CN104242136A

CN104242136A - 一种具有涌流抑制功能的成套配电装置及其控制方法

Info

Publication number: CN104242136A
Application number: CN201410456209.9A
Authority: CN
Inventors: 李品德; 李梦菲
Original assignee: 李品德; 李梦菲
Current assignee: SHAANXI LANHE ELECTRIC ENGINEERING Co.,Ltd.
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2034-09-09
Also published as: CN104242136B

Abstract

本发明涉及一种具有涌流抑制功能的成套配电装置及其控制方法，其主电路包括主断路器CB1、旁路断路器CB2和电阻器R；旁路断路器CB2和电阻器R并联构成并联支路；手车式主断路器CB1串联于母线和旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输入端之间，旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输出端接负载FZ。本发明的积极效果是：1.在充分实现了涌流抑制功能的前提下最大限度的考虑到了装置的适用性、安全性；2.所有的部件均可集成在一个金属封闭式开关柜内构成一套完整的新型成套配电装置，使用户在传统配电装置空间投入的基础上以最小的经济代价就可达到涌流抑制的目的。

Description

一种具有涌流抑制功能的成套配电装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及配电技术领域，特别涉及一种具有涌流抑制功能的成套配电装置及其控制方法，主要用于供电及配电领域变压器或电容器等储能型负载的投切控制。

背景技术

在供电及配电领域中，投入空载变压器或投入电容器组时，常常会受到涌流的困扰。变压器励磁涌流与电容器的充电涌流相似，电感及电容都是储能元件，前者不容许电流突变，后者不容许电压突变，空投电源时都将面临一个暂态过程。变压器励磁涌流的根源是在变压器任一侧绕组感受到外施电压骤增时，基于磁链守恒定理，该绕组在磁路中将产生单极性的偏磁，如偏磁极性恰好和变压器原来的剩磁极性相同，就可能因偏磁、剩磁和稳态磁通叠加而导致磁路饱和，从而大幅度降低变压器绕组的励磁电抗，进而诱发数值可观的励磁涌流，其值可达设备额定电流Ie的6～30倍，持续时间可达0.5s或更长。其危害为：(1)引发变压器的继电保护装置误动，使变压器的投运频频失败；(2)变电站一台变压器空载接入电源产生的励磁涌流，诱发邻近其他变电站正在运行的变压器产生“和应涌流”(sympathetic inrush)而导致误跳闸，造成大面积停电；(3)数值很大的励磁涌流会导致变压器及断路器因电动力过大受损；(4)诱发操作过电压，损坏电气设备；(5)励磁涌流中的直流分量导致电流互感器磁路被过度磁化而大幅降低测量精度和继电保护装置的正确动作率；(6)励磁涌流中的大量谐波对电网电能质量造成严重的污染。(7)造成电网电压骤升或骤降，影响其他电气设备正常工作。

电容器投入瞬间相当于短路状态，由此产生强大的充电涌流，通常其频率可达几千赫兹，幅值可达稳态工频电流幅值的近百倍，持续时间20ms以内。其危害为：(1)对电力系统造成冲击，影响电压质量；(2)引起开关电器触头间强大的电动斥力，可能导致触头烧损或熔焊；(3)可能导致导体变形、电流互感器和电容器绝缘损坏。

中国专利ZL200710009374.X《限制涌流投切装置》也采用了断路器、接触器等开关设备通过投切电阻来抑制变压器励磁涌流，接触器和电阻串联后再与断路器并联，断路器及接触器受控于一个基于电流检测的控制装置，该方案的缺点是：(1)考虑到运行维护安全的需要，不能将其各部件集成在一个金属封闭式开关柜内，在很大程度上牺牲了装置的适用性；(2)其控制装置完全依赖电流监测信号及自身定时来控制断路器和接触器的动作，当电流检测信号故障时有可能会导致电阻烧毁，影响装置的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有涌流抑制功能的成套配电装置及其控制方法，其简单适用、性能可靠、成本低廉，能够替代传统的不具备涌流抑制功能的配电装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有涌流抑制功能的成套配电装置，其主电路包括主断路器CB1、旁路断路器CB2和电阻器R；旁路断路器CB2和电阻器R并联构成并联支路；手车式主断路器CB1串联于母线与旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输入端之间，旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输出端接负载FZ。

优选的，还包括电流互感器LH和接地开关ES；电流互感器LH和接地开关ES设置于旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输出端和负载FZ之间。

优选的，主断路器CB1为手车式断路器，旁路断路器CB2为固定式断路器或手车式断路器。

优选的，还包括控制器KZQ和光纤式电压传感器GYH；主断路器CB1上设有用于指示主断路器CB1合分闸状态的第一辅助开关F1，旁路断路器CB2上设有用于指示旁路断路器CB2合分闸状态的第二辅助开关F2；光纤式电压传感器GYH用于检测电阻器R上电压；所述控制器KZQ连接所述主断路器CB1的操动结构、旁路断路器CB2的操动结构、第一辅助开关F1、第二辅助开关F2和光纤式电压传感器GYH。

优选的，主断路器CB1、旁路断路器CB2和电阻器R并联构成的并联支路置于金属封闭式开关柜内；主断路器CB1安装在金属封闭式开关柜的中部，旁路断路器CB2安装在金属封闭式开关柜的底部。

一种具有涌流抑制功能的成套配电装置的控制方法，所述具有涌流抑制功能的成套配电装置包括主断路器CB1、旁路断路器CB2和电阻器R并联构成的并联支路、控制器KZQ和光纤式电压传感器GYH；手车式主断路器CB1串联于母线和旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输入端之间，旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输出端接负载FZ；主断路器CB1上设有用于指示主断路器CB1合分闸状态的第一辅助开关F1，旁路断路器CB2上设有用于指示旁路断路器CB2合分闸状态的第二辅助开关F2，光纤式电压传感器GYH用于检测电阻器R上电压；所述控制器KZQ连接所述主断路器CB1的操动结构、旁路断路器CB2的操动结构、第一辅助开关F1、第二辅助开关F2和光纤式电压传感器GYH；断路器CB1为手车式断路器，旁路断路器CB2为固定式断路器或手车式断路器；

所述控制方法包括：(1)初始状态，主断路器CB1和旁路断路器CB2均处于分闸状态；(2)涌流抑制状态，主断路器CB1合闸将电阻器R接入电路；(3)正常运行状态，预定延时完成后旁路断路器CB2合闸将电阻器R旁路；(4)故障处理状态，若旁路断路器CB2合闸时出现故障，控制器KZQ通过第二辅助开关F2检测到旁路断路器CB2未合闸且光纤式电压传感器GYH检测到电阻器R上的电压高于设定值，控制器KZQ向主断路器CB1发出分闸命令和报警信号，使主断路器CB1分闸，保证电阻器R安全。

优选的，所述具有涌流抑制功能的成套配电装置还包括接地开关ES；接地开关ES设置于旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输出端和负载FZ之间；主断路器CB1、旁路断路器CB2和电阻器R并联构成的并联支路设置于金属封闭式开关柜内；主断路器CB1安装在金属封闭式开关柜的中部，旁路断路器CB2安装在金属封闭式开关柜的底部；检修时，移出主断路器CB1，将接地开关ES合闸，然后进行检修。

本发明一种具有涌流抑制功能的成套配电装置，其主电路由手车式主断路器、固定式旁路断路器和电阻器的并联支路、传统电流互感器三者串联后再配置接地开关构成。涌流抑制功能通过主断路器先行闭合将电阻器接入电路，对储能型负载实施预激磁或预充电，一定延时后通过旁路断路器闭合再将电阻器旁路实现。电流互感器用于成套配电装置的电能计量或主断路器的继电保护；手车式主断路器可以在装置检修维护时移出，然后将接地开关接地以保证工作人员的安全。装置的控制器采集光纤式电压传感器信号及各断路器辅助开关信号，通过合理的逻辑运算来控制主断路器和旁路断路器的状态。上述所有部件可以集成在一个金属封闭式开关柜内，构成一套完整的新型成套配电装置。

本发明技术可以用运于绝大部分储能型负载(感性负载及容性负载)需要限制涌流的场合。具体可通过控制器操作如下：(1)初始状态，主断路器和旁路断路器均处于分闸状态；(2)涌流抑制状态，主断路器合闸将电阻器接入电路；(3)正常运行状态，预定延时完成后旁路断路器合闸将电阻器旁路；(4)故障处理状态，若旁路断路器合闸时出现故障例如拒合或假合，断路器辅助开关信号和光纤式电压传感器信号将帮助控制器做出正确判断，必要时给主断路器发出分闸命令以保证电阻器安全并发出报警信号。

手车式主断路器可以采用一台隔离开关和一台固定式断路器代替。

固定式旁路断路器可以采用接触器或负荷开关代替。

电流互感器和接地开关可以根据装置的功能要求选配，不是涌流抑制必须部件。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明通过将手车式主断路器CB1串联于母线和固定式旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输入端之间，在检修时能够将手车式主断路器CB1移出，确保了人工检修时的安全；本发明在充分实现了涌流抑制功能的前提下最大限度的考虑到了装置的适用性、安全性，所有的部件均可集成在一个金属封闭式开关柜内构成一套完整的新型成套配电装置，使用户在传统配电装置空间投入基础上以最小的经济代价就可达到涌流抑制的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的电路原理示意图；

图2为本发明实施例的结构的侧面视图；

图3为图2的正面视图。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，本发明涉及一种具有涌流抑制功能的成套配电装置，其主电路包括主断路器CB1、旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路；还可以选配传统电流互感器LH和接地开关ES。

主断路器CB1为手车式主断路器，旁路断路器CB2为固定式断路器或手车式断路器。主断路器CB1连接于母线和旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输入端之间，旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输出端接负载FZ；旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输出端与负载FZ之间可以配置电流互感器LH和接地开关ES。LH用于成套配电装置的电能计量或CB1的继电保护。

主断路器CB1安装在配电柜的中部，方便移出检修；旁路断路器CB2安装在配电柜的底部。

涌流抑制功能通过主断路器CB1先行闭合将电阻器R接入电路，对储能型负载FZ(感性负载或容性负载)实施预激磁或预充电，一定延时后通过旁路断路器CB2闭合再将电阻器R旁路实现。电流互感器LH用于成套配电装置的电能计量或主断路器CB1的继电保护；主断路器CB1可以在装置检修维护时移出，然后将接地开关ES接地以保证工作人员的安全。

成套配电装置还包括控制器KZQ和光纤式电压传感器GYH，主断路器CB1上设有用于显示主断路器CB1合分闸状态的第一辅助开关F1，旁路断路器CB2上设有用于显示旁路断路器CB2合分闸状态的第二辅助开关F2。光纤式电压传感器GYH，用于检测电阻器R上电压。

控制器KZQ连接主断路器CB1、旁路断路器CB2、第一辅助开关F1、第二辅助开关F2和光纤式电压传感器GYH，通过对光纤式电压传感器GYH信号、第一辅助开关F1信号、第二辅助开关F2信号的识别来控制主断路器CB1和旁路断路器CB2的状态。通过对目前常规金属封闭式开关柜的优化设计，上述所有部件可以集成在一面柜体内，构成一套完整的新型成套配电装置(普通成套配电装置不包含上述的CB2、R、GYH及控制器)，装置结构示意见图2。金属封闭式开关柜内还安装有避雷器7和电缆夹8及零序电流互感器；金属封闭式开关柜上部还安装有显示仪表9。

本发明一种具有涌流抑制功能的成套配电装置的控制方法包括：(1)初始状态，主断路器CB1和旁路断路器CB2均处于分闸状态，控制器通过辅助开关F1及F2信号对此状态进行识别；(2)涌流抑制状态，主断路器CB1合闸将电阻器R接入电路，对储能型负载FZ实施预激磁或预充电，控制器通过CB1的辅助开关F1及光纤式电压传感器GYH信号进行识别并启动内部的定时装置；(3)正常运行状态，控制器预定定时完成后控制旁路断路器CB2合闸将电阻器R旁路，控制器通过辅助开关F1、F2及光纤式电压传感器GYH信号对此状态进行识别并对CB2分、合闸状态进行控制；(4)故障处理状态，若旁路断路器CB2合闸时出现故障，控制器KZQ通过第二辅助开关F2检测到旁路断路器CB2未合闸且光纤式电压传感器GYH检测到电阻器R上的电压高于设定值，控制器KZQ向主断路器CB1发出分闸命令和报警信号，使主断路器CB1分闸，保证电阻器R安全。检修时，移出主断路器CB1，将接地开关ES合闸，然后进行检修。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求书定义。

Claims

1.一种具有涌流抑制功能的成套配电装置，其特征在于，其主电路包括主断路器CB1、旁路断路器CB2和电阻器R；旁路断路器CB2和电阻器R并联构成并联支路；主断路器CB1串联于母线与旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输入端之间，旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输出端接负载FZ。

2.根据权利要求1所述的一种具有涌流抑制功能的成套配电装置，其特征在于，还包括电流互感器LH和接地开关ES；电流互感器LH和接地开关ES设置于旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输出端和负载FZ之间。

3.根据权利要求1所述的一种具有涌流抑制功能的成套配电装置，其特征在于，主断路器CB1为手车式断路器，旁路断路器CB2为固定式断路器或手车式断路器。

4.根据权利要求1所述的一种具有涌流抑制功能的成套配电装置，其特征在于，还包括控制器KZQ和光纤式电压传感器GYH；主断路器CB1上设有用于指示主断路器CB1合分闸状态的第一辅助开关F1，旁路断路器CB2上设有用于指示旁路断路器CB2合分闸状态的第二辅助开关F2；光纤式电压传感器GYH用于检测电阻器R上电压；所述控制器KZQ连接所述主断路器CB1的操动结构、旁路断路器CB2的操动结构、第一辅助开关F1、第二辅助开关F2和光纤式电压传感器GYH。

5.根据权利要求1所述的一种具有涌流抑制功能的成套配电装置，其特征在于，主断路器CB1、旁路断路器CB2和电阻器R并联构成的并联支路置于金属封闭式开关柜内；主断路器CB1安装在金属封闭式开关柜的中部，旁路断路器CB2安装在金属封闭式开关柜的底部。

6.一种具有涌流抑制功能的成套配电装置，其特征在于，将权利要求3所述的主断路器CB1替换为串联的隔离开关和一台固定式断路器；将权利要求3所述的旁路断路器CB2替换为接触器或负荷开关。

7.一种具有涌流抑制功能的成套配电装置的控制方法，其特征在于，所述具有涌流抑制功能的成套配电装置包括主断路器CB1、旁路断路器CB2和电阻器R并联构成的并联支路、控制器KZQ和光纤式电压传感器GYH；手车式主断路器CB1串联于母线和旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输入端之间，旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输出端接负载FZ；主断路器CB1上设有用于指示主断路器CB1合分闸状态的第一辅助开关F1，旁路断路器CB2上设有用于指示旁路断路器CB2合分闸状态的第二辅助开关F2，光纤式电压传感器GYH用于检测电阻器R上电压；所述控制器KZQ连接所述主断路器CB1的操动结构、旁路断路器CB2的操动结构、第一辅助开关F1、第二辅助开关F2和光纤式电压传感器GYH；断路器CB1为手车式断路器，旁路断路器CB2为固定式断路器或手车式断路器；

所述控制方法包括：(1)初始状态，主断路器CB1和旁路断路器CB2均处于分闸状态；(2)涌流抑制状态，控制器KZQ向主断路器CB1发出合闸指令，主断路器CB1合闸将电阻器R接入电路，对储能型负载FZ实施预激磁或预充电；同时，控制器KZQ启动内部的定时装置；(3)正常运行状态，预定延时完成后控制器KZQ向旁路断路器CB2发出合闸指令，旁路断路器CB2合闸将电阻器R旁路；(4)故障处理状态，若旁路断路器CB2合闸时出现故障，控制器KZQ通过第二辅助开关F2检测到旁路断路器CB2未合闸且光纤式电压传感器GYH检测到电阻器R上的电压高于设定值，控制器KZQ向主断路器CB1发出分闸命令，使主断路器CB1分闸，保证电阻器R安全，并发出报警信号。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述具有涌流抑制功能的成套配电装置还包括接地开关ES；接地开关ES设置于旁路断路器CB2和电阻器R的并联支路的输出端和负载FZ之间；主断路器CB1、旁路断路器CB2和电阻器R并联构成的并联支路置于金属封闭式开关柜内；主断路器CB1安装在金属封闭式开关柜的中部，旁路断路器CB2安装在金属封闭式开关柜的底部；检修时，移出主断路器CB1，将接地开关ES合闸，然后进行检修。