專利名稱：組合式自動跟蹤消弧補償及選線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動跟蹤消弧補償及選線裝置，具體是一種高可靠性的組合式自動跟蹤消弧補償及選線裝置。用于電氣技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外各種型式的消弧線圈中，調(diào)容式消弧線圈由于其補償電流需要靠二次設(shè)備進行維持，并且電容器在單相接地故障發(fā)生時存在很大的沖擊，可靠性低需要經(jīng)常維護?？煽毓杩刂频母叨搪纷杩故?相控式)消弧線圈裝置可控硅部分流過上千安培的大電流，發(fā)熱嚴重，可靠性低，并且存在較大的諧波，在實際應用中還可能出現(xiàn)諧波諧振過電壓。還有其他類型的消弧線圈通過改變消弧線圈鐵芯的磁阻實現(xiàn)消弧線圈電感電流的調(diào)節(jié)，由于原理上存在噪聲大反應慢和可靠性低等特點基本上已被淘汰。比較起來只有調(diào)匝式可靠性最高，但由于調(diào)匝式消弧線圈的可調(diào)檔位數(shù)量受到有載開關(guān)制造成本和級電壓等因素的限制，調(diào)匝式消弧線圈提供的補償電流就會有較大的級差，在大容量系統(tǒng)中難以滿足將接地殘流控制在5A以內(nèi)的要求，對調(diào)匝式消弧線圈的實際應用帶來很大的局限。另外，傳統(tǒng)的調(diào)匝式消弧線圈裝置阻尼電阻一般都安置在消弧線圈尾端和消弧線圈串聯(lián)，由于是在一次回路，對系統(tǒng)而言存在安全隱患。
檢索引證情況在《電網(wǎng)技術(shù)》(Power System Technology)2000年7(第24卷第7期)相關(guān)文獻題為“高短路阻抗變壓器式自動快速消弧系統(tǒng)--配電網(wǎng)中性點新型接地方式的實現(xiàn)”，文中指出“該消弧線圈是一種新型的變壓器式可控電抗器，其一、二次繞組間的短路漏抗很大(達100％，或更大)，二次繞組用晶閘管短路。通過調(diào)節(jié)晶閘管的導通角來調(diào)節(jié)二次繞組的短路電流，從而實現(xiàn)電抗值的可控調(diào)節(jié)”，并且“整套裝置中設(shè)置特殊的濾波電路，用以吸收晶閘管通斷時產(chǎn)生的諧波，使電抗器產(chǎn)生工頻電流?！?，系統(tǒng)單相接地故障發(fā)生時，“5ms即可投入(或退出)補償電流，故障電流在60ms內(nèi)即可降到很小的殘流值”。，該消弧線圈是解決消弧線圈補償電流的連續(xù)調(diào)節(jié)問題和快速補償問題，以彌補其他類型的消弧線圈的不足。該系統(tǒng)特點如下由于消弧線圈全部補償電流依靠可控硅調(diào)節(jié)，可控硅通過電流一般都有上千安培，受可控硅導通壓降的作用可控硅產(chǎn)生大量熱量，可控硅運行可靠性受到很大影響；裝置中所用到的濾波電路(濾波器)成本較高，調(diào)試困難，容易發(fā)生諧振過電壓，運行可靠性不高；單相接地故障發(fā)生時，需要60ms時間才能將殘流降低到很小，對于占單相接地故障的大多數(shù)瞬時性故障幾乎沒有效果，補償電流需要控制電路維持，可靠性不高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有消弧線圈裝置技術(shù)的不足，提供一種組合式自動跟蹤消弧補償及選線裝置，是一種高可靠性的帶二次繞組的調(diào)匝式消弧線圈裝置，消弧線圈補償電流可以連續(xù)調(diào)節(jié)，克服了傳統(tǒng)消弧線圈只能做到分級調(diào)節(jié)的缺陷，同時計算機可以任意控制串聯(lián)在二次側(cè)補償電抗器回路的可控硅導通角，從而解決調(diào)匝式消弧線圈裝置不能夠連續(xù)調(diào)節(jié)的問題，在單相接地發(fā)生時系統(tǒng)能夠迅速消除故障。其中將阻尼電阻并聯(lián)在二次側(cè)，可以消除系統(tǒng)可能出現(xiàn)的諧振過電壓，在單相接地故障發(fā)生時還可以通過該電阻提供的短時有功電流進行選線。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括Z型接地變壓器B、帶二次繞組的調(diào)匝式消弧線圈L1、補償電抗器L2、阻尼電阻R、可控硅K1和K2、零序電流互感器CT、單相電壓互感器PT、避雷器MOA、隔離刀閘開關(guān)G、各出線零序電流互感器CT1-CT48以及微機測控裝置XHK。其連接關(guān)系為Z型接地變壓器B連接到母線，其中性點經(jīng)單相隔離開關(guān)G，連接到帶二次繞組的消弧線圈L1一端，帶二次繞組的消弧線圈L1另一端連接到地，中性點同時接有避雷器MOA和單相電壓互感器PT，消弧線圈L1二次繞組兩端分別并聯(lián)了一個提供微調(diào)電感電流的補償電抗器支路和阻尼電阻支路，其中補償電抗器支路由電抗器L2可控硅K1串聯(lián)組成，阻尼電阻支路由阻尼電阻R和可控硅K2串聯(lián)組成，系統(tǒng)各條出線裝設(shè)穿心連接的零序電流互感器CT1-CT48。系統(tǒng)中采樣信號和控制信號進入一個由PC104工控機為內(nèi)核的微機測控裝置XHK，XHK為消弧線圈控制器的代號。
本發(fā)明中接地變壓器B用來產(chǎn)生中性點，單相隔離開關(guān)G控制消弧線圈L1的投切，避雷器MOA用來限制中性點過電壓，單相電壓互感器PT將中性點電壓信號送入微機測控裝置XHK，消弧線圈L1在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時提供電感電流補償系統(tǒng)對地電容電流，補償?shù)碾姼须娏饔蓛刹糠纸M成，其中粗調(diào)電流由改變消弧線圈一次側(cè)的線圈匝數(shù)提供，微調(diào)電流由消弧線圈二次側(cè)并聯(lián)的補償電抗器L2通過改變可控硅K1的導通角提供，這樣通過可以連續(xù)改變可控硅K1的導通角實現(xiàn)在調(diào)匝式消弧線圈的級差范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，從而使得整個消弧線圈裝置在全范圍內(nèi)做到連續(xù)可調(diào)，不但擁有了調(diào)匝式消弧線圈可靠性高的優(yōu)點，而且克服了調(diào)匝式消弧線圈調(diào)節(jié)范圍小不能連續(xù)調(diào)節(jié)的缺點。阻尼電阻R用來限制系統(tǒng)在正常運行時的串聯(lián)諧振過電壓，通過可控硅K2進行投切，系統(tǒng)單相接地故障發(fā)生時，可控硅K2關(guān)斷，保護阻尼電阻，另外可以利用控制可控硅K2的瞬間導通消除單相接地故障消失后可能出現(xiàn)的諧振以及進行接地選線。其中零序電流互感器CT1～CT48完成1～48路線路零序電流的采樣，該信號送入微機測控裝置XHK進行接地選線。
本發(fā)明克服了傳統(tǒng)調(diào)匝式消弧線圈補償?shù)碾姼须娏鞣旨壵{(diào)整的缺點，又區(qū)別于可控硅控制高短路阻抗式消弧線圈裝置，后者結(jié)構(gòu)復雜可靠性低并且諧波電流較大，需要專門的濾波裝置。本發(fā)明主電流靠有載開關(guān)控制檔位提供，可靠性高，可控硅只是在檔位級差電流范圍控制，微調(diào)電流和全電流相比只占較少份額，由于可控硅工作電流小，因此相比其他可控硅控制的裝置而言可控硅可靠性很高，無需濾波就可以滿足實際應用，具有極高的應用價值。
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2為消弧線圈原理圖具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括Z型接地變壓器B、帶二次繞組的調(diào)匝式消弧線圈L1、補償電抗器L2、阻尼電阻R、可控硅K1和K2、零序電流互感器CT、單相電壓互感器PT、避雷器MOA、隔離刀閘開關(guān)G、各出線零序電流互感器CT1-CT48以及微機測控裝置XHK。其連接關(guān)系為Z型接地變壓器B連接到母線，其中性點經(jīng)單相隔離開關(guān)G連接到消弧線圈L1一端，消弧線圈L1另一端連接到地，中性點同時接有避雷器MOA和單相電壓互感器PT，消弧線圈L1二次繞組兩端分別并聯(lián)了一個提供微調(diào)電感電流的補償電抗器支路和阻尼電阻支路，其中補償電抗器支路由補償電抗器L2、可控硅K1串聯(lián)組成，阻尼電阻支路由阻尼電阻R和可控硅K2串聯(lián)組成，系統(tǒng)各條出線裝設(shè)穿心連接的零序電流互感器CT1-CT48，系統(tǒng)中電壓互感器和電流互感器輸出信號進入控制器XHK進行放大和AD轉(zhuǎn)換，控制器XHK根據(jù)計算結(jié)果輸出可控硅控制信號和消弧線圈調(diào)檔信號。
本發(fā)明裝置的補償電流由兩部分組成，其中有載開關(guān)切換消弧線圈檔位提供粗調(diào)補償電流，控制可控硅K2的導通角從0到180°變化使得補償電抗器L2提供連續(xù)可調(diào)的微調(diào)電流，這樣補償電流在全范圍內(nèi)可以連續(xù)變化，能夠更好地對電容電流進行補償。
根據(jù)可控硅控制電感回路的計算，得到補償電流公式(歸一化)I1(α):=2π·(π-α+12·sin(2·α))]]>在可控硅導通角從0到180°變化時，得到的電感電流可以連續(xù)變化，其變化范圍彌補了有載開關(guān)調(diào)檔時的級差電流，使得整個裝置在全范圍連續(xù)可調(diào)。
本發(fā)明在電網(wǎng)中運行采用預補償方式，由于消弧線圈二次側(cè)并聯(lián)有可控的阻尼電阻，因此可消除由于串聯(lián)諧振帶來的過電壓。在單相接地發(fā)生時，阻尼電阻被控制可控硅關(guān)斷，保護了阻尼電阻，同時控制該可控硅短時導通，阻尼電阻短時投入，系統(tǒng)利用該阻尼電阻進行接地選線和消除單相接地消失引起的諧振。
本發(fā)明結(jié)合調(diào)匝式消弧線圈分級可調(diào)可靠性高的優(yōu)點進行消弧線圈補償電流粗調(diào)，利用可控硅導通角的改變實現(xiàn)消弧線圈的補償電流的微調(diào)，這樣由于大部分電流都是通過改變消弧線圈匝數(shù)獲得，因此消弧線圈補償電流波形很好，諧波成分極小，可以不需要設(shè)置濾波器，極大地減少了裝置中的安全隱患，避免了濾波器可能出現(xiàn)的諧波諧振。另外由于本發(fā)明中可控硅只是對消弧線圈補償電流進行微調(diào)，可控硅中流過的電流相比高短路阻抗變壓器式自動快速消弧系統(tǒng)中全部補償電流都是靠可控硅(晶閘管)調(diào)節(jié)的方式小得多，因此對可控硅通流能力和散熱要求小得多，不需要風扇散熱，可靠性得到極大提高。本發(fā)明中阻尼電阻連接在消弧線圈的二次側(cè)，對系統(tǒng)而言不會造成安全隱患。由于本發(fā)明中阻尼電阻的存在，消弧線圈就可以采取預補償?shù)恼{(diào)節(jié)方式，預先將消弧線圈調(diào)節(jié)到最好的補償位置，系統(tǒng)單項接地故障發(fā)生時，本發(fā)明的消弧線圈裝置可以在沒有任何延時的情況下進行快速補償，解決了補償?shù)目焖賳栴}，另外如果控制裝置發(fā)生故障，本發(fā)明消弧線圈裝置仍然可以提供大部分補償電流，只是微調(diào)電流部分受到影響，高短路阻抗變壓器式自動快速消弧系統(tǒng)如果出現(xiàn)控制器故障，全部補償電流都不能提供，系統(tǒng)單相接地故障發(fā)生時將對系統(tǒng)帶來災難性后果。
權(quán)利要求
1.一種組合式自動跟蹤消弧補償及選線裝置，包括Z型接地變壓器B、帶二次繞組的調(diào)匝式消弧線圈L1、零序電流互感器CT、單相電壓互感器PT、避雷器MOA、隔離刀閘開關(guān)G、各出線零序電流互感器CT1-CT48以及控制器XHK，其特征在于，還包括補償電抗器L2，可控硅K1，阻尼電阻R和可控硅K2，Z型接地變壓器B連接到母線，其中性點經(jīng)單相隔離開關(guān)G連接到消弧線圈L1一端，消弧線圈L1另一端連接到地，中性點同時接有避雷器MOA和單相電壓互感器PT，消弧線圈L1二次繞組兩端分別并聯(lián)了一個提供微調(diào)電感電流的補償電抗器支路和阻尼電阻支路，其中補償電抗器支路由補償電抗器L2、可控硅K1串聯(lián)組成，阻尼電阻支路由阻尼電阻R和可控硅K2串聯(lián)組成，零序電流互感器CT1-CT48穿心連接在系統(tǒng)各條出線，各零序電流互感器和單相電壓互感器輸出信號進入控制器XHK的放大器和AD轉(zhuǎn)換電路采樣，控制器XHK輸出可控硅觸發(fā)信號控制可控硅K1和K2的觸發(fā)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式自動跟蹤消弧補償及選線裝置，其特征是，其補償電流由兩部分組成，其中改變帶二次繞組的調(diào)匝式消弧線圈L1的匝數(shù)提供粗調(diào)補償電流，控制可控硅K2的導通角從0到180°變化使補償電抗器L2提供連續(xù)可調(diào)的微調(diào)電流，消弧線圈檔位和可控硅K2導通角通過以PC104工控機為內(nèi)核的微機測控裝置XHK控制。
全文摘要
一種用于電氣技術(shù)領(lǐng)域的組合式自動跟蹤消弧補償及選線裝置，Z型接地變壓器B連接到母線，其中性點經(jīng)單相隔離開關(guān)G連接到消弧線圈L1一端，消弧線圈L1另一端連接到地，中性點同時接有避雷器MOA和單相電壓互感器PT，消弧線圈L1二次繞組兩端分別并聯(lián)了一個提供微調(diào)電感電流的補償電抗器支路和阻尼電阻支路，其中補償電抗器支路由補償電抗器L2、可控硅K1串聯(lián)組成，阻尼電阻支路由阻尼電阻R和可控硅K2串聯(lián)組成，零序電流互感器CT1－CT48穿心連接在系統(tǒng)各條出線，系統(tǒng)中采樣信號和控制信號接入控制器。本發(fā)明可靠性高，微調(diào)電流和全電流相比只占較少份額，無需濾波就可以滿足實際應用，具有極高的應用價值。
文檔編號H02H9/00GK1588741SQ200410052620
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月8日
發(fā)明者王建忠, 李鋒, 楊小強 申請人:上海思源電氣股份有限公司