CN201146387Y - 消弧柜 - Google Patents

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张锦祥
陈林飞
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Abstract

本实用新型涉及一种消弧柜，包括内设有单片机芯片的微机控制器，微机控制器的输入端与电压互感器的出线端相连，微机控制器的输出端与高压真空接触器的触点相连，高压真空接触器的出线端通过电抗器L接地，电压互感器、高压真空接触器的进线端接三相电源线，微机控制器的输入端接收电压互感器发出的低电压信号，输出控制信号至高压真空接触器。本实用新型通过微机控制器辨别故障属性，发出指令使故障相接地转移，利用电抗器使流过故障点的电流过零，以达到熄灭电弧、保护系统和用电设备的目的。

Description

消弧柜
技术领域
本实用新型涉及电力系统中的电弧消除装置，尤其是一种消弧柜。
背景技术
目前国内外对3～35KV中压电网的供电方式，大多采用中性点经小电阻接地方式及中性点经消弧线圈接地方式。当电阻性接地时，使故障点产生一定的电压危险区，一旦人或牲畜误入该电压危险区，就会造成意外伤害，此外，如有连续性雷击，则会出现跳闸现象，造成供电系统不可靠性供电，使流水性作业企业严重受损；针对弧光接地现象，目前普遍采用消弧线圈接地的方式，但随着科技的发展以及电子技术在电力系统中的广泛应用，给传统的消弧方式带来严重的挑战，其原因是：消弧线圈接地方式容易产生串联谐振，并造成谐振过电压和虚幻接地现象，放大了变压器高压侧到低压侧互感性传递过电压现象，使很多设备绝缘面临重大考验，造成小电流选线装置选线困难。
目前，消弧柜在内部配置结构方面仅将高压真空接触器的接地端直接接地，对故障点转移接地单凭小于故障点电阻的柜下电阻实现，但柜下电阻不可能做到趋向为零，也就不能完全将故障点流过的容性电流转移，因此，在现有技术中，由于残存电弧，故障点仍有可能积聚热量，使隐患继续存在。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了提供一种可使故障点电流趋零或过零的消弧柜。
为实现上述目的，本实用新型提供的一种消弧柜，包括内设有单片机芯片的微机控制器，微机控制器的输入端与电压互感器的出线端相连，微机控制器的输出端与高压真空接触器的触点相连，高压真空接触器的出线端通过电抗器L接地，电压互感器、高压真空接触器的进线端接三相电源线，微机控制器的输入端接收电压互感器发出的低电压信号，输出控制信号至高压真空接触器。
本实用新型通过微机控制器辨别故障相的故障属性，并发出指令使故障相接地转移，利用电抗器使流过故障点的电流趋零或过零，以达到熄灭电弧、保护系统和用电设备的目的。
附图说明
图1是本实用新型的系统原理图；
图2是本实用新型的结构图；
图3是未安装电抗器的消弧柜的工作原理图；
图4是图3的等效电路图；
图5是安装电抗器的消弧柜的工作原理图；
图6是图5的等效电路图。
具体实施方式
一种消弧柜，包括内设有单片机芯片的微机控制器10，微机控制器10的输入端与电压互感器20的出线端相连，电压互感器20的进线端分别与三个高压熔断器30相连，电压互感器20的接地端接地，三个高压熔断器30分别通过高压隔离开关K1、K2、K3接三相电源线；高压真空接触器40包括三个单相接触器，三个单相接触器的触点分别与微机控制器10的输出端相连，三个单相接触器的出线端并联后通过电抗器L接地；三对高压限流熔断器50、高能吸收器60两两并联，且并联后的一端分别与三个单相接触器的进线端相连，并联后的另一端分别通过高压隔离开关K1、K2、K3接三相电源线，如图1所示，高能吸收器60用于吸收高压限流熔断器50熔断时产生的热量。
结合图1、2，第一、二、三氧化锌阀片R1、R2、R3的一端分别通过三个高压隔离开关K1、K2、K3接三相电源线，第一、二、三氧化锌阀片R1、R2、R3的另一端并联后通过第四氧化锌阀片R4接地，第一、二、三、四氧化锌阀片R1、R2、R3、R4组成三相组合式过电压保护器80。
结合图2，壳体90内设有微机控制器10，三相电源线经穿墙套管70接高压隔离开关K的进线端，高压隔离开关K的出线端分三路分别与高能吸收器60、高压限流熔断器50及高压熔断器30的进线端相连，高能吸收器60与高压限流熔断器50并联后接高压真空接触器40的进线端，高压真空接触器40采用三个单相接触器，三个单相接触器的出线端并联后接电抗器L的进线端，高压真空接触器40的出线端接电抗器L的进线端，电抗器L的出线端接地，高压熔断器30的出线端与电压互感器20的进线端连接，电压互感器20的出线端接地。
所述的壳体90内还设有三相组合式过电压保护器80，其进线端与高压隔离开关K的出线端相连，其出线端接地。三相组合式过电压保护器80用于保护用电设备。
所述的高压限流熔断器50的撞针机构51由绝缘材料制成，撞针机构51的顶端设有三个微动开关，三个微动开关分别通过绝缘棒搭接在撞针511上。当高压限流熔断器50熔断时，撞针511顶上绝缘棒，带动微动开关动作，并发出熔断信号，微机控制器10根据电压互感器20发出的低电压信号来实时监测电网运行的情况。根据三相电压及开口三角电压的变化，若系统发生了单相接地故障，微机控制器10首先辨别故障属性，并发出相应指令，若微机控制器10通过辨别得出系统中A相发生了间歇性弧光接地故障，那么微机控制器10发出动作指令，命令A相高压真空接触器40闭合，使故障相发生接地转移动作，发挥电抗器L的作用，使流过故障点的电流过零，熄灭电弧，从而达到保护系统及用电设备的目的，故障消除后，微机控制器10复位，继续实时监测电网运行情况。
以下结合图3、4、5、6，对本实用新型中电抗器L的工作原理作进一步的说明：
结合图3，在安装消弧柜且柜内未安装电抗器L的中性点绝缘电力系统中，若某相发生了单相接地，在柜内控制机构的作用下，使柜内真空接触器40的故障相投入，将故障点的接地电流转移接地。其消弧能力只能凭借柜下接地电阻小于故障点的优势，起到一个良好的分流作用，尽管柜下接地经过人为处理，比随意接地的故障点接地电阻小很多，但仍无法使柜下接地电阻为零，不能百分之百的短接故障点，故障点就仍流有相对地的电容电流。换种说法：
∵R1＞＞R2    ∴I2＞＞I1
∵R2≠0       ∴I1≠0
这样就可能使电弧残存或使故障点仍在积聚热量，导致隐患继续扩大。在图3中，ICA为A相对地电容电流，ICB为B相对地电容电流，R1为支路点的自然接地电阻，R2为柜下人工接地电阻，I1为流经短路点支路电流，I2为流经消弧柜支路电流。
结合图4，在消弧柜的接地引下线中串联接入具有一定电感值的电抗器L，当单相接地时，即当接有电抗器L的消弧柜将故障相与地猛一接通瞬间，在电抗器L的电感作用下，通过消弧柜的电流初始值短暂受阻接近为零，但是瞬间后便有一涌流通过电抗器L。在这一涌流作用下，恰似有一正向电势施加在消弧柜支路中，使I2有一突增。对D点而言，根据基尔霍夫第一定律可知，I1必有一突减。
此外，在消弧柜投入后的单相对地短路电流一般不容易保持稳定值，其幅值常有非正常交变的波动。只要当其电流趋小之时，电感性质决定，不允许电流在其内突变，因此电抗器L就阻止电流变小，这就意味着，此时的电抗器L在与之并联支路——故障点支路争夺电流。
可见，由于系统呈三相正弦波变化，单相接地故障点电流无自然过零点，在未安装电抗器L的消弧柜的作用下，虽然故障点电流大为减小，还是不可化为零值。只有当加装电抗器L的消弧柜投入后，才给故障点电流有趋零或过零的机会，即未经人为处理便可自行熄弧、恢复绝缘，进而使消弧柜更加智能化。
综上所述，本实用新型的核心在于在消弧柜内安装电抗器L，使流过故障点的电流过零，以达到熄灭电弧，保护系统和用电设备的目的。

Claims (8)

1、一种消弧柜，其特征在于：包括内设有单片机芯片的微机控制器(10)，微机控制器(10)的输入端与电压互感器(20)的出线端相连，微机控制器(10)的输出端与高压真空接触器(40)的触点相连，高压真空接触器(40)的出线端通过电抗器L接地，电压互感器(20)、高压真空接触器(40)的进线端接三相电源线，微机控制器(10)的输入端接收电压互感器(20)发出的低电压信号，输出控制信号至高压真空接触器(40)。
2、根据权利要求1所述的消弧柜，其特征在于：所述的高压真空接触器(40)包括三个单相接触器，三个单相接触器的触点分别与微机控制器(10)的输出端相连，三个单相接触器的出线端并联后通过电抗器L接地。
3、根据权利要求1所述的消弧柜，其特征在于：所述的电压互感器(20)的进线端分别与三个高压熔断器(30)相连，三个高压熔断器(30)分别通过高压隔离开关K1、K2、K3接三相电源线。
4、根据权利要求1所述的消弧柜，其特征在于：第一、二、三氧化锌阀片R1、R2、R3的一端分别通过高压隔离开关K1、K2、K3接三相电源线，第一、二、三氧化锌阀片R1、R2、R3的另一端并联后通过第四氧化锌阀片R4接地。
5、根据权利要求2所述的消弧柜，其特征在于：三对高压限流熔断器(50)、高能吸收器(60)两两并联，且并联后的一端分别与三个单相接触器的进线端相连，并联后的另一端分别通过高压隔离开关K1、K2、K3接三相电源线。
6、根据权利要求1所述的消弧柜，其特征在于：包括壳体(90)，壳体(90)内设有微机控制器(10)，三相电源线经穿墙套管(70)接高压隔离开关K的进线端，高压隔离开关K的出线端分三路分别与高能吸收(60)、高压限流熔断器(50)及高压熔断器(30)的进线端相连，高能吸收器(60)与高压限流熔断器(50)并联后接高压真空接触器(40)的进线端，高压真空接触器(40)的出线端接电抗器L的进线端，电抗器L的出线端接地，高压熔断器(30)的出线端与电压互感器(20)的进线端连接，电压互感器(20)的出线端接地。
7、根据权利要求6所述的消弧柜，其特征在于：所述的壳体(90)内还设有三相组合式过电压保护器(80)，其进线端与高压隔离开关K的出线端相连，其出线端接地。
8、根据权利要求6所述的消弧柜，其特征在于：所述的高压限流熔断器(50)包括撞针机构(51)，撞针机构(51)为绝缘材料，且其顶端设有三个微动开关，三个微动开关分别通过绝缘棒搭接在撞针(511)上。
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