CN218040797U - 一种快速自触发二次阻尼电阻 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种快速自触发二次阻尼电阻，接在消弧线圈的二次绕组上，并与消弧线圈的二次绕组a‑n并联，所述快速自触发二次阻尼电阻采用两个可控硅T和T′反向并联，并联后的可控硅T和T′与阻尼电阻ZR串联连接构成阻尼主回路，所述可控硅T接入基于NPN型三极管自触发的控制电路一中，所述可控硅T′接入基于PNP型三极管自触发控制电路二中，所述控制电路一和控制电路二电路结构相同且以阻尼主回路为中心呈反向并联设置。本实用新型不仅能够克服二次阻尼投退的逻辑控制问题，而且还能实现二次并联阻尼电阻的自触发投切问题。

Description

一种快速自触发二次阻尼电阻

技术领域

本实用新型涉及一种快速自触发二次阻尼电阻，属于中压配电网预调式消弧线圈技术领域。

背景技术

中性点经消弧线圈接地是中压配电系统针对单相接地故障应用最广泛而且有效措施，其中以预调式自动跟踪消弧线圈为主。预调式消弧线圈在正常运行时与系统对地电容、系统三相不平电压为串联电路，需要配置阻尼电阻限制消弧线圈调谐对系统不平衡放大倍数过高的问题，保证系统位移电压不超过相电压的15％——实际的需求往往比15％要低，大多控制在5％左右。在发生单相接地故障时需要迅速切除阻尼电阻，避免阻尼电阻增大故障点的有功电流分量、保证补偿效果。

阻尼电阻有两种方式：一是与消弧线圈直接串接，这种方式可以采用自触发技术驱动双向可控硅快速投切阻尼电阻，不需要二次控制系统，可靠性高、投切速度快，可达微秒级，但这种方式的阻尼率随消弧线圈调节不同阻尼率变化比较大，在需要阻尼率较高的场合，电阻及可控硅将承受数千伏的高压，安全性、可靠性不易保证；二是消弧线圈增加二次绕组，接入二次并联阻尼电阻，阻尼电阻位于二次低压侧，与高压侧隔离，可靠性虽然提高了，但是二次并联阻尼电阻由于缺乏自触发技术以及大都采用接触器或者通过继电器控制可控硅，无法同一次串联阻尼电阻那样采用自触发技术，因此存在投切延迟长、可靠性仍不理想等不足。如专利CN1035321125A公开的一种提高消弧线圈响应时间的二次阻尼放方法，其采用接触器或者通过继电器控制可控硅，受机械开关固有动作延时的影响，投切延时长，可达几十ms甚至更长，有时还需要控制装置进行控制；同时这些继电器、可控硅的触发信号大都需要电压互感器、电流互感器对消弧线圈一次电路的电压、电流进行变换，无法直接使用阻尼电阻自身的电气量，可靠性大打折扣。此外，二次阻尼电阻投退逻辑与一次串联阻尼正相反，电网正常运行时，零序电压低，可控硅需要导通，使阻尼电阻投入；单相接地时，电压升高时，此时需要阻尼电阻退出，即可控硅关断，目前还没有对应这样的动作逻辑的自触发电路或装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无机械触点、快速、自触发二次阻尼电阻，不仅能够克服二次阻尼投退的逻辑控制问题，而且还能实现二次并联阻尼电阻的自触发投切问题。

本实用新型是通过以下技术方案实施的：一种快速自触发二次阻尼电阻，接在消弧线圈的二次绕组上，并与消弧线圈的二次绕组a-n并联，所述快速自触发二次阻尼电阻采用两个可控硅T和T′反向并联，并联后的可控硅T和T′与阻尼电阻ZR串联连接构成阻尼主回路，所述可控硅T接入基于NPN型三极管自触发的控制电路一中，所述可控硅T′接入基于PNP型三极管自触发控制电路二中，所述控制电路一和控制电路二电路结构相同且以阻尼主回路为中心呈反向并联设置。

进一步地，所述快速自触发二次阻尼电阻还包括二极管D，其中，二极管D串接在控制电路一与阻尼电阻主回路连接处。

进一步地，所述控制电路一包括高速光耦OP、限流电阻R7、稳压管ZD1、稳压管ZD2，阻尼电阻R7串接在光耦OP的三极管与可控硅T的触发极回路中，电阻R1与ZD1串联，为三极管Q1提供基极电流；电阻R4分别与ZD2串联，为三极管Q3提供基极电流；电阻R2与三极管Q1的集电极连接且与三极管Q2的基极连接，电阻R5与三极管Q3的集电极连接且与三极管Q4的基极连接，电阻R3与三极管Q2的发射极连接，电阻R6与三极管Q4的发射极连接。

进一步地，所述控制电路一还包括二极管D1和二极管D2，其中，二极管D1接在三极管Q2的基极，二极管D2接在三极管Q4的基极。

进一步地，所述控制电路二包括高速光耦OP′、限流电阻R7′、稳压管ZD1′、稳压管ZD2′，阻尼电阻R7′串接在光耦OP′的三极管与可控硅T′的触发极回路中，电阻R1′与ZD1′串联，为三极管Q1′提供基极电流；电阻R4′分别与ZD2′串联，为三极管Q3′提供基极电流；电阻R2′与三极管Q1′的集电极连接且与三极管Q2′的基极连接，电阻R5′与三极管Q3′的集电极连接且与三极管Q4′的基极连接，电阻R3′与三极管Q2′的发射极连接，电阻R6′与三极管Q4′的发射极连接。

进一步地，所述控制电路二还包括二极管D1′和二极管D2′，其中，二极管D1′接在三极管Q2′的基极，二极管D2′接在三极管Q4′的基极。

本实用新型的有益效果：本实用新型中延时时间最长的为高速光耦OP，只有几十个us，与现有技术的一次串联阻尼电阻的自触发延时相比，同样可以达到微秒级；本实用新型电路不涉及二次阻尼电阻之外的任何电信号和电气连接，也不需要外部电源，实现了快速自触发功能。

附图说明

图1为本实用新型快速自触发二次阻尼电阻的原理图。

具体实施方式

本实用新型提供一种快速自触发二次阻尼电阻，原理见附图1，其与消弧线圈的二次绕组a-n并联，所述快速自触发二次阻尼电阻采用两个可控硅T和T′反向并联，并联后的可控硅T和T′与阻尼电阻ZR串联连接构成阻尼主回路，所述可控硅T接入基于NPN型三极管自触发的控制电路一中，所述可控硅T′接入基于PNP型三极管自触发控制电路二中，所述控制电路一和控制电路二电路结构相同且以阻尼主回路为中心呈反向并联设置。可控硅T和T′可以是两个独立元件反并联，也可以是封装在一起的双向可控硅，二者原理相同，分别在工频电压的正半周期和负半周期工作。为了方便理解，原理图1为分离元件，可控硅T和T′参数相同，反向并联，因此控制电路原理完全相同，只是为了适应阻尼电阻ZR与可控硅的串联关系，可控硅T的自触发控制电路采用NPN型三极管，可控硅T′的自触发控制电路采用PNP型三极管。

所述快速自触发二次阻尼电阻还包括二极管D，其中，二极管D串接在控制电路一与阻尼电阻主回路连接处，在反向截止期间提供额外的防护作用。

所述控制电路一包括高速光耦OP、限流电阻R7、稳压管ZD1、稳压管ZD2，阻尼电阻R7串接在光耦OP的三极管与可控硅T的触发极回路中，电阻R1与ZD1串联，为三极管Q1提供基极电流；电阻R4分别与ZD2串联，为三极管Q3提供基极电流；电阻R2与三极管Q1的集电极连接且与三极管Q2的基极连接，电阻R5与三极管Q3的集电极连接且与三极管Q4的基极连接，电阻R3与三极管Q2的发射极连接，电阻R6与三极管Q4的发射极连接。所述控制电路一还包括二极管D1和二极管D2，其中，二极管D1接在三极管Q2的基极，二极管D2接在三极管Q4的基极。

所述控制电路二包括高速光耦OP′、限流电阻R7′、稳压管ZD1′、稳压管ZD2′，阻尼电阻R7′串接在光耦OP′的三极管与可控硅T′的触发极回路中，电阻R1′与ZD1′串联，为三极管Q1′提供基极电流；电阻R4′分别与ZD2′串联，为三极管Q3′提供基极电流；电阻R2′与三极管Q1′的集电极连接且与三极管Q2′的基极连接，电阻R5′与三极管Q3′的集电极连接且与三极管Q4′的基极连接，电阻R3′与三极管Q2′的发射极连接，电阻R6′与三极管Q4′的发射极连接。所述控制电路二还包括二极管D1′和二极管D2′，其中，二极管D1′接在三极管Q2′的基极，二极管D2′接在三极管Q4′的基极。

本实用新型在运行时，消弧线圈的二次绕组Ua-n额定值一般为100～600V；限流电阻R7串接在光耦OP的三极管、可控硅T的触发极回路中，阻值0.1～10Ω，起到限流保护作用；稳压管ZD1、ZD2分别对应电压Uf和Uh，其中Uf＞Uh，Uf取值(10％～20％)×Ua-n，Uh取值5％×Ua-n；电阻R1与ZD1串联，为三极管Q1提供基极电流，电阻R4与ZD2串联，为三极管Q3提供基极电流，电阻R1、电阻R4的取值分别为1k～10kΩ；电阻R2是三极管Q1的集电极电阻，电阻R5是三极管Q3的集电极电阻，在稳压管ZD1、ZD2导通时，电阻R2和电阻R5用于限制三极管Q1、Q3的工作电流，同时，在ZD1、ZD2关断期间，为三极管Q2、Q4提供基极电流，电阻R2、电阻R5的取值分别为2k～10kΩ；二极管D1、二极管D2分别接三极管Q2、Q4的基极，目的是实现Q2、Q4关断时基极电压为2个PN结电压，而Q1、Q3饱和开通时Vce保证小于1个PN结电压，可以保证Q2、Q4可靠关断；电阻R3、电阻R6用于控制三极管工作电流，由于R6只工作在较低电压，因此取值小于R3，R6取值1～100Ω，R3取值50～1000Ω。

当Ua-n正半周期中，且Ua-n＜Uh时，三极管Q1、Q3均不工作，三极管Q2、Q4分别通过电阻R2、R5提供基极电流，因电阻R3阻值较大，此时主要由三极管Q4起作用，驱动高速光耦OP的二极管发光，进而触发可控硅T导通。

当Ua-n正半周期中，且Uh＜Ua-n＜Uf时，如果三极管Q4继续工作，因电阻R6阻值较低，三极管Q3将通过过大的电流；所设置的稳压管ZD2导通，驱动三极管Q3开通，拉低K2点电压到0.3V以下，远低于三极管Q4导通所需的2个PN结电压(约1.2V)，因此三极管Q4截止。此时三极管Q2仍导通，虽然电阻R3阻值较大，但电源电压升高后，三极管Q2的集电极电流完全满足高速光耦OP的驱动需求。

当Ua-n正半周期中，且Ua-n＞Uf时，表明系统发生单相接地故障，此时稳压管ZD1、ZD2均导通，三极管Q1、Q3同时饱和开通，三极管Q2、Q4同时被截止，高速光耦OP二极管失电，三极管侧截止，可控硅T失去触发信号而关断。

本实用新型完美的解决了二次阻尼投退的逻辑控制问题，以及二次并联阻尼电阻的自触发投切问题。

Claims (6)

1.一种快速自触发二次阻尼电阻，接在消弧线圈的二次绕组上，并与消弧线圈的二次绕组a-n并联，其特征在于：所述快速自触发二次阻尼电阻采用两个可控硅T和T′反向并联，并联后的可控硅T和T′与阻尼电阻ZR串联连接构成阻尼主回路，所述可控硅T接入基于NPN型三极管自触发的控制电路一中，所述可控硅T′接入基于PNP型三极管自触发控制电路二中，所述控制电路一和控制电路二电路结构相同且以阻尼主回路为中心呈反向并联设置。

2.如权利要求1所述的一种快速自触发二次阻尼电阻，其特征在于：所述快速自触发二次阻尼电阻还包括二极管D，其中，二极管D串接在控制电路一与阻尼电阻主回路连接处。

3.如权利要求1或2所述的一种快速自触发二次阻尼电阻，其特征在于：所述控制电路一包括高速光耦OP、限流电阻R7、稳压管ZD1、稳压管ZD2、限流电阻R7串接在光耦OP的三极管与可控硅T的触发极回路中，电阻R1与ZD1串联，为三极管Q1提供基极电流；电阻R4分别与ZD2串联，为三极管Q3提供基极电流；电阻R2与三极管Q1的集电极连接且与三极管Q2的基极连接，电阻R5与三极管Q3的集电极连接且与三极管Q4的基极连接，电阻R3与三极管Q2的发射极连接，电阻R6与三极管Q4的发射极连接。

4.如权利要求3所述的一种快速自触发二次阻尼电阻，其特征在于：所述控制电路一还包括二极管D1和二极管D2，其中，二极管D1接在三极管Q2的基极，二极管D2接在三极管Q4的基极。

5.如权利要求1或2所述的一种快速自触发二次阻尼电阻，其特征在于：所述控制电路二包括高速光耦OP′、限流电阻R7′、稳压管ZD1′、稳压管ZD2′、限流电阻R7′串接在光耦OP′的三极管与可控硅T′的触发极回路中，电阻R1′与ZD1′串联，为三极管Q1′提供基极电流；电阻R4′分别与ZD2′串联，为三极管Q3′提供基极电流；电阻R2′与三极管Q1′的集电极连接且与三极管Q2′的基极连接，电阻R5′与三极管Q3′的集电极连接且与三极管Q4′的基极连接，电阻R3′与三极管Q2′的发射极连接，电阻R6′与三极管Q4′的发射极连接。

6.如权利要求5所述的一种快速自触发二次阻尼电阻，其特征在于：所述控制电路二还包括二极管D1′和二极管D2′，其中，二极管D1′接在三极管Q2′的基极，二极管D2′接在三极管Q4′的基极。

Images