CN203800600U - 一种具有在线监测保护功能的电网无功补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种具有在线监测保护功能的电网无功补偿装置，供电母线上接入有变压器、电容器和电抗器，所述的电容器经调压器接入母线，所述的电容器经电流互感器和电压互感器输出采集信号至控制器，所述的控制器输出调压信号至变压器和调压器的分接头。本实用新型技术要点在于控制器和电抗器在线检测器采集信号的准确性和灵敏度，其决定着装置的性能发挥。本实用新型主要用于地区电网、工矿企业等负荷变化较大的变电站中。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其是涉及一种变电站无功分组自动控制和空心电抗器匝间短路在线监测保护的并联电容器无功补偿装置。
背景技术
在输配电系统中，合理配置无功补偿装置是提高电压质量、增强系统稳定性、节能降耗和提高有功功率输送能力的重要措施，随着电力系统的发展，近年来愈加受到重视。无功补偿装置运行状况的好坏，直接影响着电力系统的供电质量、安全稳定及经济运行。但由于并联电容器无功补偿装置基本为固定式补偿，在负荷变化较大的地区，经常会出现过补偿的现象和过电压的问题，而动态无功补偿装置（如SVC、SVG）造价大，在地区电网的适用性不强。同时电容器补偿装置所用干式空芯串联电抗器，据统计其发生的故障中70%为匝间短路故障所引起的，电抗器出现匝间短路，其后果往往是起火烧毁。以上问题在变电站并联电容器无功补偿装置的普遍性缺陷。
目前电网建设与改造中无功补偿装置的配置原则主要是总量平衡：无功装置总容量大于等于需要的最大容量。并联电容器装置补偿容量按照规程一般为主变容量的15%～30%，但在实际工作中，经常出现如下问题：规划时无功容量是平衡的，但实际运行时却因负荷变化而无法投入：一旦投入会造成低压侧电压越限；系统中无功潮流增大，网损也随之增大。
并联电容器无功补偿装置所用干式空芯串联电抗器，近几年事故频发，究其主要原因是因电抗器发生了匝间短路故障。目前，国内外对电抗器匝间短路的研究非常少。现有的线路保护以及电容器装置的继电保护对电抗器发生匝间短路均不起作用，因此，目前电抗器在无保护状态下运行。电抗器出现事故有着随机性、偶发性，其故障发生不可预测，但是往往造成较大的经济损失，如果能在匝间短路形成的瞬间发现事故并及时切除故障电抗器，就可以有效的避免电抗器起火带来的损失。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是实现具有在线监测保护功能的电网无功补偿装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种具有在线监测保护功能的电网无功补偿装置，供电母线上接入有变压器、电容器和电抗器，所述的电容器经调压器接入母线，所述的电容器经电流互感器和电压互感器输出采集信号至控制器，所述的控制器输出调压信号至变压器和调压器的分接头。
所述的电抗器上增设有探测线圈，所述的探测线圈将采集的差分电压信号输送至监测器。
所述的电抗器设有一台，所述的电抗器两端均以相同的缠绕方向缠绕有线圈，所述的探测线圈为一根导线，电抗器两端线圈的引出端分别接入监测器。
所述的电抗器设有三台，每台所述的电抗器两端均以相同的缠绕方向缠绕有线圈，每台电抗器上的探测线圈为一根导线，电抗器两端线圈的引出端分别接入监测器。
所述的电抗器为干式空心电抗器。
该装置还设有采集终端，所述的采集终端与监测器和控制器连接。
该装置所采用的电缆为屏蔽电缆。
本实用新型无功补偿装置相比以往的技术，调压式无功分组自动控制兼电抗器在线监测装置使电容器长期在额定电压及以下运行，无投切过电压和涌流问题，装置在切换过程中，调压器调压的级差较小，几乎不产生涌流，大大减少了对系统的冲击，保证了系统的安全运行，提高了设备的使用寿命。
此外，该无功补偿装置能够实时监测电抗器的运行状况并及早发现故障，可以避免事故扩大和次生灾害的产生，减少设备的离线检修次数，为设备的维修任务提供真实可靠地决策依据，降低电网的维护费用，提高电网的运行效率。为供电企业带来积极的经济利益和良好的社会效益。
附图说明
下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为调压式无功分组自动控制装置系统一次接线图；
图2为调压式无功分组自动控制装置控制器工作原理图；
图3为用于一台电抗器检测的探测线圈的接线原理图；
图4为用于三台电抗器检测的探测线圈的接线原理图；
图5为电抗器在线监测装置硬件系统示意图
上述图中的标记均为：1、母线；2、变压器；3、电容器；4、电抗器；5、监测器；6、控制器；7、调压器。
具体实施方式
参见图1可知，供电母线1上接入有变压器2、电容器3和电抗器4，电容器3和电抗器4作为无功补偿装置，该无功补偿装置是依据电容器3装置无功容量补偿的大小与电压、频率、电量的大小的关系。电容器3经调压器7接入母线1，即Q=2πfCU2，在母线1上接入一个调压器7，构成调压型电压无功自动补偿装置，调压器7的输出端连接电容器3，这样可以实现稳压、电容器3端电压可调、电容器3输出无功容量可调的目的。
如图2所示，电容器3经电流互感器和电压互感器输出采集信号至控制器6，控制器6输出调压信号至变压器2和调压器7的分接头。其工作原理是使用装置所配的控制器6采集装置电流电压信号，进行分析判断后，发出调节主变分接头和调节调压器7的输出电压的命令，以保证母线1电压合格率，提高功率因数，且具有完善的电压无功补偿与电容器3保护的双重作用。
电抗器4上增设有探测线圈，如图5所示，探测线圈将采集的差分电压信号输送至监测器5。电抗器4为干式空心电抗器4，监测器5是从磁场的角度着手研究干式空心电抗器4匝间短路故障在线检测方法。通过在电抗器4上增加探测线圈，分析电抗器4匝间短路故障后磁场的分布变化的特性，并研究磁场的检测方法，然后利用数据采集设备从实验模型上采集真实的检测信号，分析检测信号的基本特性并建立检测信号的数学模型。通过软件可以实时观测感应线圈采集到的波形和记录到波形有效值随时间的变化。在串联电抗器4监测及保护装置控制程序中设置合适的整定值，程序对采集到的差分电压信号和整定值进行比较，对电抗器4内部是否存在匝间短路情况作出准确判断。
根据电路中是一台电抗器4还是三台电抗器4探测线圈具有不同的缠绕方式，如图3所示，若电抗器4设有一台，则电抗器4两端均以相同的缠绕方向缠绕有线圈，探测线圈为一根导线，电抗器4两端线圈的引出端分别接入监测器5；如图4所示，若电抗器4设有三台，则每台电抗器4两端均以相同的缠绕方向缠绕有线圈，每台电抗器4上的探测线圈为一根导线，电抗器4两端线圈的引出端分别接入监测器5。
该装置所采用的电缆为屏蔽电缆，确保系统的稳定可靠，受外界环境干扰小，此外装置还设有采集终端，采集终端与监测器5和控制器6连接，远程监控计算机设有在线监测数据分析软件并与采集终端连接，实现远程监控。
Claims (7)
1.一种具有在线监测保护功能的电网无功补偿装置，供电母线上接入有变压器、电容器和电抗器，其特征在于：所述的电容器经调压器接入母线，所述的电容器经电流互感器和电压互感器输出采集信号至控制器，所述的控制器输出调压信号至变压器和调压器的分接头。
2.根据权利要求1所述的具有在线监测保护功能的电网无功补偿装置，其特征在于：所述的电抗器上增设有探测线圈，所述的探测线圈将采集的差分电压信号输送至监测器。
3.根据权利要求2所述的具有在线监测保护功能的电网无功补偿装置，其特征在于：所述的电抗器设有一台，所述的电抗器两端均以相同的缠绕方向缠绕有线圈，所述的探测线圈为一根导线，电抗器两端线圈的引出端分别接入监测器。
4.根据权利要求2所述的具有在线监测保护功能的电网无功补偿装置，其特征在于：所述的电抗器设有三台，每台所述的电抗器两端均以相同的缠绕方向缠绕有线圈，每台电抗器上的探测线圈为一根导线，电抗器两端线圈的引出端分别接入监测器。
5.根据权利要求3或4所述的具有在线监测保护功能的电网无功补偿装置，其特征在于：所述的电抗器为干式空心电抗器。
6.根据权利要求5所述的具有在线监测保护功能的电网无功补偿装置，其特征在于：该装置还设有采集终端，所述的采集终端与监测器和控制器连接。
7.根据权利要求6所述的具有在线监测保护功能的电网无功补偿装置，其特征在于：该装置所采用的电缆为屏蔽电缆。
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