CN2527014Y - 交流高压电网中性点用的双调式消弧线圈 - Google Patents

Abstract

一种交流高压电网中性点用的双调式消弧线圈，包括调匝式消弧线圈或可控硅式消弧线圈，其特征是在调匝式消弧线圈上增加一个二次绕组和一个可控硅及一个电容器或一个电感器，电容器或电感器串联在二次绕组与可控硅之间；或者是在可控硅式消弧线圈的基础上，将一次绕组由无抽头式绕组改为有多个抽头式绕组，用分接开关与抽头式绕组的分接头连接。既具有传统调匝式消弧线圈预调方法的可靠性，又具有可控硅式消弧线圈调节的电流连续性。但双调式消弧线圈远比普通调匝式调整电流的范围要宽多倍，远比单纯可控硅调节式可制作的最大容量要大很多，且谐波很小，不需另加滤波装置即可符合国家标准，所以还有结构简单等优点。

Description

交流高压电网中性点用的双调式消弧线圈

技术领域：

本实用新型涉及交流高压电力网单相接地电容电流的补偿装置，特别是一种将粗调补偿和细调补偿有机结合而使补偿性能更好的双调式消弧线圈，属于电力网紧急保护的装置领域。

技术背景：

对于中性点不接地的交流高压电力网在发生单相接地故障时，接地电容电流如超过一定值(一般为10A)，接地电流过大，电弧不能自灭，而扩大为永久性接地或造成相间短路。在电力网中性点与地之间安装电感性元件即消弧线圈，当电网发生接地故障时，消弧线圈产生的感性电流，亦流过故障点，因感性电流与接地容性电流方向相反，当幅值相等或接近时，故障点的残流很小，电弧可以自灭，这种电抗线圈故称“消弧线圈”。

目前普遍采用的可调控的消弧线圈，是在消弧线圈的一端有多个分接头，每个分接头对应不同的匝数，即不同的电抗值，在额定电压作用下，不同电抗值产生不同的感性电流。因此改变分接头就能改变补偿用的感性电流。改变分接头是通过一个有载分接开关来实现的。在运行中调控分接头开关挡位，就能获得不同的感性电流值。这种可调控消弧线圈称为调匝式消弧线圈。具有结构简单，可靠性高的优点，在电力网正常运行时，已预先调在指定位置，故也称为预调式消弧线圈，但这种消弧线圈最大缺点是电流调节不连续，且受分接开关挡数的限制，最大电流与最小电流之间调节范围较窄。

也有一些专利，如专利申请号00227956“一种电抗器”，专利申请号00228292“自动调谐消弧线圈接地装置”，采用两个绕组，接在电力网中性点与地之间的一次绕组匝数不变，二次绕组侧利用可控硅导通程度改变其电抗，从而改变一次绕组的补偿电流，称为可控硅式消弧线圈，这种可控硅式消弧线圈虽然能连续可调，但这种调节方法属随调式，一旦控制装置失控，消弧线圈完全失去补偿作用。另外还存在着消弧线圈用铜量大，对可控硅要求高，小电流时谐波含量大，还需要增加复杂的滤波装置。

发明内容：

本实用新型的目的是为了充分发挥调匝式消弧线圈和可控硅式消弧线圈的优点，克服各自的不足之处，设计一种结构简单、谐波含量小、调整范围宽且连续可调的交流高压电网中性点用的双调式线圈。

本实用新型专利的技术措施是在现有有载调匝式消弧线圈和可控硅式消弧线圈的基础上，将两者有机结合，克服各自不足，发挥各自长处，其结构是在调匝式消弧线圈上增加一个二次绕组和一个可控硅及一个电容器或一个电感器，电容器或电感器串联在二次绕组与可控硅之间；或者是在可控硅式消弧线圈的基础上，将一次绕组由无抽头式绕组改为有多个抽头式绕组，用分接开关与抽头式绕组的分接头连接。使用时，用一次绕组的有载分接开关作消弧线圈电抗值的粗调，用二次绕组的可控硅作消弧线圈电抗值的细调，当二次绕组串接有电容时，用可控硅调节容性电流，则可减少一次绕组部分感性电流；当二次绕组串接有电感时，用可控硅调节感性电流，则可增加一次绕组部分感性电流；减少或增加的部分，恰好是一次绕组档间间隔的电流差值，即采用二次绕组的可控硅作为消弧线圈电抗值的细调。

本实用新型双调式消弧线圈既具有传统调匝式消弧线圈预调方法的可靠性，又具有可控硅式消弧线圈调节的电流连续性。但双调式消弧线圈远比普通调匝式调整电流的范围要宽多倍，远比单纯可控硅调节式可制作的最大容量要大很多，且谐波很小，不需另加滤波装置即可符合国家标准，所以还有结构简单等优点。

附图说明：

附图1是本实用新型的电容式结构电路图；

附图2是本实用新型的电感式结构电路图。

具体实施方式：

参见附图1，该图是本实用新型中的电容式结构电路图，图中的L₁是一次绕组，L₂是二次绕组，X₁、X₂、X₃、、、X_N是一次绕组L₁上的若干个抽头，K是分接开关，分接开关K的若干个定触点分别与一次绕组的若干个抽头连接，分接开关的动触点作为消弧线圈的一端X端与地连接，一次绕组的另一端A为消弧线圈的另一端与交流高压电网的中性点连接，SCR是可控硅，二次绕组L₂经电容X_C与可控硅SCR连接，可控硅SCR的控制极与自动控制电路连接，由控制电路控制可控硅的导通角和分接开关K的位置即可根据电网情况自动调整消弧线圈的电感量，从而实现对中性点不接地的电网在发生单相接地故障时产生容性电流可能出现的电弧自动接入相应的感性电流灭弧，确保电网运行安全。附图2是将附图1中的电容X_C改为电感X_L而成电感式结构电路图，其它接法与附图1相同。当调节可控硅使导通角增大时，对于电容式电路，则可减少一次绕组的感性电流，对于电感性电路，则可减少一次绕组的感性电流。

本实用新型的调匝方法与普通调匝式消弧线圈虽然都是采用有载分接开关来改变匝数，但改变电流的差值有所不同。普通调匝式消弧线圈调节各抽头是均匀改变电流差值。在已有的可控硅式消弧线圈中，采用二次侧调节补偿电流的消弧线圈，一次与二次绕组之间的变比是恒定的。而本实用新型双调式消弧线圈的一、二次绕组之间的变比是变化的，为了适应这个变化，双调式消弧线圈的一次绕组分接开关改变时，电流的差值也是变化的。当二次绕组所连接的电抗恒定时，二次绕组侧可控硅由截止到完全导通，所产生的电流转化到一次侧，正好弥补一次侧挡间电流的差值。举例作进一步说明如下：如普通调匝式消弧线圈的电流调节范围为50～100A，最大电流I_m＝100A，最小电流I_n＝50A，分接开关抽头n＝15，每调1挡的电流差值是ΔI₁＝(I_m-I_n)/(n-1)＝(100-50)/(15-1)＝3.6A，任何1挡上下之间电流增量(或减量)都是ΔI₁。本实用新型每调1挡电流的差值是不均匀的，其差值ΔI₂＝I_a·B，式中I_a是某挡时消弧线圈的感性电流，B为百分比比值，当二次绕组为容性负载时，百分比比值 ，I_a＝I_m(1-B_C)^n-1(n＝1时电流最大)。当二次绕组为感性负载时，百分比比值 ，I_a＝I_n(1+B_L)^n-1(n＝1时电流最小)。举例说明：双调式消弧线圈的电流调节范围为10～100A(I_n＝10A，I_m＝100A，)n＝15， $B_C=1-{0.1}^{\frac{1}{15}}=0.1423,B_L={10}^{\frac{1}{15}}-1=0.1659,$ 各挡的电流值及差值见表1及表2。

                表1  二次侧为容性时

N	1	2	3	4	5	6	7	8
									Ia	100	85.8	73.6	63.1	54.1	46.4	39.8	34.1
ΔI		14.2	12.2	10.5	9.0	7.7	6.6	5.7
									N	9	10	11	12	13	14	15
Ia	29.3	25.1	21.5	18.5	15.8	13.6	11.7	10
									ΔI	4.8	4.2	3.6	3.0	2.7	2.2	1.9	1.7

                                    表2  二次侧为感性时

N		15	14	13	12	11	10	9
									Ia	100	85.8	73.6	63.1	54.1	46.4	39.8	34.1
ΔI	14.2	12.2	10.5	9.0	7.7	6.6	5.7	4.8
									N	8	7	6	5	4	3	2	1
Ia	29.3	25.1	21.5	18.5	15.8	13.6	11.7	10
									ΔI	4.2	3.6	3.0	2.7	2.2	1.9	1.7

Claims (1)

1、一种交流高压电网中性点用的双调式消弧线圈，包括调匝式消弧线圈或可控硅式消弧线圈，其特征是在调匝式消弧线圈上增加一个二次绕组和一个可控硅及一个电容器或一个电感器，电容器或电感器串联在二次绕组与可控硅之间；或者是在可控硅式消弧线圈的基础上，将一次绕组由无抽头式绕组改为有多个抽头式绕组，用分接开关与抽头式绕组的分接头连接。

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