CN111541230B - 一种涌流过电压治理装置及治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涌流过电压治理装置及治理方法。所述涌流过电压治理装置，包括：快速导通器件、过电压幅值限制器件、断路器和控制器；快速导通器件、过电压幅值限制器件和断路器并联；过电压幅值限制器件的一端与输电回路的一端连接，过电压幅值限制器件的另一端与输电回路的另一端连接，输电回路的电流从输电回路的一端流向输电回路的另一端；控制器分别与快速导通器件和断路器连接。本发明通过过电压幅值限制器件用于限制过电压的幅值，控制器用于通过控制快速导通器件辅助断路器的通断使装置分时分相运行，“抑制”和“减缓”涌流和过电压，将涌流和过电压治理到一个极低水平，有效解决断路器合分闸动作时对电网和电气设备产生的影响。

Description

一种涌流过电压治理装置及治理方法

技术领域

本发明涉及涌流过电压治理技术领域，特别是涉及一种涌流过电压治理装置及治理方法。

背景技术

变压器和电气设备在投入和退出时会产生合闸涌流、分闸过电压等问题，给电网和设备运行带来很大的负面影响。现有技术合闸涌流抑制的方法主要有三种：①通过串联电抗器方法抑制合闸涌流；②通过串联电阻器方法抑制合闸涌流；③通过断路器分时分相方法抑制合闸涌流。这三种方法均存在比较明显的缺点：①串联电抗器方法的缺陷：a、只能将合闸涌流限制到额定电流的5～6倍，对电网仍有很大的危害；b、电抗器长期串入回路中，电能损耗比较大；②串联电阻器方法的缺陷：将一次合闸涌流冲击变成两次合闸涌流冲击，并没减小合闸涌流对电网和设备的危害；③开关分时分相方法的缺陷:a、目前的电力操作规程禁止这种会导致非全相运行的分时分相操作；b、对线路断路器合闸精度要求高(ms级)；c、预放电无法解决。

现有技术分闸过电压抑制的方法主要有两种：①开关断口加装氧化锌避雷器抑制过电压；②开关断口加装阻容保护抑制过电压。这两种方法均存在比较明显的缺点：①开关断口加装氧化锌避雷器或阻容保护方法的缺陷：a、氧化锌避雷器只能限制过电压峰值，对电网仍有很大的危害；②开关断口加装阻容保护方法的缺陷：a、阻容吸收器利用电容吸收能量，不能限制过电压的峰值。

综上所述，现有技术并不能有效解决断路器合分闸动作时对电网和电气设备产生的影响，所以现在急需一种涌流和过电压治理装置，可以有效解决断路器合分闸动作时对电网和电气设备产生的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种涌流过电压治理装置及治理方法，本发明可将断路器合分闸动作时产生的涌流和过电压治理到一个极低的水平，有效解决断路器合分闸动作时对电网和电气设备产生的影响。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种涌流过电压治理装置，包括：快速导通器件、过电压幅值限制器件、断路器和控制器；所述快速导通器件、所述过电压幅值限制器件和所述断路器并联；所述过电压幅值限制器件的进线端与输电回路的进线端连接，所述过电压幅值限制器件的进线端为所述涌流过电压治理装置的进线端；所述过电压幅值限制器件的出线端与所述输电回路的出线端连接，所述过电压幅值限制器件的出线端为所述涌流过电压治理装置的出线端；所述输电回路的电流从所述输电回路的进线端流向所述输电回路的出线端；所述控制器分别与所述快速导通器件和所述断路器连接；所述过电压幅值限制器件用于限制所述输电回路中产生的过电压的幅值，所述控制器用于通过控制所述快速导通器件使得所述断路器分时分相通断，以限制所述输电回路中产生的涌流。

可选的，所述控制器为现场可编程门阵列。

可选的，所述现场可编程门阵列的型号为LFXP2-5E-5TN144C。

可选的，所述快速导通器件为火花间隙、可控硅或者绝缘栅双极型晶体管。

可选的，所述过电压幅值限制器件为氧化锌非线性电阻器或者稳压管。

可选的，所述断路器的型号为HVX 12-25-20-F。

可选的，所述火花间隙的型号为LPD-100/1000。

可选的，所述氧化锌非线性电阻器的型号为MOV32×21。

一种涌流过电压治理方法，应用于上述所述涌流过电压治理装置，所述方法包括：

判断电网系统是否对断路器发出合闸指令或者分闸指令，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果为电网系统对断路器发出合闸指令，则判断所述电网电力系统中输电回路的A相线和所述所述电网电力系统中输电回路的B相线的电压是否均达到最大电压设定值，得到第二判断结果；

若第二判断结果为所述电网电力系统中输电回路的A相线和所述电网电力系统中输电回路的B相线的电压均达到最大电压设定值，则控制第一连接处和第二连接处导通，并经过第一设定时间段后，控制第三连接处导通，然后再控制断路器合闸，所述第一连接处为快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的A相线的连接处，所述第二连接处为所述快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的B相线的连接处，所述第三连接处为所述快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的C相线的连接处；

若所述第一判断结果为电网系统对断路器发出分闸指令，则控制所述第一连接处和所述第三连接处导通；然后再控制第四连接处和第五连接处分闸；最后控制第六连接处分闸，所述第四连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的A相线的连接，所述第五连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的C相线的连接处，所述第六连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的B相线的连接处。

可选的，所述第一设定时间段为5ms。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明设置了快速导通器件、断路器、过电压幅值限制器件和控制器，过电压幅值限制器件用于限制过电压的幅值，控制器用于通过控制快速导通器件辅助断路器的通断使装置分时分相运行，“抑制”和“减缓”涌流和过电压，将涌流和过电压治理到一个极低水平，有效解决断路器合分闸动作时对电网和电气设备产生的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1一种涌流过电压治理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2一种涌流过电压治理方法的流程图。

符号说明：

GAP-火花间隙、MOV-氧化锌非线性电阻器、K-断路器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种涌流过电压治理装置。本发明通过过电压幅值限制器件用于限制过电压的幅值，控制器用于通过控制快速导通器件辅助断路器的通断使装置分时分相运行，“抑制”和“减缓”涌流和过电压，将涌流和过电压治理到一个极低水平，有效解决断路器合分闸动作时对电网和电气设备产生的影响。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种涌流过电压治理装置，包括：快速导通器件、过电压幅值限制器件、断路器K和控制器；所述断路器K的型号可以为HVX 12-25-20-F；所述快速导通器件、所述过电压幅值限制器件和所述断路器K并联；所述过电压幅值限制器件的一端(进线端)与输电回路的一端连接，所述过电压幅值限制器件的另一端(出线端)与所述输电回路的另一端连接，所述过电压幅值限制器件的进线端与所述涌流过电压治理装置的进线端连接，所述过电压幅值限制器件的出线端与所述涌流过电压治理装置的出线端连接；图中所示的进线端为所述涌流过电压治理装置的出线端，图中所示的进线端为所述涌流过电压治理装置的进线端；所述输电回路的电流从所述输电回路的一端流向所述输电回路的另一端；所述快速导通器件的出线端与所述涌流过电压治理装置的出线端连接，所述快速导通器件的进线端与所述涌流过电压治理装置的进线端连接，图中所示的进线端为所述涌流过电压治理装置的进线端，图中所示的出线端为所述涌流过电压治理装置的出线端；所述控制器分别与所述快速导通器件和所述断路器K连接；所述过电压幅值限制器件用于限制所述输电回路中产生的过电压的幅值，所述控制器用于通过控制所述快速导通器件使得所述断路器K分时分相通断，以限制所述输电回路中产生的涌流。

作为一种可选的实施方式，所述控制器为现场可编程门阵列(FPGA)，所述现场可编程门阵列的型号可以为LFXP2-5E-5TN144C，所述现场可编程门阵列的端口①与所述快速导通器件连接，所述现场可编程门阵列的端口②与所述断路器K连接。

作为一种可选的实施方式，所述快速导通器件为火花间隙GAP、可控硅或者绝缘栅双极型晶体管，所述火花间隙GAP的型号可以为LPD-100/1000。

作为一种可选的实施方式，所述过电压幅值限制器件可以为氧化锌非线性电阻器MOV或者稳压管，中高压电网中可以使用氧化锌非线性电阻器MOV，低压系统中可以使用稳压管，所述氧化锌非线性电阻器MOV的型号可以为MOV32×21。

以下是本实施例的一个应用实例：

西北某炼化厂，在变压器(型号：S11-2500/10/0.4)10kV母线上的前端断路器(型号：VS1-12/1600-40)在合分闸时会产生合闸涌流、分过电压等问题，给电网和设备运行带来很大的负面影响。将本实施例的涌流过电压治理装置替换原来电网中的断路器(型号：VS1-12/1600-40)，本实施例的涌流过电压治理装置中的火花间隙(型号：LPD-100/1000)和氧化锌非线性电阻器(型号：MOV32×21)辅助断路器(型号：HVX 12-25-20-F)合分闸动作，可将断路器(型号：HVX 12-25-20-F)合分闸动作时产生的涌流和过电压治理到一个极低的水平，有效解决断路器合分闸动作时对电网和电气设备产生的影响。

本实施例具有结构简单、经济性好、实用性强等优点，本实施例通过火花间隙分时分相操作，用于辅助断路器分时分相运行，并未影响电力系统的正常运行。氧化锌非线性电阻器用于将断路器合分闸动作时产生的过电压治理到一个极低的水平，通过火花间隙辅助断路器合分闸动作限制涌流，可将断路器合分闸动作时产生的涌流和过电压治理到一个极低的水平，有效解决断路器合分闸动作时对电网和电气设备产生的影响。

实施例2

图2为本实施例一种涌流过电压治理方法的流程图，如图2所示，所述涌流过电压治理方法，应用于上述实施例所述的涌流过电压治理装置，所述方法包括：

S1：判断电网系统是否对断路器发出合闸指令或者分闸指令，得到第一判断结果。

S2：若所述第一判断结果为电网电力系统对断路器发出合闸指令，则判断所述电网电力系统中输电回路的A相线和所述电网电力系统中输电回路的B相线的电压是否均达到最大电压设定值，得到第二判断结果。

S3：若第二判断结果为所述电网电力系统中输电回路的A相线和所述电网电力系统中输电回路的B相线的电压均达到最大电压设定值，则控制第一连接处和第二连接处导通，并经过第一设定时间段后，控制第三连接处导通，然后再控制断路器合闸，所述第一设定时间段可以为5ms。

所述第一连接处为快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的A相线的连接处，所述第二连接处为所述快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的B相线的连接处，所述第三连接处为所述快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的C相线的连接处。

S4：若所述第一判断结果为电网系统对断路器发出分闸指令，则控制所述第一连接处和所述第三连接处导通；然后再控制第四连接处和第五连接处分闸；最后控制第六连接处分闸。

所述第四连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的A相线的连接，所述第五连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的C相线的连接处，所述第六连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的B相线的连接处。

本实施例的工作原理：

现场可编程门阵列在接收到断路器合闸指令后，在电网电力系统中输电回路的A相线和B相线电压均达到最大值时(现场可编程门阵列实时检测A相线和B相线的电压)，立即命令现场可编程门阵列向火花间隙与A相线的连接处(A相火花间隙)和火花间隙与B相线的连接处(B相火花间隙)发出导通命令，控制A相火花间隙和B相火花间隙导通，5ms后命令火花间隙与C相线的连接处(C相火花间隙)导通，随后向断路器发出合闸指令，断路器三相合闸后，火花间隙自然过零关断，断路器合闸完毕。(必须在断路器合闸后，才停止向火花间隙发出合闸命令，火花间隙如果没有导通命令，会在过零点自动关断。涌流和过电压是在断路器合分闸动作过程中产生的，由于断路器的合分闸动作时间较长，火花间隙可在us级导通，断路器触头没合上或预放电前选择一个最佳时刻提前导通)。通过火花间隙分时分相辅助断路器合闸动作，同时结合氧化锌非线性电阻器可以限制过电压的幅值，可将断路器合闸动作时产生的涌流过电压治理到一个极低的水平，有效解决断路器合闸动作时对电网和电气设备产生的影响。

现场可编程门阵列在接收到断路器分闸指令后，先向A相火花间隙和C相火花间隙发送导通信号，A相火花间隙和C相火花间隙用于辅助断路器与A相线的连接处(A相断路器)和断路器与C相线的连接处(C相断路器)分闸，A相断路器和C相断路器分闸完成后，A相火花间隙和C相火花间隙自然过零关断，最后打开断路器与B相线的连接处(B相断路器)，断路器三相分闸完毕。通过利用火花间隙截流值小的特点，同时结合氧化锌非线性电阻器限制过电压的幅值，可将断路器分闸过电压治理到一个极低的水平，有效解决分闸动作过电压对电网和电气设备产生的影响。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种涌流过电压治理装置，其特征在于，包括：快速导通器件、过电压幅值限制器件、断路器和控制器；所述快速导通器件、所述过电压幅值限制器件和所述断路器并联；所述过电压幅值限制器件的进线端与输电回路的进线端连接，所述过电压幅值限制器件的进线端为所述涌流过电压治理装置的进线端；所述过电压幅值限制器件的出线端与所述输电回路的出线端连接，所述过电压幅值限制器件的出线端为所述涌流过电压治理装置的出线端；所述输电回路的电流从所述输电回路的进线端流向所述输电回路的出线端；所述控制器分别与所述快速导通器件和所述断路器连接；所述过电压幅值限制器件用于限制输电回路中产生的过电压的幅值，所述控制器用于通过控制所述快速导通器件使得所述断路器分时分相通断，以限制输电回路中产生涌流所述控制器用于执行涌流过电压治理方法，所述涌流过电压治理方法包括：判断电网电力系统是否对断路器发出合闸指令或者分闸指令，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果为电网电力系统对断路器发出合闸指令，则判断所述电网电力系统中输电回路的A相线和所述电网电力系统中输电回路的B相线的电压是否均达到最大电压设定值，得到第二判断结果；

若第二判断结果为所述电网电力系统中输电回路的A相线和所述电网电力系统中输电回路的B相线的电压均达到最大电压设定值，则控制第一连接处和第二连接处导通，并经过第一设定时间段后，控制第三连接处导通，然后再控制断路器合闸，所述第一连接处为快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的A相线的连接处，所述第二连接处为所述快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的B相线的连接处，所述第三连接处为所述快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的C相线的连接处；

若所述第一判断结果为电网电力系统对断路器发出分闸指令，则控制所述第一连接处和所述第三连接处导通；然后再控制第四连接处和第五连接处分闸；最后控制第六连接处分闸，所述第四连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的A相线的连接，所述第五连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的C相线的连接处，所述第六连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的B相线的连接处。

2.根据权利要求1所述的一种涌流过电压治理装置，其特征在于，所述控制器为现场可编程门阵列。

3.根据权利要求2所述的一种涌流过电压治理装置，其特征在于，所述现场可编程门阵列的型号为LFXP2-5E-5TN144C。

4.根据权利要求1所述的一种涌流过电压治理装置，其特征在于，所述快速导通器件为火花间隙、可控硅或者绝缘栅双极型晶体管。

5.根据权利要求1所述的一种涌流过电压治理装置，其特征在于，所述过电压幅值限制器件为氧化锌非线性电阻器或者稳压管。

6.根据权利要求1所述的一种涌流过电压治理装置，其特征在于，所述断路器的型号为HVX 12-25-20-F。

7.根据权利要求4所述的一种涌流过电压治理装置，其特征在于，所述火花间隙的型号为LPD-100/1000。

8.根据权利要求5所述的一种涌流过电压治理装置，其特征在于，所述氧化锌非线性电阻器的型号为MOV32×21。

9.一种涌流过电压治理方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任意一项所述涌流过电压治理装置，所述方法包括：

判断电网电力系统是否对断路器发出合闸指令或者分闸指令，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果为电网电力系统对断路器发出合闸指令，则判断所述电网电力系统中输电回路的A相线和所述电网电力系统中输电回路的B相线的电压是否均达到最大电压设定值，得到第二判断结果；

若第二判断结果为所述电网电力系统中输电回路的A相线和所述电网电力系统中输电回路的B相线的电压均达到最大电压设定值，则控制第一连接处和第二连接处导通，并经过第一设定时间段后，控制第三连接处导通，然后再控制断路器合闸，所述第一连接处为快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的A相线的连接处，所述第二连接处为所述快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的B相线的连接处，所述第三连接处为所述快速导通器件与所述电网电力系统中输电回路的C相线的连接处；

若所述第一判断结果为电网电力系统对断路器发出分闸指令，则控制所述第一连接处和所述第三连接处导通；然后再控制第四连接处和第五连接处分闸；最后控制第六连接处分闸，所述第四连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的A相线的连接，所述第五连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的C相线的连接处，所述第六连接处为所述断路器与所述电网电力系统中输电回路的B相线的连接处。

10.根据权利要求9所述的一种涌流过电压治理方法，其特征在于，所述第一设定时间段为5ms。

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