CN2777723Y - 工频消谐器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工频消谐器，包括模拟量采集卡和开关卡，电压互感器的一次侧接在母线与地之间，电压互感器的二次侧星型绕组一端接地，另一端串联消谐电阻，消谐电阻和双向可控硅串联后与地相连，双向可控硅的栅极顺序串联限流电阻、限流电阻与开关卡上的开关相连，开关连接直流电源的正极，直流电源的负极直接接地；在电压互感器二次侧星型绕组两端又连接降压变压器的高压绕组，降压变压器的低压绕组连接模拟量采集卡的输入端。本实用新型具有结构简单、安装方便、通用性强、全自动化运行的特点。

Description

工频消谐器

技术领域

本实用新型涉及一种能够消除中性点接地变电站母线上铁磁谐振的装置，特别涉及一种工频消谐器。

背景技术

在电力系统中性点接地变电站中，当操作断路器形成空母线时，或在此基础上操作隔离刀闸时，系统电压、断路器的断口电容和系统对地电容、母线电磁式电压互感器(PT)组成一串联谐振回路。因为PT为非线性电感，该回路可存在多个稳定的工作点。其中只有一个工作点为正常工频稳态工作点，其它均为谐振点。前述断路器或刀闸操作可导致该回路工作在谐振状态，以工频铁磁谐振居多。

截至目前没有基于严格理论的工频消谐器，通常采用以下消谐方法：

1.错误认为谐振电压为零序，在PT二次侧开口三角形两端接入消谐电阻来消谐，消谐失败。其后果是高幅值的谐振电压和电流损毁变电站内设备如PT、避雷器等。

2.估计将可能发生铁磁谐振时，首先切除PT及相关的二次设备，然后操作断路器或刀闸。采取以上方式后，尽管可避免发生铁磁谐振，但存在两大缺点：(1)打乱了正常的操作步骤；(2)有关仪表从PT二次取电压信号，因而指示母线电压为零，但实际上母线电压仍相当高，故有触电危险。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种工频消谐器，它能够有效消除中性点接地变电站母线上的工频铁磁谐振。具有结构简单、安装方便、通用性强、全自动化运行的特点。

本实用新型的技术方案是这样解决的：一种工频消谐器，包括模拟量采集卡和开关卡，电压互感器的一次侧接在母线与地之间，电压互感器的二次侧星型绕组一端接地，另一端串联消谐电阻，消谐电阻和双向可控硅串联后与地相连，双向可控硅的栅极顺序串联限流电阻、限流电阻与开关卡上的开关相连，开关连接直流电源的正极，直流电源的负极直接接地；在电压互感器二次侧星型绕组两端又连接降压变压器的高压绕组，降压变压器的低压绕组连接模拟量采集卡的输入端。

本实用新型通过在电压互感器二次回路串联电阻和可控硅，既可以有效消除电网中的工频铁磁谐振，消谐结束后也不会再次激发谐振，而且正常工作时也不会给电压互感器增加负荷。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

图2本实用新型的结构原理图。

具体实施方式

附图时本实用新型的具体实施例；

下面结合附图对本实用新型的内容作进一步详细说明：

本实用新型包括模拟量采集卡10和开关卡11，电压互感器3的一次侧接在母线与地之间，电压互感器3的二次侧星型绕组一端接地，另一端串联消谐电阻4，消谐电阻4和双向可控硅5串联后与地相连，双向可控硅5的栅极顺序串联限流电阻9、限流电阻9与开关卡11上的开关8相连，开关8连接直流电源7的正极，直流电源7的负极直接接地；在电压互感器3二次侧星型绕组两端又连接降压变压器6的高压绕组，降压变压器6的低压绕组连接模拟量采集卡10的输入端。

参照图1所示，消谐器由两个单元组成，即监测控制单元DCU 1、可控硅电阻单元TRU 2。消谐器连接在电压互感器3二次侧。

在可控硅电阻单元TRU 2中，一个消谐电阻4与一个双向可控硅5串联成一条支路，数条这样的支路并联在电压互感器3二次侧星型绕组两端，构成主要消谐部分。降压变压器6也并联在星型绕组两端，它将电压互感器3二次电压降低后输出至模拟量采集卡10。直流电源7为双向可控硅5提供导通电流。

监测控制单元DCU 1基于PC机(或单片机)，在其扩展槽中插有模拟量采集卡10和开关卡11。DCU 1有两个功能，一是监测降压变压器6的输出电压变化，即监测母线电压的变化；二是控制双向可控硅5的状态。

当电压互感器3二次电压变化大于设定的数值，即一次系统中发生断路器或隔离导闸操作时，消谐器被触发。

工频消谐器的工作过程如下：电压互感器3二次侧电压经降压后进入模拟量采集卡10，监测控制单元DCU 1连续监视该电压。如该电压不发生变化，开关卡11发出的信号维持在低电平，双向可控硅5处于截止状态，因而与双向可控硅5串联的消谐电阻4事实上没有接入电压互感器3二次回路。监测控制单元DCU 1一旦监测到电压互感器3二次电压的变化在一定幅度以上，立即命令开关卡11发出高电平信号到双向可控硅5的栅极，使所有的双向可控硅5导通。结果，在电压互感器3二次侧的星形端同时并入所有消谐电阻4，以抑制铁磁谐振。开关卡11发出的高电平信号维持五个周波后，第一个可控硅的栅极信号由高电平变为低电平，该可控硅截止，因而与之相串联的消谐电阻被切除。再经五个周波，第二个可控硅截止，第二个电阻元件被切除。重复该过程直至所有消谐电阻4被切除。如此，消除了断路器或隔离刀闸操作所引起的铁磁谐振，在切除消谐电阻4时也不会再次激发谐振。

参照图2所示，本实用新型是简化的基本谐振电路。非线性电感L的工频励磁特性为：

                      U＝pI+q

式中：p、q为常数；U为L上电压的工频分量；I为L中电流的工频分量。之所以强调U和I为工频分量，是因为它们两者或其中之一通常含有谐波。R为回路等效阻尼电阻，如其阻值过大，阻尼不足，在条件具备时可发生工频铁磁谐振。因此，通过给R并联一适当电阻R₁减小回路电阻，增大阻尼，可阻止谐振发生。R₁阻值按下式选取：

$R//R_1<\frac{Z_c\sqrt{{\left({\mathrm{qZ}}_c\right)}^2-{\left(\mathrm{pE}\right)}^2}}{|Z_c-p|E}$

式中：Z_c＝1/2πfC，C为电容，f为电网频率；E为电源电势。R₁实际上由n个电阻R₂并联而成，即R₁＝R₂/n。R₂阻值大小通过模拟确定，以保证退出该元件时不会再次激发谐振。

正常工作时，双向可控硅5截止，消谐电阻4不接入。消除工频铁磁谐振时，所有双向可控硅5同时导通，所有消谐电阻4同时接入；消谐结束后，每隔一定时间，一个可控硅截止，与之串联的电阻元件退出。重复该过程，直至所有电阻元件退出。双向可控硅5的栅极、直流电源7、开关8、限流电阻9组成可控硅控制回路。开关8的关闭或打开控制双向可控硅5的导通和截止，从而控制电阻元件4的投入和切除。

Claims (1)

1、一种工频消谐器，包括模拟量采集卡(10)和开关卡(11)，其特征在于，电压互感器(3)的一次侧接在母线与地之间，电压互感器(3)的二次侧星型绕组一端接地，另一端串联消谐电阻(4)，消谐电阻(4)和双向可控硅(5)串联后与地相连，双向可控硅(5)的栅极顺序串联限流电阻(9)、限流电阻(9)与开关卡(11)上的开关(8)相连，开关(8)连接直流电源(7)的正极，直流电源(7)的负极直接接地；在电压互感器(3)二次侧星型绕组两端又连接降压变压器(6)的高压绕组，降压变压器(6)的低压绕组连接模拟量采集卡(10)的输入端。

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