CN110768222A - 电压互感器消谐装置及保护设备 - Google Patents

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CN110768222A CN201911017583.8A CN201911017583A CN110768222A CN 110768222 A CN110768222 A CN 110768222A CN 201911017583 A CN201911017583 A CN 201911017583A CN 110768222 A CN110768222 A CN 110768222A
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Abstract

本申请涉及一种电压互感器消谐装置及保护设备。所述电压互感器消谐装置包括过流抑制器、第一外部接线端、第二外部接线端和过压抑制器。过流抑制器用于抑制电压互感器过流。第一外部接线端设置于所述过流抑制器的一端，用于连接所述电压互感器；第二外部接线端设置于所述过流抑制器的另一端，用于接地；过压抑制器并联安装于所述过流抑制器，所述过压抑制器用于防止所述正温度系数热敏电阻被击穿。本申请提供的电压互感器消谐装置及保护设备可以解决碳化硅消谐器存在使用稳定性低的问题。

Description

电压互感器消谐装置及保护设备
技术领域
本发明涉及电力系统领域，特备是涉及一种电压互感器消谐装置及保护设备。
背景技术
电压互感器是10KV配电网中电压测量、计量和继电保护的重要设备。电压互感器若是出现故障，则会对配电网系统造成不良影响，因此，需要对电压互感器进行保护。现有方案中，是在电压互感器的高压入口处安装高压熔断器，作为电压互感器的高压保护。
高压熔断器在正常运行时可以保障电压互感器的安全运行，但电压互感器在运行过程中会和高压熔断器产生铁磁谐振，或是低频非线性振荡，从而使高压熔断器侧产生过电流，导致高压熔断器烧断。因此，在电压互感器和高压熔断器之间安装一个消谐器是很必要的。
传统方案中一般在电压互感器和高压熔断器之间安装碳化硅消谐器，而碳化硅消谐器存在使用稳定性低的问题。
发明内容
基于此，有必要针对碳化硅消谐器存在使用稳定性低的问题，提供一种电压互感器消谐装置。
一种电压互感器消谐装置，包括：
过流抑制器，用于抑制电压互感器过流；
第一外部接线端，设置于所述过流抑制器的一端，用于连接所述电压互感器；
第二外部接线端，设置于所述过流抑制器的另一端，用于接地；
过压抑制器，并联安装于所述过流抑制器，所述过压抑制器用于防止所述过流抑制器被击穿。
其中一项实施例中，所述过流抑制器包括一个或至少两个串联的正温度系数热敏电阻；所述过压抑制器包括一个或至少两个串联的抑制元器件；每个所述正温度系数热敏电阻上安装的所述抑制元器件数量相等。
其中一项实施例中，所述抑制元器件为电容器，或压敏电阻，或双向瞬态抑制二极管，其中，
所述电容器的容抗大于所述正温度系数热敏电阻的电阻值；所述压敏电阻的等效阻值大于所述正温度系数热敏电阻的电阻值；所述双向瞬态抑制二极管的等效阻值大于所述正温度系数热敏电阻的电阻值。
其中一项实施例中，所述正温度系数热敏电阻的数量为个。
其中一项实施例中，所述过流抑制器和所述过压抑制器的外部套设安装有绝缘外筒。
其中一项实施例中，所述绝缘外筒为环氧筒。
其中一项实施例中，还包括：
金属底座，设置于所述绝缘外筒的一端，其中，所述第二外部接线端设置于所述金属底座；
金属盖，设置于所述绝缘外筒远离所述金属底座的一端，并与所述金属底座和所述绝缘外筒组合构成密封的空间，其中，所述第一外部接线端设置于所述金属盖。
其中一项实施例中，所述第一外部接线端为高压侧引线柱。
其中一项实施例中，所述第二外部接线端包括：
接地杆，安装于所述金属底座；
接地螺纹孔，开设于所述接地杆。
其中一项实施例中，所述过流抑制器的材料为钛酸钡。
一种保护设备，包括如上所述的电压互感器消谐装置，还包括电压互感器，所述电压互感器与所述电压互感器消谐装置电连接。
本申请提供一种所述电压互感器消谐装置，包括所述过流抑制器、所述第一外部接线端、所述第二外部接线端和所述过压抑制器。其中，所述过流抑制器包括一个或至少两个串联的正温度系数热敏电阻，所述过压抑制器包括一个或至少两个串联的抑制元器件。每个所述正温度系数热敏电阻安装的所述抑制元器件数量相等。在将所述电压互感器消谐装置接入电路使用时，通过所述第一外部接线端连接所述电压互感器，再通过所述第二外部接线端接地。当所述电压互感器的中性接地点产生过电流时，所述正温度系数热敏电阻可以在几秒内迅速增大电阻值，从而达到消谐的作用。相对于传统的碳化硅材料消谐器来讲，所述正温度系数热敏电阻的电阻值升高的速度更快，因此可以更迅速产生消谐效果。除此之外，所述抑制元器件还可以防止所述正温度系数热敏电阻因为自身的过电压而被击穿。因此，本申请提供的所述电压互感器消谐装置在使用过程中不仅能迅速产生消谐作用，且不易被击穿，工作稳定性高，可以解决碳化硅消谐器存在使用稳定性的问题。
附图说明
图1为本申请的一个实施例提供的电压互感器消谐装置的结构示意图。
图2为本申请的另一个实施例提供的电压互感器消谐装置的结构示意图。
图3为本申请的又一个实施例提供的电压互感器消谐装置的结构示意图。
图4为本申请的另一个实施例提供的电压互感器消谐装置的结构示意图。
图5为本申请的又一个实施例提供的电压互感器消谐装置的侧视图。
图6为本申请的另一个实施例提供的电压互感器消谐装置的俯视图。
图7为本申请的一个实施例提供的保护设备的结构示意图。
附图标号说明
电压互感器消谐装置 10
过流抑制器 100
正温度系数热敏电阻 110
第一外部接线端 210
高压侧引线柱 211
第二外部接线端 220
接地杆 221
接地螺纹孔 222
过压抑制器 300
抑制元器件 310
电容器 320
压敏电阻 330
双向瞬态抑制二极管 340
绝缘外筒 400
金属底座 410
金属盖 420
电压互感器 20
保护设备 30
具体实施方式
传统方案使用的碳化硅消谐器存在使用稳定性低的问题，基于此，本申请提供一种电压互感器消谐装置及保护设备。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
需要说明的是，由于10KV线路存在较多电缆，且电缆本身的电容较大，容易与电压互感器等磁性设备的电感产生谐振。另外，10KV线路的许多电动机或其他负载经常投入使用和退出，更是加大了产生谐振过电压的可能。而35KV线路主要是架空线，所带负荷变化不太频繁，产生谐振过电压的概率较小。因此，本申请提供的电压互感器消谐装置10及保护设备30均未考虑35KV线路的应用。
请参见图1，本申请提供一种电压互感器消谐装置10，包括过流抑制器100、第一外部接线端210、第二外部接线端220和过压抑制器300。
所述过流抑制器100用于抑制电压互感器(20)过流。所述过流抑制器100使用时与所述电压互感器电连接。在一个实施例中，所述过流抑制器100包括一个或至少两个串联的正温度系数热敏电阻110。所述正温度系数热敏电阻110可以采用陶瓷正温度系数热敏电阻，具体材料可以为BaTiO3陶瓷。所述BaTiO3陶瓷是一种典型的铁电材料，常温下的电阻率大于1012Ω/cm，相对介电常数可高于104，是典型的陶瓷电容器材料。
在一个实施例中，可以在所述BaTiO3陶瓷中引入微量稀土元素，如：La、Y、Nb等，可使所述正温度系数热敏电阻110的电阻率大幅下降，成为良好的半导体材料。引入所述微量稀土元素的BaTiO3陶瓷具有很大的正温度系数，在居里温度以上十几度的温度范围内，电阻率可增大4至10个数量级，即产生PCT(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)效应。实验证明，当出现谐振故障后，流过所述正温度系数热敏电阻110的电流增大，所述正温度系数热敏电阻110可以在几秒内将阻值增大到兆欧级别，以将电流迅速降低到毫安级，起到消谐的作用。除此之外，需要说明的是，所述正温度系数热敏电阻110为非线性电阻，所述非线性电阻的热容量比线性电阻好，且所述非线性电阻的非线性特性有利于保护所述电压互感器20高压侧中性点绝缘。
即，当电流互感器过流时，所述过流抑制器100的电阻率随温度上升而上升，从而有效抑制所述电压互感器的过流。所述第一外部接线端210设置于所述过流抑制器100的一端，用于连接所述电压互感器20。所述第二外部接线端220设置于所述过流抑制器100的另一端，用于接地。
所述过压抑制器300并联安装于所述过流抑制器100，所述过压抑制器300用于防止所述过流抑制器100被击穿。在一个实施例中，所述过流抑制器100包括一个或至少两个串联的正温度系数热敏电阻110。所述过压抑制器300包括一个或至少两个串联的抑制元器件310，每个所述正温度系数热敏电阻110上安装的所述抑制元器件310数量相等。可以理解的是，由于PCT材料特性，相应的PCT电阻，即所述正温度系数热敏电阻110在流过相同电流时，材料的升温特性很难保持一致，对应电阻值差异也比较大。当PCT电阻串联应用时，会导致温度上升快的PCT电阻对应电阻阻值快速升高。同时，PCT电阻串联分压值较高也会导致电阻内部绝缘或者外部爬距击穿。若某一个PCT电阻被击穿。剩余PCT电阻会重新分压，导致剩余电阻发生连续击穿。因此，在每个所述正温度系数热敏电阻110上安装数量相等的所述抑制元器件310，可以使所述抑制元器件310在所述正温度系数热敏电阻110出现过压状况时控制每个所述正温度系数热敏电阻110的电阻值不超过击穿电压，从而防止所述正温度系数热敏电阻110被击穿的状况发生。
本实施例提供一种所述电压互感器消谐装置10，包括所述过流抑制器100、所述第一外部接线端210、所述第二外部接线端220和所述过压抑制器300。其中，所述过流抑制器100包括一个或至少两个串联的正温度系数热敏电阻110，所述过压抑制器300包括一个或至少两个串联的抑制元器件310。每个所述正温度系数热敏电阻110安装的所述抑制元器件310数量相等。在将所述电压互感器消谐装置10接入电路使用时，通过所述第一外部接线端210连接所述电压互感器20，再通过所述第二外部接线端220接地。当所述电压互感器20的中性接地点产生过电流时，所述正温度系数热敏电阻110可以在几秒内迅速增大电阻值，从而达到消谐的作用。相对于传统的碳化硅材料消谐器来讲，所述正温度系数热敏电阻的电阻值升高的速度更快，因此可以更迅速产生消谐效果。除此之外，所述抑制元器件310还可以防止所述正温度系数热敏电阻110因为自身的过电压而被击穿。因此，本申请提供的所述电压互感器消谐装置10在使用过程中不仅能迅速产生消谐作用，且不易被击穿，工作稳定性高，可以解决碳化硅消谐器存在使用稳定性的问题。
请一并参考图2、图3和图4，在本申请的一个实施例中，所述抑制元器件310为电容器320，或压敏电阻330，或双向瞬态抑制二极管340。
其中，所述电容器320的容抗大于所述正温度系数热敏电阻110的电阻值。所述电压互感器消谐装置10正常工作时，流过所述正温度系数热敏电阻110的电流很小，因为所述正温度系数热敏电阻110的温度也很低，相应的所述正温度系数热敏电阻110的阻值很小。需要说明的是，在实际的选择中，应该选择所述电容器320的容抗远大于所述正温度系数热敏电阻110的电阻值。例如，所述正温度系数热敏电阻110的电阻值为几百欧，所选择的所述电容器320的容抗应该选择几千欧。
所述电压互感器20正常工作时，电流都是经过所述正温度系数热敏电阻110，当所述电压互感器20出现过流时，流过所述正温度系数热敏电阻110的电流明显增大。由于所述正温度系数热敏电阻110是PCT材料，随着电流的增大，所述正温度系数热敏电阻110的阻值也快速增大。当所述正温度系数热敏电阻110的阻值增大到和所述电容器320的容抗基本一致时，所述正温度系数热敏电阻110和所述电容器320基本分流相同。当所述正温度系数热敏电阻110的阻值继续增大后会超过所述电容器320的容抗，电流主要流过所述电容器320。由于所述电容器320的容抗值基本不变，所述正温度系数热敏电阻110两端的电压就被所述电容器320限制在一定范围。
由于每个所述正温度系数热敏电阻110两端并联相同数量的所述电容器320，当出现所述正温度系数热敏电阻110的阻值增大不一致时，并联的所述电容器320强制分压，抑制所述正温度系数热敏电阻110电压上升。且维持每个所述正温度系数热敏电阻110的电压在一定范围，保证所有正温度系数热敏电阻110的电阻随电流增大对应电阻值保持基本一致，不再发生电压过高而击穿所述正温度系数热敏电阻110的问题。
所述压敏电阻330的等效阻值大于所述正温度系数热敏电阻110的电阻值。可以理解的是，选择合适动作电压的所述压敏电阻330，使所述压敏电阻330正常工作时，所述压敏电阻330等效的阻值远大于所述正温度系数热敏电阻110的常温下的阻值，电流都经过所述正温度系数热敏电阻110，不会影响所述电压互感器20的正常工作。当出现过流后，所述正温度系数热敏电阻110的电阻值随温度升高而升高，相应阻值变大。当出现所述正温度系数热敏电阻110的电阻值增大不一致时，分压最高的一个所述正温度系数热敏电阻电压最高。在达到所述压敏电阻330的动作值后，所述压敏电阻330将此所述正温度系数热敏电阻110的电压限制在一定范围内，同时其他所述正温度系数热敏电阻110的电阻值继续随温度上升而上升，分压也升高。而其他安装在所述正温度系数热敏电阻110上的所述压敏电阻330也会控制所并联的所述正温度系数热敏电阻110的电压在一定范围内。
由于每个所述正温度系数热敏电阻110两端并联相同数量的所述压敏电阻330，当出现所述正温度系数热敏电阻110的阻值增大不一致时，并联的所述压敏电阻330强制分压，抑制所述正温度系数热敏电阻110电压上升。且维持每个所述正温度系数热敏电阻110的电压在一定范围，保证所有正温度系数热敏电阻110的电阻随电流增大对应电阻值保持基本一致，不再发生电压过高而击穿所述正温度系数热敏电阻110的问题。
所述双向瞬态抑制二极管340的等效阻值大于所述正温度系数热敏电阻110的电阻值。可以理解的是，选择合适动作电压的所述双向瞬态抑制二极管340，使所述双向瞬态抑制二极管340正常工作时，所述双向瞬态抑制二极管340等效的阻值远大于所述正温度系数热敏电阻110的常温下的阻值，电流都经过所述正温度系数热敏电阻110，不会影响所述电压互感器20的正常工作。当出现过流后，所述正温度系数热敏电阻110的电阻值随温度升高而升高，相应阻值变大。当出现所述正温度系数热敏电阻110的电阻值增大不一致时，分压最高的一个所述正温度系数热敏电阻电压最高。在达到所述双向瞬态抑制二极管340的动作值后，所述双向瞬态抑制二极管340将此所述正温度系数热敏电阻110的电压限制在一定范围内，同时其他所述正温度系数热敏电阻110的电阻值继续随温度上升而上升，分压也升高。而其他安装在所述正温度系数热敏电阻110上的所述双向瞬态抑制二极管340也会控制所并联的所述正温度系数热敏电阻110的电压在一定范围内。
由于每个所述正温度系数热敏电阻110两端并联相同数量的所述双向瞬态抑制二极管340，当出现所述正温度系数热敏电阻110的阻值增大不一致时，并联的所述双向瞬态抑制二极管340强制分压，抑制所述正温度系数热敏电阻110电压上升。且维持每个所述正温度系数热敏电阻110的电压在一定范围，保证所有正温度系数热敏电阻110的电阻随电流增大对应电阻值保持基本一致，不再发生电压过高而击穿所述正温度系数热敏电阻110的问题。
本实施例提供的所述抑制元器件310包括所述电容器320、或压敏电阻330，或双向瞬态抑制二极管340。所述电容器320的容抗大于所述正温度系数热敏电阻110的电阻值。所述压敏电阻330的等效阻值大于所述正温度系数热敏电阻110的电阻值。所述双向瞬态抑制二极管340的等效阻值大于所述正温度系数热敏电阻110的电阻值。所述抑制元器件310可以有效控制所述正温度系数热敏电阻110两端的电压值在一定的范围内，从而保障所述正温度系数热敏电阻110不被击穿。
在本申请的一个实施例中，所述正温度系数热敏电阻110的数量为7个，所述正温度系数热敏电阻110的耐压为1000V，7个所述正温度系数热敏电阻110串联可以实现7KV整体耐压。可以理解的是，此时，所述抑制元器件310的数量需为7的整数倍，以保证每个所述正温度系数热敏电阻110上并联的所述抑制元器件310数量相同。
请一并参见图5和图6，在本申请的一个实施例中，所述过流抑制器100和所述过压抑制器300的外部套设安装有绝缘外筒400。所述绝缘外筒400用于防止所述过流抑制器100和所述过压抑制器300沿地面放电。在一个实施例中，所述绝缘外筒400可以为环氧筒，进一步的，所述绝缘外筒400可以为加高型结构的环氧筒。
在本申请的一个实施例中，所述电压互感器消谐装置10还包括金属底座410和金属盖420。
所述金属底座410设置于所述绝缘外筒400的一端。所述金属底座410可以活动安装于所述绝缘外筒400，例如螺接、铆接，所述金属底座410也可以固定安装于所述绝缘外筒400。所述金属底座410在所述绝缘外筒400的安装方式可以根据实际需要选择，本申请不做限定。所述金属底座410所采用的金属材料可以根据实际需要选择，本申请不做限定。在一个实施例中，所述金属底座410可以采用铝合金材料。所述金属底座410的形状、大小和厚度均可以根据实际需要选择。在一个实施例中，所述金属底座410为圆盘形状。
所述第二外部接线端220设置于所述金属底座，所述第二外部接线端220用于接地。所述第二外部接线端220可以为接线柱、接地棒或者为接地线，具体可以根据实际需要选择，本申请不做限定。在一个实施例中，所述第二外部接线端220包括接地杆221和接地螺纹孔222。所述接地杆221安装于所述金属底座410，所述接地螺纹孔222开设于所述接地杆221。所述接地杆221可以活动安装于所述金属底座410，也可以固定安装于所述金属底座410，具体可以根据实际需要选择，本申请不做限定。设置所述接地螺纹孔222的目的是方便直接接地，方便安装所述电压互感器消谐装置10。
所述金属盖420设置于所述绝缘外筒400远离所述金属底座410的一端，并与所述金属底座410和所述绝缘外筒400组合构成密封的空间。所述金属盖420所采用的金属材料可以根据实际需要选择，本申请不做限定。所述金属盖420的形状、大小和厚度均可以根据实际需要选择，本申请不做限定。
所述第一外部接线端210设置于所述金属盖420。所述第一外部接线端210用于连接所述电压互感器20。在一个实施例中，所述第一外部接线端210可以为高压侧引线柱，所述高压侧引线柱用于连接所述电压互感器20。在一个实施例中，所述高压侧引线柱采用螺柱结构，方便引导线连接。
请参见图7，本申请还提供一种保护设备30，包括如上所述的电压互感器消谐装置10，还包括电压互感器20，所述电压互感器20与所述电压互感器消谐装置10电连接。由于所述电压互感器20在所述电压互感器消谐装置10的作用下可以有效避免谐振故障，因此，所述保护设备30可以稳定实现变压功能，为电力系统的稳定运行提供保障。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种电压互感器消谐装置，其特征在于，包括：
过流抑制器(100)，用于抑制电压互感器(20)过流；
第一外部接线端(210)，设置于所述过流抑制器(100)的一端，用于连接所述电压互感器(20)；
第二外部接线端(220)，设置于所述过流抑制器(100)的另一端，用于接地；
过压抑制器(300)，并联安装于所述过流抑制器(100)，所述过压抑制器(300)用于防止所述过流抑制器(100)被击穿。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过流抑制器(100)包括一个或至少两个串联的正温度系数热敏电阻(110)；所述过压抑制器(300)包括一个或至少两个串联的抑制元器件(310)；每个所述正温度系数热敏电阻(110)上安装的所述抑制元器件(310)数量相等。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述抑制元器件(310)为电容器(320)，或压敏电阻(330)，或双向瞬态抑制二极管(340)，其中，
所述电容器(320)的容抗大于所述正温度系数热敏电阻(110)的电阻值；所述压敏电阻(330)的等效阻值大于所述正温度系数热敏电阻(110)的电阻值；所述双向瞬态抑制二极管(340)的等效阻值大于所述正温度系数热敏电阻(110)的电阻值。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻(110)的数量为7个。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过流抑制器(100)和所述过压抑制器(300)的外部套设安装有绝缘外筒(400)。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述绝缘外筒(400)为环氧筒。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
金属底座(410)，设置于所述绝缘外筒(400)的一端，其中，所述第二外部接线端(220)设置于所述金属底座(410)；
金属盖(420)，设置于所述绝缘外筒(400)远离所述金属底座(410)的一端，并与所述金属底座(410)和所述绝缘外筒(400)组合构成密封的空间，其中，所述第一外部接线端(210)设置于所述金属盖(420)。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一外部接线端(210)为高压侧引线柱(211)。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二外部接线端(220)包括：
接地杆(221)，安装于所述金属底座(410)；
接地螺纹孔(222)，开设于所述接地杆(221)。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过流抑制器(100)的材料为钛酸钡。
11.一种保护设备，其特征在于，包括如权利要求1所述的电压互感器消谐装置(10)，还包括电压互感器(20)，所述电压互感器(20)与所述电压互感器消谐装置(10)电连接。
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