未在图中示出。系统的另一分支包括电阻器R2。
在系统实施例的第三变形FDC3中，一个分支包括：串连的电阻器R1、变阻器和PTC电阻器。系统的另一分支包括电阻器R2。
在系统实施例的第四变形FDC4中，一个分支包括：串连的电阻R1、变阻器和双金属电路断路器TF1。系统的另一分支包括电阻器R2。
在本发明实施例的所有变形中，电阻器R2具有比电阻器R1显著大的电阻值。
本发明系统的运行如下所述：
在三相网络完全平衡的情况下，零序电压U0的值为零并且没有电流流过保护系统FDC。在三相网络显著不平衡的情况下，零序电压U0具有非零值，但该值比具有阈值电压和电流特性的元件的阈值电压的值更小。在这种情况下，值为U0/R2的电流流过保护系统FDC。因为电阻器R2的电阻具有很大值(R2>>R1)，流过保护系统FDC的电流具有很小值。因此，在该情况下在保护系统FDC中发出的热功率可以忽略不计。例如：如果R2具有200欧姆的值，然后如果值U0＝10V，则在系统FDC中发出的热功率的值为0.5W。
如果在三相网络中出现铁磁谐振状态，则电压U0具有超过具有阈值电压和电流特性的元件的阈值的值。在这种情况下，电流流过电阻器R1。由于电阻器R1的值很小，出现了铁磁谐振振荡的极快速衰减。因为具有电阻器R1的分支在短时间内工作，所以在该分支发出的热能具有可忽略的值。因此分支元件过热和热熔化都不出现。
在三相网络中出现显著持续不平衡的情况下，例如这可以是由相导体其中之一的接地故障引起，电压U0具有比具有阈值电压和电流特性的元件的阈值电压大的值。因此高强度电流流过具有电阻器R1的分支。然而，因为这样的情况不需要衰减电阻器的动作，以双金属熔丝或PTC电阻器形式的热熔丝引起包括电阻器R1的分支的结果电阻的大量增加，或其完全断开。然后没有电流流过该分支，或很少量的电流流过它。当不平衡的原因消失或热熔丝冷却下来时，系统将复位。

Claims (5)

1、一种用于中压电压互感器的保护系统，包括连接到三个单相互感器(VT1、VT2、VT3)的三个辅助次级绕组的开口三角形系统的衰减电阻器(R1)，通过开关装置停用所述衰减电阻器，其特征在于所述开关装置呈热熔丝(2)的形式，借助于具有阈值电压和电流特性的元件(1)将所述热熔丝(2)串连到所述单相互感器(VT1、VT2、VT3)其中之一的辅助次级绕组的输出和所述衰减电阻器(R1)之间。
2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述热熔丝(2)具有双金属电路断路器(TF1)的形式，并且具有阈值电压和电流特性的所述元件具有两个推挽式互连的齐纳二极管(D1、D2)的形式。
3、根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述热熔丝(2)具有PTC电阻器的形式，并且具有阈值电压和电流特性的所述元件具有两个推挽式互连的齐纳二极管的形式。
4、根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述热熔丝(2)是PTC电阻器，并且具有阈值电压和电流特性的所述元件是变阻器。
5、根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述热熔丝(2)是双金属电路断路器(TF1)，并且具有阈值电压和电流特性的所述元件是变阻器。
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