CN105552875A - 一种消弧线圈装置及其抑制冲击电流方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种消弧线圈装置，所述消弧线圈装置包括消弧线圈本体、可控硅控制回路以及滤波回路，所述消弧线圈本体包括一次绕组和若干二次绕组，所述一次绕组并联有电阻器；本发明有效的抑制电压互感器中的冲击电流幅值在绝缘可承受范围内，不会引起烧毁事故。

Description

一种消弧线圈装置及其抑制冲击电流方法

技术领域

本发明涉及电力电网系统技术领域，尤其涉及一种消弧线圈装置及其抑制冲击电流方法。

背景技术

近年来，随着电力系统的不断发展，配电网规模也在日益扩大，配网中大范围使用电缆代替传统的架空线路，系统线路的对地电容显著增加，当系统中发生单相接地故障时，对地电容电流增大，会影响电力系统的安全可靠运行。

目前，在配网系统中，多选用中性点经消弧线圈接地的运行方式，当系统发生瞬间单相接地故障时，可经消弧线圈作用消除，保证系统不断电；当为永久单相接地故障时，消弧线圈动作仍可维持系统运行2小时，可以使运行部门有足够的时间启动备用电源或转移负荷，不至于造成被动；系统单相接地时消弧线圈作用可有效避免电弧接地过电压，对全网电力设备起保护作用。

相较于传统的调匝式、调气隙式的消弧线圈，现配网中大量使用了随调式智能消弧线圈。该消弧线圈其结构与普通变压器一样，具有高压绕组和低压绕组，芯柱无气隙，结构简单。不仅可以实现电感电流连续可调，而且增设了滤波装置，通过调节晶闸管的触发角来控制二次绕组的电流，实现一次侧电感电流的连续可控。三次绕组为LC滤波电路，用来抑制晶闸管导通时产生的谐波电流。当电网正常运行时，三次绕组的滤波电路在基频下呈容性，等效电路亦呈容性，对电力系统正常运行没有影响；当晶闸管初始导通时，由于漏抗的作用，等效电路呈感性。逐渐调节晶闸管的触发控制角可以改变晶闸管的导通角在0°～180°之间变化，以实现消弧线圈电感量的连续调节。系统正常运行时，消弧线圈远离谐振点工作，而当发生单相接地故障时，立即调节到补偿状态，这样可有效避免消弧线圈与对地电容发生串联谐振，和常规消弧线圈相比，随调式消弧线圈具有实时跟踪配电网，灵活进行补偿的优点。

但在实际应用中发现，在中性点经随调式消弧线圈接地系统中，当系统中发生单相接地故障后，若消弧线圈未可靠投入，对地电容上的电荷无法通过中性点释放，只能从电压互感器中泄放，因而会在电压互感器中形成高幅值的冲击电流，导致电压互感器烧毁。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种能够有效抑制电网系统冲击电流的消弧线圈及其抑制冲击电流的方法。

为达上述目的，本发明提供一种消弧线圈装置，所述消弧线圈装置包括消弧线圈本体、可控硅控制回路以及滤波回路，所述消弧线圈本体包括一次绕组和若干二次绕组，所述一次绕组并联有电阻器；所述消弧线圈装置用于连接在电网系统中，所述电网的中性点经所述消弧线圈装置接地。

优选的，上述一次绕组包括高压端和低压端，所述电阻器并联于所述低压端和高压端之间，所述低压端接地。

优选的，上述消弧线圈装置还包括第一二次绕组，所述第一二次绕组为控制绕组可与控硅控制回路连接；所述消弧线圈装置还包括第二二次绕组，所述第二二次绕组与滤波回路连接。

优选的，上述滤波回路包括分别并联连接在第二二次绕组两端第一谐波滤波支路和第二谐波滤波支路；所述滤波回路与第二二次绕组之间串联连接有投切开关。

为达上述目的，本发明还提供一种抑制冲击电流方法，所述方法包括：当电网系统中发生单相接地故障，且连接于电网系统中性点的消弧线圈未可靠投入运行，与消弧线圈并联的电阻器接入中性点，抑制对地电容上的冲击电流；所述消弧线圈包括一次绕组和若干二次绕组，所述电阻器并联于一次绕组的高压端和低压端之间。

优选的，上述方法还包括当电网系统中未发生单相接地故障时，所述接地电阻断开与中性点的连接。

本发明实施例的有益效果是：通过在随调式消弧线圈高压端和低压端间并联一个接地电阻器，有效解决了系统中发生单相接地故障后，对地电容电荷无释放通道，电压互感器中将出现高幅值的冲击电流的问题，加装接地电阻器后，电压互感器中的冲击电流幅值将被限制在绝缘可承受范围内，不会引起烧毁事故。

附图说明

图1为本发明配电网系统安装并联电阻器示意图；

图2为本发明随调式消弧线圈并联电阻器示意图；

图3为本发明消弧线圈未投入运行发生高频熄弧时电压互感器中电流波形图；

图4为本发明消弧线圈未投入运行但并联接地电阻器后发生高频熄弧时电压互感器中电流波形图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的各种方式可以相互组合。

如图1所示，本发明配电网系统包括三相完全平衡的第一电网E_a、第二电网E_b、及第三电网E_c；分别与第一电网E_a、第二电网E_b、及第三电网E_c串联的第一电感L_A、第二电感L_B、及第三电感L_C；与第一电网E_a、第二电网E_b、及第三电网E_c并连的接地总电容Co；及连接于第一电网E_a、第二电网E_c、及第三电网E_c电网的中性点的消弧线圈装置，其中中性点经消弧线圈装置接地。消弧线圈装置包括消弧线圈和消弧线圈并联的电阻，第一电网Ea、第二电网Eb、及第三电网Ec中性点经消弧线圈和电阻分别接地。本发明的消弧线圈装置为随调式消弧线圈。

如图2所示，消弧线圈装置包括消弧线圈本体、可控硅控制回路以及滤波回路，消弧线圈本体包括一次绕组和若干二次绕组，一次绕组连接在电网主回路中，一次绕组的高压端和低压端并联电阻器，低压端接地；若干二次绕组包括第一二次绕组和第二二次绕组，第一二次绕组为控制绕组，连接可控硅控制回路，可控硅控制回路主要包括一对反并联的可控硅SCR，通过调节可控硅的触发角度来调节第一二次绕组的电感值。第二二次绕组连接滤波回路，滤波回路包括分别并联连接在第二二次绕组两端第一谐波滤波支路和第二谐波滤波支路，第一和第二谐波滤波支路分别为串联连接的电容和电感。可选的，第一谐波滤波支路可以为3次谐波滤波支路，用于滤除3次谐波；第二谐波滤波支路可以为5次谐波滤波支路，用于滤除5次谐波。可选的，本实施例中还可以在滤波回路与第二二次绕组之间串联连接有投切开关，用于控制滤波回路的投切。本实施例中的消弧线圈为随调式消弧线圈。

本发明的目标是在中性点经随调式消弧线圈接地系统中，当发生单相接地故障时，可以有效的将电压互感器中的冲击电流幅值抑制在绝缘可承受的范围内，减少因冲击电流造成电压互感器的烧毁事故。

工作中，本发明抑制冲击电流方法包括：当电网系统中发生单相接地故障，连接于电网系统中性点的消弧线圈未可靠投入运行，与消弧线圈并联的电阻器接入中性点，抑制对地电容上的冲击电流；所述消弧线圈包括一次绕组和若干二次绕组，所述电阻器并联于一次绕组的高压端和低压端之间。

具体的，在正常运行时，系统中不会出现高幅值的对地电容电流，因而随调式消弧线圈退出系统，那么此时相当于系统中性点经电阻接地运行方式，当三相电源对称时，中性点电位为零，中性点接地电阻中也不会有电流流过，电压互感器中也不会出现冲击电流。

当系统中发生单相接地故障后，在接地点会有不稳定的电弧出现，中性点电压升高至相电压，系统中出现高幅值的对地电容电流，此时消弧线圈应当及时投入系统，相当于中性点经消弧线圈接地运行方式，电容电流得到补偿，系统中不会出现危及设备运行的过电压和过电流。

当系统中发生单相接地故障后，如果消弧线圈可控硅未能可靠导通，导致消弧线圈没有投入补偿，那么此时相当于中性点经电阻器接地系统，对地电容上的电流可以通过中性点接地电阻器释放，电压互感器中不会出现冲击电流。

如图3所示，在应用EMTP暂态仿真软件对本次故障进行分析，计算搜集了仿真所需的电源内阻抗、对地电容、电压互感器励磁特性等相关参数，模拟了系统出现单相接地故障时，消弧线圈未投入运行，发生高频熄弧时的工况，获取了电压互感器中电流波形。电压互感器中出现高幅值的冲击电流，电流幅值为1.85A，是额定电流的143倍，是极限输出电流的27倍，要经过约4.2s才能衰减至极限电流内。如果系统中发生多次高频熄弧，即以上接地过程重复出现，多次冲击累积效应会使得电压互感器的动、热稳定性破坏。

如图4所示，当系统中性点消弧线圈并联接地电阻器后，假若消弧线圈仍未可靠投入运行，再次模拟了发生单相接地故障时的情形，获取了电压互感器中的电流波形，由图3可知，电压互感器中冲击电流的幅值明显降低，为0.5A，且幅值迅速衰减，0.4s即可衰减至电压互感器可承受的电流范围内，不会电压互感器的绝缘造成破坏。

本发明的消弧线圈的两端并联电阻只有在发生接地故障以后，需要启动选线时短时投入，当电网系统中未发生接地故障时，所述接地电阻断开与中性点的连接，所以电阻不会产生大量的热量，自身的可靠性系数高。

本发明即使消弧线圈未能可靠投入运行，也可以很好的抑制电压互感器中的冲击电流幅值，且接地电阻器现场安装方便，无需拆除原有设备、改变系统结构，简单易行，可广泛应用于技术改造。对于中性点经随调式消弧线圈接地系统，通过应用本方法后，在消弧线圈一次绕组两端并联接地电阻器，当系统发生接地故障后，不论随调式消弧线圈是否可靠投入，均能保证系统中性点的工作接地，对地电容电荷得以释放，电压互感器中不会出现冲击电流，此种中性点接地方式可靠性高，能够有效提升系统运行安全性。该方法在现场施工中，无需更换原有电气设备，只需在消弧线圈两端并联安装一台接地电阻器即可，操作简单，设备生产快捷，易于实现。对于经随调式消弧线圈接地的配网系统，应用此种方法进行技术改造，具有广泛的适用性和推广性。

以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种消弧线圈装置，其特征在于，所述消弧线圈装置包括：消弧线圈本体、可控硅控制回路以及滤波回路，所述消弧线圈本体两端并联有电阻器。

2.如权利要求1所述的消弧线圈装置，其特征在于，所述消弧线圈包括一次绕组和若干二次绕组，所述一次绕组一次绕组包括高压端和低压端，所述电阻器并联于所述低压端和高压端之间，所述低压端接地。

3.如权利要求3所述的消弧线圈装置，所述消弧线圈装置连接于电网系统中，所述电网的中性点经所述消弧线圈装置接地。

4.如权利要求1所述的消弧线圈装置，其特征在于：所述消弧线圈装置还包括第一二次绕组，所述第一二次绕组为控制绕组与可控硅控制回路连接。

5.如权利要求4所述的消弧线圈装置，其特征在于：所述消弧线圈装置还包括第二二次绕组，所述第二二次绕组与滤波回路连接。

6.如权利要求5所述的消弧线圈装置，其特征在于：所述滤波回路包括分别并联连接在第二二次绕组两端第一谐波滤波支路和第二谐波滤波支路。

7.如权利要求6所述的消弧线圈装置，其特征在于：所述滤波回路与第二二次绕组之间串联连接有投切开关。

8.一种抑制冲击电流的方法，其特征在于，所述方法包括：

当电网系统中发生单相接地故障时，连接于电网系统中性点的消弧线圈未可靠投入运行，与消弧线圈并联的电阻器接入中性点，抑制对地电容上的冲击电流；所述消弧线圈包括一次绕组和若干二次绕组，所述电阻器并联于一次绕组的高压端和低压端之间。

9.如权利要求8的方法，其特征在于，所述方法还包括：当电网系统中未发生接地故障时，所述接地电阻断开与中性点的连接。