CN105470929B - 一种分立式无损耗深度限流装置 - Google Patents
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Abstract
一种分立式无损耗深度限流装置，包括深度限流电抗器和换流投切控制一体化装置，所述的深度限流电抗器安装在换流投切控制一体化装置的侧面通过并联方式连接；将深度限流电抗器独立安装，并与换流投切控制一体化装置相连接，以使在换流过程中的电抗器产生的强磁场对采样和控制系统的干扰比垂直安装小几十倍，有效的防止控制系统的误动，提高设备的可靠性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及一种分立式无损耗深度限流装置。
背景技术
目前的对短路电流的限制，主要采用两种技术，一种技术是将限流电抗器串入主回路当中以保证在电抗器的后段发生短路时，直接对短路电流进行限制。另一种技术则是采用将电抗器做小，并与装在本体内的开关并联后接入系统中，正常运行时，开关将电抗器短接，当线路在后段发生短路时，开关快速打开，将电抗器短时投入，将电流限制下来，当故障切除后，再将开关投入合闸状态恢复正常运行。
这两种技术都存在较多的不足之处。第一种直接串联电抗器限流技术存在的问题，主要是体积做的较大，限流深度有限，且运行中能耗较大，电磁干扰严重，运行不经济；第二种零损耗限流技术存在的问题，主要是装在开关本体上的电抗器在投入运行中，由于电磁场太强，对下面的控制器的干扰非常严重，易引起控制系统误动作；同时，由于在开关打开换流过程中的电抗器感应电势幅值较大，dv/dt较高，有可能使开关在换流过程中不能熄弧而导致换流失败，严重时还会发生事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种磁场干扰小，防止控制系统误动，且能够避免换流过程中开关有可能不能熄灭的分立式无损耗深度限流装置。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种分立式无损耗深度限流装置，包括深度限流电抗器和换流投切控制一体化装置，所述的深度限流电抗器安装在换流投切控制一体化装置的侧面通过并联方式连接；将深度限流电抗器独立安装，并与换流投切控制一体化装置相连接，以使在换流过程中的电抗器产生的强磁场对采样和控制系统的干扰比垂直安装小几十倍，有效的防止控制系统的误动，提高设备的可靠性和安全性。
所述换流投切控制一体化装置包括上绝缘桶、快速开关、抑陡度吸能器、罗克线圈、控制系统、下绝缘桶、隔离电源和热冷系统；其中快速开关安装于上绝缘桶内，所述快速开关并通过上、下接线座与连接铜排连接后，再分别连到上绝缘桶的顶部和底部引出线，然后与深度限流电抗器相连接；
所述抑陡度吸能器连接在快速开关的上、下接线座两端；有效限制过电压的幅值和陡度，防止开关开断时的复燃。
所述控制系统安装在上绝缘桶和下绝缘桶中间的检修节中，并与开关本体上的罗克线圈相连接；所述控制系统的电源与隔离电源次级相连接后，再由隔离电源初级与外部交流电源连接。
所述的快速开关采用涡流驱动、磁能均化控制，永磁双稳态保持的装置。
深度限流电抗器的参数设计，只需要考虑需要限流的深度和需要运行的时间，满足相应的动态稳定和热态稳定要求，因此可将体积做的很小，占地面积小。
本发明的工作原理说明如下；
(1)分立式深度限流电抗器采用短时通流，根据限流深度设计电抗器的参数值，其安装方式采用与换流投切控制一体化装置相并联连接，由于控制系统和测量元件在电抗器的侧面，其所能受到的电磁场干扰幅值比控制系统和测量元件装在电抗器下端时的电磁场干扰幅值要小几十倍，使控制系统受干扰的程度大幅下降，从而大大提高了装置的运行安全性。
(2)换流投切控制一体化装置中的快速开关的上下接线座两端，连接抑陡度吸能器，其作用是，当装置后段(下级)发生短路时，控制器发出命令使快速开关动作分闸进行换流，将短路电流转入电抗器进行深度限流，在电流转换到电抗器的瞬间，在电抗器上将产生幅值较高、陡度较大的感应电势，该电势作用于快速开关断口两端，有可能使开关熄弧困难或不能熄弧而导致换流失败。将抑陡度吸能器接在开关断口的两端后，会将电势的幅值进行限制，同时将电势的陡度限制降低，以满足开关断口电弧的熄灭条件，保证安全可靠的开断和完成换流。
(3)装置的动作过程，正常情况下快速开关合闸，将与之并接的深度限流电抗器短接投入运行。当短路发生时，控制系统通过罗克线圈采样并判断电流幅值超过设定的最小动作电流值后，控制器经过设计的特殊功能的算法，精准的计算出短路电流角度、幅值和两次的过零点，然后延时一段时间在电流过零点前的10ms时间内发出分闸命令给快速开关，执行分闸，当电流过零点前截流并断开时，电流被截断换流到电抗器上的瞬间，电抗器将产生幅值较高、陡度较大的瞬态过电压，并作用于快速开关的断口，若该过电压的陡度大于开关内部绝缘介质的恢复速度，就会发生开关断口的复燃而不能完成开断，导致换流失败。此时，安装于断口两端的抑陡度吸能器发挥作用，一方面将过电压限制在较低的幅值，另一方面将陡度限制减小到允许完成开断的范围，帮助快速开关安全换流成功，实现深度限流的目标。
本发明的有益效果是：本发明结构设计合理，由过电压、反时限过电流和过流速断保护构成了短路故障下的全息控制，大大提高了串联补偿装置的动作可靠性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明抑陡度吸能器结构图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，一种分立式无损耗深度限流装置，包括深度限流电抗器1和换流投切控制一体化装置2，深度限流电抗器1安装在换流投切控制一体化装置2的侧面通过并联方式连接；将深度限流电抗器1独立安装，并与换流投切控制一体化装置2相连接，以使在换流过程中的电抗器产生的强磁场对采样和控制系统的干扰比垂直安装小几十倍，有效的防止控制系统的误动，提高设备的可靠性和安全性。
换流投切控制一体化装置2包括上绝缘桶3、快速开关4、抑陡度吸能器5、罗克线圈6、控制系统7、下绝缘桶8、隔离电源9和热冷系统10；其中快速开关4安装于上绝缘桶3内，快速开关并4通过上、下接线座与连接铜排连接后，再分别连到上绝缘桶4的顶部和底部引出线，然后与深度限流电抗器1相连接；抑陡度吸能器5连接在快速开关4的上、下接线座两端；有效限制过电压的幅值和陡度，防止开关开断时的复燃。控制系统7安装在上绝缘桶3和下绝缘桶8中间的检修节中，并与开关本体上的罗克线圈6相连接；控制系统7的电源与隔离电源9次级相连接后，再由隔离电源9初级与外部交流电源连接，隔离电源9安装在下绝缘桶8内。快速开关4采用涡流驱动、磁能均化控制，永磁双稳态保持的装置。深度限流电抗器1的参数设计，只需要考虑需要限流的深度和需要运行的时间，满足相应的动态稳定和热态稳定要求，因此可将体积做的很小，占地面积小。
本发明的工作原理说明如下；
(1)分立式深度限流电抗器采用短时通流，根据限流深度设计电抗器的参数值，其安装方式采用与换流投切控制一体化装置相并联连接，由于控制系统和测量元件在电抗器的侧面，其所能受到的电磁场干扰幅值比控制系统和测量元件装在电抗器下端时的电磁场干扰幅值要小几十倍，使控制系统受干扰的程度大幅下降，从而大大提高了装置的运行安全性。
(2)换流投切控制一体化装置中的快速开关的上下接线座两端，连接抑陡度吸能器，其作用是，当装置后段(下级)发生短路时，控制器发出命令使快速开关动作分闸进行换流，将短路电流转入电抗器进行深度限流，在电流转换到电抗器的瞬间，在电抗器上将产生幅值较高、陡度较大的感应电势，该电势作用于快速开关断口两端，有可能使开关熄弧困难或不能熄弧而导致换流失败。将抑陡度吸能器接在开关断口的两端后，会将电势的幅值进行限制，同时将电势的陡度限制降低，以满足开关断口电弧的熄灭条件，保证安全可靠的开断和完成换流。
(3)装置的动作过程，正常情况下快速开关合闸，将与之并接的深度限流电抗器短接投入运行。当短路发生时，控制系统通过罗克线圈采样并判断电流幅值超过设定的最小动作电流值后，控制器经过设计的特殊功能的算法，精准的计算出短路电流角度、幅值和两次的过零点，然后延时一段时间在电流过零点前的10ms时间内发出分闸命令给快速开关，执行分闸，当电流过零点前截流并断开时，电流被截断换流到电抗器上的瞬间，电抗器将产生幅值较高、陡度较大的瞬态过电压，并作用于快速开关的断口，若该过电压的陡度大于开关内部绝缘介质的恢复速度，就会发生开关断口的复燃而不能完成开断，导致换流失败。此时，安装于断口两端的抑陡度吸能器发挥作用，一方面将过电压限制在较低的幅值，另一方面将陡度限制减小到允许完成开断的范围，帮助快速开关安全换流成功，实现深度限流的目标。
参见图2，抑陡度吸能器5包括包括能量吸收器51和陡度抑制器52，能量吸收器51与陡度抑制器52通过引出排53并联在一起。能量吸收器51包括绝缘环氧桶511、上接线座512、下接线座513、内置脱离器514、上铝旋塞515、下铝旋塞516、氧化锌阀片517，氧化锌阀片517放置于绝缘环氧桶511中部，氧化锌阀片517上部与内置脱离器514相连接，下部与下铝旋塞516连接，下铝旋塞516底部经一个弹簧花垫与下接线座513相连，上接线座512、下接线座513均通过螺栓固定在绝缘环氧桶511上；上铝旋塞515设置上接线座512与内置脱离器514之间；陡度抑制器52包括绝缘外壳521，在绝缘外壳521内设有两个串联的内置薄膜电容，绝缘外壳521上部连接有上接线座522，下部连接有下接线座523，上、下接线座与薄膜电容相接。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种分立式无损耗深度限流装置，包括深度限流电抗器和换流投切控制一体化装置，所述的深度限流电抗器安装在换流投切控制一体化装置的侧面通过并联方式连接，其特征在于，所述换流投切控制一体化装置包括上绝缘桶、快速开关、抑陡度吸能器、罗克线圈、控制系统、下绝缘桶、隔离电源和热冷系统；其中快速开关安装于上绝缘桶内，所述快速开关并通过上、下接线座与连接铜排连接后，再分别连到上绝缘桶的顶部和底部引出线，然后与深度限流电抗器相连接；
所述抑陡度吸能器连接在快速开关的上、下接线座两端；有效限制过电压的幅值和陡度，防止开关开断时的复燃；
所述控制系统安装在上绝缘桶和下绝缘桶中间的检修节中，并与开关本体上的罗克线圈相连接；所述控制系统的电源与隔离电源次级相连接后，再由隔离电源初级与外部交流电源连接；
所述抑陡度吸能器包括包括能量吸收器和陡度抑制器，能量吸收器与陡度抑制器通过引出排并联在一起，能量吸收器包括绝缘环氧桶、上接线座、下接线座、内置脱离器、上铝旋塞、下铝旋塞、氧化锌阀片，氧化锌阀片放置于绝缘环氧桶中部，氧化锌阀片上部与内置脱离器相连接，下部与下铝旋塞连接，下铝旋塞底部经一个弹簧花垫与下接线座相连，上接线座、下接线座均通过螺栓固定在绝缘环氧桶上；上铝旋塞设置上接线座与内置脱离器之间；陡度抑制器包括绝缘外壳，在绝缘外壳内设有两个串联的内置薄膜电容，绝缘外壳上部连接有上接线座，下部连接有下接线座，上、下接线座与薄膜电容相接；
所述限流装置的限流方法为：正常情况下快速开关合闸，将与之并接的深度限流电抗器短接投入运行；当短路发生时，控制系统通过罗克线圈采样并判断电流幅值超过设定的最小动作电流值后，控制器经过设计的算法，计算出短路电流角度、幅值和两次的过零点，然后延时一段时间在电流过零点前的10ms时间内发出分闸命令给快速开关，执行分闸，当电流过零点前截流并断开时，电流被截断换流到电抗器上的瞬间，电抗器将产生幅值较高、陡度较大的瞬态过电压，并作用于快速开关的断口，若该过电压的陡度大于开关内部绝缘介质的恢复速度，就会发生开关断口的复燃而不能完成开断，导致换流失败；此时，安装于断口两端的抑陡度吸能器发挥作用，一方面将过电压限制在较低的幅值，另一方面将陡度限制减小到允许完成开断的范围，帮助快速开关安全换流成功，实现深度限流的目标。
2.根据权利要求1所述的一种分立式无损耗深度限流装置，其特征在于，所述隔离电源安装在下绝缘桶内。
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