CN1272707A - 全状态补偿消弧线圈自动调谐装置 - Google Patents

Abstract

一种全状态补偿消弧线圈自动调谐装置,在消弧线圈的末端串接有电阻和电容,并在电阻电容的两端并接一个或多个由可控硅与门极触发电阻构成的快速短接回路,使系统正常运行在远离谐振点的过补偿状态,故障时保护回路动作使消弧线圈迅速达到最佳补偿状态,设计的隔离脉冲变压器和双向可控硅构成的回路,可迅速准确测量系统电容电流。本发明结构简单,可靠性高,可限制各种过电压,并能运行于各种补偿状态。

Description

全状态补偿消弧线圈自动调谐装置

本发明涉及一种具有全状态自动补偿功能的消弧线圈自动调谐的成套装置，用于提高消弧线圈自动调谐装置动作的准确性和可靠性，可提高电力系统运行的安全性和事故处理的准确性，属于电力系统设备制造及控制领域。

在我国6～66KV电力系统配电网中，当系统对地电容电流达到10A以上时，单相接地故障产生的电弧不能自动熄灭，从而发展成为两相短路或更严重的故障，引起事故跳闸，降低了系统供电可靠性，也危及到设备的安全运行，因此需要装设消弧线圈用以减小接地点的故障电流。目前采用的消弧线圈有手动调谐和自动调谐两种方式，但均存在不同程度的不足，采用手动调谐的消弧线圈，为了防止出现谐振过电压，常将消弧线圈调至远离谐振点的过补偿状态，当发生单相接地故障时，由于手动调节的消弧线圈不能调节，因此补偿效果差。采用自动调谐的消弧线圈成套装置一般采用预补偿方式，即在正常状态时即将消弧线圈调节至预定的位置，为防止此时系统出现较高的谐振过电压，通常在消弧线圈的末端串接一阻尼电阻，如上海思源电气有限公司生产的XHK-II型调档式产品，河北邯郸恒山电力自动化设备有限公司生产的调档式产品等。阻尼电阻上配备双重交直流接触器保护装置，当发生单相接地故障时，由保护回路接触器将阻尼电阻短接以保证提供所要求的电感电流，当保护回路故障时，由于阻尼电阻的热容量不足够大而常常烧毁，使系统失去补偿，导致事故进一步扩大。

本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种全状态补偿的消弧线圈自动调谐装置，这种装置在正常情况下运行于远离谐振点的过补偿状态，可防止串联谐振过电压、断线过电压及传递过电压等的发生。当发生单相接地故障时，可迅速调至全补偿状态，从而达到最佳补偿状态，当保护回路故障时，即使单相接地故障，电阻也不会烧毁。新增加器件可用测量系统电容电流，使有载开关的调档次数最少，并能准确计算系统电容电流，用以克服现有装置的不足。

本发明的目的可以通过下述实施方案来达到。

本发明的接地变压器T中性点通过一个隔离开关K连接有载调节消弧线圈X_L，在消弧线圈X_L的末端串接有电阻R₁、R₂和电容C₁，并在电阻R₁和电容C₁的两端并接一个或多个由可控硅TR₁与门极触发电阻R₃构成的快速短接回路，并由控制器XHK通过隔离变压器T₁控制一个双向可控硅TR₂，可测量系统电容电流。

本发明的电路连接关系为：电网的A、B、C三相电压接入接地变压器T，接地变压器T的中性点接入隔离开关K，隔离开关K的另一端接入有载调节消弧线圈X_L，消弧线圈X_L的另一端接电阻器R₁和TR1，TR1的另一端接地，电阻器R₁的另一端接电阻器R₂和TR2，TR2的另一端接地，TR2门极控制端通过隔离脉冲变压器T₁连接控制器XHK，电阻器R₂的另一端接电容器C₁，电容器C₁的另一端接地。

接地变压器T的型号可以是DKS1，用于产生中性点，并可兼作站用变。有载调节的消弧线圈X_L的型号可为XDZ1，由调匝式消弧线圈配电动有载开关构成。接于接地变压器T中性点的消弧线圈末端接入一个电阻器R₁，可以限制当可控硅TR1短接电容C₁时可能出现的谐振，串接在电阻器R₁和电容C₁之间的电阻器R₂，是为了在测量过程短接电容C₁时吸收能量用，电阻器R₁和R₂同时构成保护回路，在TR2自动短接电容C₁时吸收能量，防止产生过电流用。

系统正常时，由于电容C₁串接于消弧线圈的末端，系统运行于远离谐振点的过补偿状态，此时可将消弧线圈的档位按照计算值调节至对应位置(系统仍为远离谐振点的过补偿状态)，当系统发生单相接地后，中性点电压升高，Z点电压升高，则自动短接控制回路TR2在10μs内迅速导通短接，使系统达到全补偿状态。

为更清楚地理解本发明的技术解决方案，以下结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图。

图中，Z形接地变压器T的A、B、C三个头接入电网，其中性点引出端连接有载调节消弧线圈X_L，消弧线圈X_L的末端分别与电阻R₁及双向可控硅TR1相连，同时还通过电阻R₃与可控硅TR1的触发极相连，电阻R₁的末端通过电阻R₂与电容器C₁连接，电阻R₁的末端还与双向可控硅TR2相连，控制器XHK通过隔离变压器T₁与可控硅TR2的触发极相连。

接地变压器T的型号可以是DKS1，用于产生中性点，并可兼作站用变。有载调节的消弧线圈X_L的型号可为XDZ1，由调匝式消弧线圈配电动有载开关构成。接于接地变压器T中性点的消弧线圈末端接入一个电阻器R₁，可以限制当可控硅TR1短接电容C₁时可能出现的谐振，串接在电阻器R₁和电容C₁之间的电阻器R₂，是为了在测量过程短接电容C₁时吸收能量用，电阻器R₁和R₂同时构成保护回路，在TR2自动短接电容C₁时吸收能量，防止产生过电流用。

实施例：

接地变压器为：DKS1-550/35，消弧线圈型号为：XDZ1-500/35，双向可控硅TR1、TR2的型号选择Mcc95-16161B，R1取40/1000W，R2取80/1000W，R3取50K/50w，隔离变压器为1∶1的隔离脉冲变压器，电容器C取FWF35/

0.722，控制器采用上海思源电气有限公司生产的XHK-D型自动调谐选线装置。

正常运行时的等值电路如图2所示。

考虑最不利情况，即系统出现全补偿，即X_C＝X_L，U₀＝3％U_φ＝666(V) $I_0=\frac{U_0}{\sqrt{{(R_1+R_2)}^2+{(X_L-X_C-X_{C1})}^2}}=\frac{U_0}{\sqrt{{(R_1+R_2)}^2+{X_{C1}}^2}}$ $=\frac{666}{\sqrt{{(40+80)}^2+{4410}^2}}=\frac{666}{4412}=0.151\left(A\right)$

门极触发电流 $I_R=\frac{\sqrt{{R_2}^2+{X_C}^2\·}{U}_0}{\sqrt{{(R_1+R_2)}^2+{(X_L-X_{C1})}^2}}\·\frac{1}{R_3}=\frac{\sqrt{{80}^2+{4410}^2}.666}{\sqrt{{(40+80)}^2+{(2200-4410)}^2}}\·\frac{1}{50000}$

＝0.0265(A)＜＜0.1(A)

由于门极触发电流远小于所需的触发电流，可控硅TR1不导通，中性点位移电压： $U_N=\frac{U_0}{\sqrt{{(R_1+R_2)}^2}+{X_{C1}}^2}\·\sqrt{{(R_1+R_2)}^2+{(X_L-X_{C1})}^2}$

                        ＝324(V)＜＜15％U_φ

当发生单相接地故障时，考虑最不利情况，中性点位移电压为相电压的30％，即：

U_N＝30％.U_φ＝30％×22000＝6600(V) $I_0=\frac{U_N}{\sqrt{{(R_1+R_2)}^2+{(X_L-X_{C1})}^2}}=2.98\left(A\right)$ 门极触发电流 $I_R=\frac{I_{0.}\sqrt{{(R_1+R_2)}^2+{X_{C1}}^2}}{R_3}=262\mathrm{mA}>>100\mathrm{mA}$

由于门极触发电流远大于可控硅导通所需的触发电流，可控硅TR1将导通，其导通时间10μs，故消弧线圈在10μs即可达到最佳的补偿效果，远快于其它同类产品。

当需要计算系统电容电流时，由控制器发出触发脉冲，该触发脉冲经隔离变压器T₁，到达双向可控硅TR2的触发极，使TR2导通，则相当于电容器C₁短接。电阻R₁是为了防止可控硅TR2导通时出现谐振过电压，R₂是为了防止可控硅TR2导通瞬间电容产生太大的放电电流。

本发明在消弧线圈的末端串接电阻和电容，使系统正常运行在远离谐振点的过补偿状态，设计了电阻、电容及可控硅门极触发电阻组成的快速短接回路保护，当发生单相接地故障时，保护回路迅速将电阻、电容短接，使消弧线圈迅速达到最佳补偿状态，同时设计了隔离脉冲变压器和可控硅构成的回路，可迅速准确测量系统电容电流。本发明结构简单，可靠性高，可限制各种过电压，并能运行于各种补偿状态。

Claims (1)

1、一种全状态补偿消弧线圈自动调谐装置，接地变压器T中性点通过隔离开关K连接有载调节消弧线圈X_L，其特征在于在消弧线圈X_L的末端串接有电阻R₁、R₂和电容C₁，并在电阻R₁和电容C₁的两端并接一个或多个由可控硅TR₁与门极触发电阻R₃构成的快速短接回路，电阻R₁的末端还与双向可控硅TR2相连，控制器XHK通过隔离变压器T₁与可控硅TR2的触发极相连。

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