CN2773968Y - 自动跟踪消弧装置 - Google Patents

Abstract

自动跟踪消弧装置，包括将采集到的信号进行比较判别并发出控制指令调整消弧线圈电感值的主控装置，接在系统中性点与地之间的消弧线圈，用于对系统进行采样，并将采样信号送入主控装置的电压互感器及电流互感器，有一个与系统工频具有倍频关系的信号源通过注入变压器接在消弧线圈两端。不受系统电网的干扰，测量精度高，消弧效果佳。

Description

自动跟踪消弧装置

技术领域

本实用新型涉及用于限制过电流而不切断电路的紧急保护电路装置，特别是抑制接地故障电流的一种自动跟踪消弧装置。

背景技术

3-66KV的配电网，一直是以架空线为主的放射型结构，特点是线路长、负荷重，为提高供电的不间断性，通常采用中性点不接地的运行方式，该方式运行发生单相接地(占故障率的80％)时，规程中规定继续运行的时间不得超过2小时。因为电流将在单相接地故障点形成电弧，电弧很可能会烧坏设备，或引起两相甚至三相短路。为此，电力工业部颁发的DL/T620-1997规定，超过下列数值又需要在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地：(1)3-10KV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35KV、66KV单相接地故障电流大于10A；(2)3-10KV电缆构成的系统单相接地故障电流大于30A。消弧线圈有两个作用：一是尽量减小接地故障电流；二是减缓电弧熄灭瞬间故障点恢复电压的上升速度。由于消弧线圈的电感电流可以有效的补偿电网的对地电容电流，当调节很好时，电弧大多能自己熄灭。

正常运行中测量并计算出系统接地电容电流是自动跟踪消弧装置自动调节的关键，因此首先要快速准确测量出当前系统实时对地电容。

目前常用的方法有位移电压曲线法、变频信号注入法。位移电压曲线法是系统中性点经消弧线圈L、阻尼电阻R接地，正常运行状态下的零序等效电路如图3所示，图3中Uun为中性点未拉入消弧线圈时电网的不对称电压，3C为三相线的对地电容。它的优点是正常状态下仅需检测系统电容电流，消弧线圈工作在远离谐振点处，在单相接地瞬间至调节到全补偿状态，无需串并电阻，可以定量地调节消弧线圈的脱谐度。但这种测量需要在正常运行时进行消弧线圈的操作，使得消弧线圈的动作次数频繁，使用寿命降低；响应时间较长，实时性差；一般采用中性点位移电压Uo变化来启动调档测量，但中性点位移电压Uo变化多数情况下不是电容电流变化引起的，因此经常发生不必要的调档操作。

图4为变频信号注入法的等效电路，变频信号注入法是在电压互感器的低压端注入变频信号，通过改变注入信号的频率，找出系统的谐振频率f0，而不需对消弧线圈进行试探性调整。不需对消弧线圈的任何参数进行测量，而且把测量回路从高压侧移到低压侧，更加安全方便。但这种方法调节精度完全取决于变频信号源的精度，满足要求的信号源实际上很难做出。而且，电压信号中包含有高于被测信号几倍的噪声信号，必须考虑滤掉噪声信号，而线圈等感性设备在不同频率下参数变化较大，真正实现起来比较困难，目前国内外还没有厂家采用这种原理。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种不受系统电网干扰、测量精度高的自动跟踪消弧装置。

为此，本实用新型采用的技术方案如下，采用一个主控制装置，将采集到的信号进行比较判别，并发出控制指令调整消弧线圈电感值的主控装置，用于对系统进行采样，并将采样信号送入主控装置的电压互感器及电流互感器，接在系统中性点与地之间的可调电感值的消弧线圈，与已有技术不同的是，采用一个与系统工频具有倍频关系的信号源通过注入变压器接在消弧线圈两端。

由以上方案可见，本实用新型采用与系统工频具有倍频关系的具有固定频率的信号注入系统，因而不受系统电网的干扰，而且测量精度高达毫安级，主控装置可对消弧线圈进行自动调整，消弧效果非常好。

附图说明

图1是本实用新型的等效原理图；

图2是实施例的电原理图；

图3是已有位移电压曲线法的零序等效电路；

图4是已有变频信号注入法的等效电路。

以下结合实施例及图1、图2对本实用新型作进一步说明。

实施方式

参见图1，在电压互感器的低压端注入一个固定频率的信号fo，使fo满足：

fo＝kf    其中：

f为系统工频，通常为50Hz；

系数k为分数或整数，使fo在15-300Hz之间。

图1中IS为信号源，I_L0、I_C0为通过消弧线圈L、系统对地电容3C的信号电流。

当50Hz工频系统全补偿时，I_L＝I_C，即X_L＝X_C，感抗和容抗分别为：

X_L＝ωL； $X_C=\frac{1}{3\mathrm{\ωC}}$

而对输入频率fo，感抗和容抗分别为：

X_LO＝ω_oL＝kX_L； $X_{\mathrm{CO}}=\frac{1}{3{\mathrm{\ω}}_{o}C}=\frac{X_C}{k}$

因此可在fo频率作用时，实时测量X_L0及X_C0，并调节X_L0＝k²X_C0，就能满足f频率作用时的全补偿要求。即可以用fo频率下所测电流进行调谐，调节消弧线圈使k²I_L0＝I_C0，则此L与3C在50Hz工频下为全补偿。

脱谐度υ：

$\mathrm{\υ}=\frac{I_C-I_L}{I_C}=1-\frac{X_C}{X_L}=1-\frac{k^2{X}_{\mathrm{CO}}}{X_{\mathrm{LO}}}=1-\frac{k^2{I}_{\mathrm{LO}}}{I_{\mathrm{CO}}}$

残流Ig：

$I_C-I_L=\frac{U_{\mathrm{\φ}}}{k{U}_{\mathrm{\φO}}}(I_{\mathrm{CO}}-k^2{I}_{\mathrm{LO}})$

只需根据I_C0和k²I_L0的差值以及消弧线圈的级差来调整即可。

参见图2，对于系统没有中性点时，采用一只Z形变压器QZB，将其引出的中性点与地之间接一只设有二次调节绕组的消弧线圈L，电流互感器TA1、TA2、电压互感器VT2将信号传向主控装置DSP。信号源Is产生频率为25Hz的信号，通过注入压器VT1接在消弧线圈L两端。

作为其他的实施方式，信号源Is产生信号的固定频率可以在15-300Hz的范围内选择，可以根据系统的具体情况确定，以受干扰最小为佳。

Claims (3)

1、自动跟踪消弧装置，包括

将采集到的信号进行比较判别并发出控制指令调整消弧线圈电感值的主控装置；

接在系统中性点与地之间的消弧线圈；

用于对系统进行采样，并将采样信号送入主控装置的电压互感器及电流互感器；

其特征在于：

有一个与系统工频具有倍频关系的信号源通过注入变压器接在消弧线圈两端。

2、根据权利要求1所述的自动跟踪消弧装置，其特征在于：

所述信号源发出信号频率的取值范围在15Hz-300Hz之间。

3、根据权利要求根据权利要求1或2所述的自动消弧装置，其特征在于：

所述消弧线圈通过Z形变压器引出的中性点与系统相连。

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