CN2751475Y

CN2751475Y - 实时高精度补偿消弧线圈

Info

Publication number: CN2751475Y
Application number: CN 200420088833
Authority: CN
Inventors: 谭伟璞; 杨以涵; 连鸿波; 朱旭凯; 曲轶龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2014-08-24

Abstract

本实用新型属于一种在3～66kV中性点经消弧线圈接地电网中所使用的消弧线圈。它包括：主消弧线圈[Lz]；辅助消弧线圈[Lc]；机械开关[F]；可控电子开关[K]；控制电路[M]。当电力线路发生单相接地故障时，控制电路[M]实时调节可控电子开关[K]的导通角，使电力线路中性点对地的总电抗值达到或接近全补偿点处，快速可靠熄灭电弧；熄弧后或系统正常工作时，所述控制电路[M]通过所述可控电子开关[K]，调节所述辅助消弧线圈[Lc]的电抗值为零或不超过中性点对地总电抗值的10％。本实用新型有很宽的调节范围，适应于电网的各种运行方式，又有精细的调节特性和引入谐波小的性能。

Description

实时高精度补偿消弧线圈

技术领域

本实用新型属于一种电力设备，特别涉及一种在3～66kV中性点经消弧线圈接地电网中所使用的消弧线圈。

背景技术

随着电力线路长度的增加和电缆线路的加长，电网的对地电容电流值也越来越大，许多6～10kV电力系统的电容电流已达50A，66kV电力系统的电容电流则更大。由于中性点不接地运行方式较中性点直接接地方式的供电可靠性高，所以66kV及以下电力系统一直以中性点不接地运行方式为主。当中性点不接地电网发生单相接地故障时，故障点电弧可能不能有效熄弧，电弧即使能够自动熄灭，也必须经过较长的时间，这样就有可能使故障扩大成为断线故障或永久性接地故障，甚至发展为相间短路的严重事故。瞬时单相接地故障不能自动消除，出现间歇性弧光接地过电压，对系统中弱绝缘设备构成威胁，易发生系统电缆放炮、开关绝缘子爆炸等事故，严重威胁着电力系统的安全运行。

在电力系统中性点经消弧线圈接地能够确保快速可靠熄弧。因而有关规程规定，当电容电流大于一定值时，就要安装消弧线圈，以防止故障进一步扩大，保证电力系统的安全可靠运行。

目前国内使用最多的是自动调匝式消弧线圈，但由于存在各档位电感值相差过大，响应速度慢，不能运行在全补偿点等缺点，所以消弧效果不够理想。其后国内先后开发出多种消弧线圈，旨在提高其调谐精度和响应速度，主要有气隙可调式、偏磁可调式、磁阀式、电感连续可调式、二次侧调容式等。这些消弧线圈虽然在某些方面作了改进提高，但同时也并存着一定的问题，如容量上的局限，结构较复杂、有谐波和成本较高的问题，致使消弧线圈的熄弧能力依然有限。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种能够自动准确检测单相接地故障，电感值连续可调，响应速度快，精度高，成本低的自动调节消弧线圈。

本实用新型的技术方案是：实时高精度补偿消弧线圈，它包括：

一个带有多个抽头、电抗值可调的主消弧线圈，一个或多个辅助消弧线圈，它们串接在3～66kV电力线路中性点与地之间；

一个并连在所述主消弧线圈抽头上的机械开关，根据电网结构参数，利用它一次性调节所述主消弧线圈的电抗值在5％～30％过补偿工作点处，并保持不变；

一个或多个并连在所述辅助消弧线圈上的可控电子开关，它们通过其导通角的变化，调节所述辅助消弧线圈的电抗值变化；

一个控制电路，它检测所述3～66kV电力线路中性点电压信号，当电力线路发生单相接地故障时，所述控制电路实时调节所述可控电子开关的导通角，使电力线路中性点对地的总电抗值达到或接近全补偿点处，快速可靠熄灭电弧；熄弧后或系统正常工作时，所述控制电路通过所述可控电子开关，调节所述辅助消弧线圈的电抗值为零或不超过中性点对地总电抗值的10％。

本实用新型实时高精度补偿消弧线圈在华北电力大学(北京)的10kV物理模拟实验室进行了试验，试验结果表明达到了预期要求。在单相接地故障发生以后，可以通过迅速调节补偿电感控制补偿电流，可靠熄灭电弧，既有很宽的调节范围，适应于电网的各种运行方式，又有精细的调节特性和引入谐波小的性能，由于电子开关响应快速，所以到可快速消弧，而且可靠性高，损耗和噪声小。本实用新型设备投资小，利于推广应用。如对于目前已装有自动调匝式消弧线圈的电网，采用本实用新型只需花费少量的设备费即可实现电网对地电容参数的自动检测和消弧线圈的自动调节，节省大量的更新改造费用，在少投入的情况下提高电网运行的可靠性，减少对用户的停电，经济效益和社会效益可观。

附图说明

附图1为本实用新型的原理框图；

附图2为本实用新型实施例2中控制电路的原理框图；

附图3为本实用新型实施例3中控制电路的原理框图。

具体实施方式

实施例1：参见附图1，实时高精度补偿消弧线圈，它包括：

一个带有多个抽头、电抗值可调的主消弧线圈Lz，一个或多个辅助消弧线圈Lc，它们串接在3～66kV电力线路中性点与地之间；

一个并连在所述主消弧线圈Lz抽头上的机械开关F，根据电网结构参数，利用它一次性调节所述主消弧线圈Lz的电抗值在5％～30％过补偿工作点处，并保持不变；

一个或多个并连在所述辅助消弧线圈Lc上的可控电子开关K，它们通过其导通角的变化，调节所述辅助消弧线圈Lc的电抗值变化；

一个控制电路M，它检测所述3～66kV电力线路中性点电压信号U₀，当电力线路发生单相接地故障时，所述控制电路M实时调节所述可控电子开关K的导通角，使电力线路中性点对地的总电抗值达到或接近全补偿点处，快速可靠熄灭电弧；熄弧后或系统正常工作时，所述控制电路M通过所述可控电子开关K，调节所述辅助消弧线圈LC的电抗值为零或不超过中性点对地总电抗值的10％。

实施例2：参见附图2，在实施例1所述的实时高精度补偿消弧线圈中，所述控制电路M包括：

采样电路1，它采集所述3～66kV电力线路中性点的电压信号U0；

电压变换电路2，它对所述采样电路1的输出进行比例变换；

状态识别电路3，它对所述电压变换电路2输出的电压信号进行比较，当电力线路发生单相接地故障，使所述电压变换电路2输出电压信号超过设定值时，所述状态识别电路3发生翻转；

相位控制电路6，它在所述电压变换电路2输出电压信号驱动下，使后级的脉冲发生电路5输出信号始终与所述电力线路中性点的电压信号U0保持严格的相位对应关系；

脉冲发生电路5，它形成触发所述可控电子开关K的触发脉冲；

驱动保护电路9，它对所述脉冲发生电路5输出的触发脉冲进行功率放大，驱动所述可控电子开关K工作，并监视所述电子开关K的工作状态；

PI调节器4，它在所述状态识别电路3控制下，控制后级的导通角α移动电路7和导通角α保持电路8工作；

导通角α移动电路7，它在所述PI调节器4控制下，自动调节所述脉冲发生电路5输出触发脉冲的相位角，当电力线路发生单相接地故障，使所述辅助消弧线圈Lc的电抗值向全补偿点方向移动，以熄灭接地电弧，当电弧熄灭后，使所述辅助消弧线圈Lc的电抗值恢复常值。

导通角α保持电路8，它在所述PI调节器4控制下，在电弧熄灭或到达全补偿点以后的一段时间内，自动保持所述导通角α移动电路7的当前状态，以避免电弧复燃。

实施例3：参见附图3，为了提高调节过程的稳定性，在实施例2所述的实时高精度补偿消弧线圈中，在所述的导通角α移动电路7的输出与所述PI调节器4的输入之间，设有一个负反馈环节10。

实施例4，参见附图1，为了提高可靠性，在实施例1、2或3所述的实时高精度补偿消弧线圈中，在所述辅助消弧线圈Lc与所述可控电子开关K所组成的回路中，设有电流测量单元CT，当所述电流测量单元CT检测出过流时，它驱动过电流保护电路OCP工作，以保护所述可控电子开关K；

在所述辅助消弧线圈LC与地之间设有电压测量单元PT，当所述电压测量单元PT检测出过压时，它驱动过电压保护电路OVP工作，以保护所述可控电子开关K。

Claims

1、一种实时高精度补偿消弧线圈，其特征是：它包括：

一个带有多个抽头、电抗值可调的主消弧线圈[L_Z]，一个或多个辅助消弧线圈[L_C]，它们串接在3～66kV电力线路中性点与地之间；

一个并连在所述主消弧线圈[L_Z]抽头上的机械开关[F]，它一次性调节所述主消弧线圈[L_Z]的电抗值在5％～30％过补偿工作点处；

一个或多个并连在所述辅助消弧线圈[L_C]上的可控电子开关[K]；

一个控制电路[M]，它检测所述3～66kV电力线路中性点电压信号[U₀]，实时调节所述可控电子开关[K]的导通角。

2、根据权利要求1所述的实时高精度补偿消弧线圈，其特征是：所述控制电路[M]包括：

采样电路[1]，它采集所述3～66kV电力线路中性点的电压信号[U₀]；

电压变换电路[2]，它对所述采样电路[1]的输出进行比例变换；

状态识别电路[3]，它对所述电压变换电路[2]输出的电压信号进行比较，当电力线路发生单相接地故障，使所述电压变换电路[2]输出电压信号超过设定值时，所述状态识别电路[3]发生翻转；

相位控制电路[6]，它在所述电压变换电路[2]输出电压信号驱动下，使后级的脉冲发生电路[5]输出信号始终与所述电力线路中性点的电压信号[U₀]保持严格的相位对应关系；

脉冲发生电路[5]，它形成触发所述可控电子开关[K]的触发脉冲；

驱动保护电路[9]，它对所述脉冲发生电路[5]输出的触发脉冲进行功率放大，驱动所述可控电子开关[K]工作，并监视所述电子开关[K]的工作状态；

PI调节器[4]，它在所述状态识别电路[3]控制下，控制后级的导通角α移动电路[7]和导通角α保持电路[8]工作；

导通角α移动电路[7]，它在所述PI调节器[4]控制下，自动调节所述脉冲发生电路[5]输出触发脉冲的相位角。

导通角α保持电路[8]，它在所述PI调节器[4]控制下，在电弧熄灭或到达全补偿点以后的一段时间内，自动保持所述导通角α移动电路[7]的当前状态。

3、根据权利要求2所述的实时高精度补偿消弧线圈，其特征是：在所述导通角α移动电路[7]的输出与所述PI调节器[4]的输入之间，设有一个负反馈环节[10]。

4、根据权利要求1、2或3任一权利要求所述的实时高精度补偿消弧线圈，其特征是：在所述辅助消弧线圈[L_C]与所述可控电子开关[K]所组成的回路中，设有电流测量单元[CT]，当所述电流测量单元[CT]检测出过流时，它驱动过电流保护电路[OCP]工作；

在所述辅助消弧线圈[L_C]与地之间设有电压测量单元[PT]，当所述电压测量单元[PT]检测出过压时，它驱动过电压保护电路[OVP]工作。