一種并聯(lián)電抗器智能投切裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到涉及一種并聯(lián)電抗器智能投切裝置，特別適用于35kV等并聯(lián)電抗 器的智能投切。
【背景技術(shù)】
[0002] 35kV并聯(lián)電抗器在電力系統(tǒng)中主要用于無(wú)功補(bǔ)償，當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功發(fā)生變化時(shí)需要及 時(shí)對(duì)這些電抗器進(jìn)行投切。近年來(lái)，在投切并聯(lián)電抗器時(shí)發(fā)生了多起由于操作過(guò)電壓引起 的事故，這些事故輕則引起過(guò)電壓保護(hù)裝置動(dòng)作（如避雷器等），嚴(yán)重的將造成設(shè)備燒毀， 甚至爆炸。空母線投切并聯(lián)電抗器時(shí)的線路側(cè)操作過(guò)電壓甚至?xí)鹚儞p毀，主變出口 短路等故障。35kV并聯(lián)電抗器投切過(guò)電壓的問(wèn)題嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和電站運(yùn) 維人員的人身安全。
[0003] 對(duì)并聯(lián)電抗器投切過(guò)電壓產(chǎn)生機(jī)理，已經(jīng)有很多非常成熟的研宄成果。目前認(rèn)為 并聯(lián)電抗器投切過(guò)電壓的產(chǎn)生主要有以下幾個(gè)原因：（1)截流過(guò)電壓。當(dāng)斷路器在開斷電 感性小電流時(shí)，由于電弧不穩(wěn)定，在電流過(guò)零前會(huì)出現(xiàn)電流截?cái)喱F(xiàn)象。并聯(lián)電抗器投切等效 回路以電容、電感為主，這種回路電壓電流不能突變，截流必然引起強(qiáng)烈的電磁振蕩，造成 過(guò)電壓。（2)復(fù)燃過(guò)電壓。斷路器開斷過(guò)程中如果斷口間恢復(fù)電壓上升率大于絕緣恢復(fù)速 度，恢復(fù)電壓會(huì)將斷口擊穿產(chǎn)生復(fù)燃過(guò)電壓。復(fù)燃發(fā)生后，斷路器斷口間出現(xiàn)高頻電流，高 頻電流過(guò)零時(shí)，斷口再次熄弧，熄弧后由于斷口開距不夠，仍將出現(xiàn)復(fù)燃。由于電壓級(jí)升效 應(yīng)，斷口重復(fù)"開斷-復(fù)燃"這一過(guò)程，直到斷口間的絕緣距離足夠大時(shí)，電弧熄滅。經(jīng)統(tǒng)計(jì)， 單次開斷中復(fù)燃次數(shù)最高達(dá)128次，三相復(fù)燃過(guò)程持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)5ms，后復(fù)燃相瞬態(tài)恢復(fù) 電壓上升率可高達(dá)13kV/y s，無(wú)保護(hù)情況下相間過(guò)電壓可超過(guò)8. Opu，相對(duì)地過(guò)電壓均可 超過(guò)4. Opu，嚴(yán)重威脅設(shè)備安全。
[0004]目前常用的并聯(lián)電抗器操作過(guò)電壓抑制措施主要是在線路中安裝氧化鋅避雷器 和RC阻容吸收裝置，這些裝置實(shí)施復(fù)雜、成本高，且不足以有效治理并聯(lián)電抗器投切過(guò)電 壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種并聯(lián)電抗器智能投切裝置，通過(guò) 引入深度濾波器進(jìn)行高壓并聯(lián)電容器的智能投切，以實(shí)現(xiàn)35kV等高壓設(shè)備的無(wú)功補(bǔ)償設(shè) 備的智能投切。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為：一種并聯(lián)電抗器智能投切裝置，由 IGBT組、電流互感器、控制器、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、深度濾波器和觸發(fā)板組成，其中IGBT組包括A 相IGBT、B相IGBT和C相IGBT，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括光電轉(zhuǎn)換器和傳輸光纖，其主要功能是 實(shí)現(xiàn)控制器和IGBT組觸發(fā)板之間的電信號(hào)進(jìn)行光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并將光信號(hào)通過(guò)光纖傳 輸；觸發(fā)板與每個(gè)IGBT的控制極相連，用以輸出觸發(fā)IGBT組所需的觸發(fā)信號(hào)，電流互感器 檢測(cè)A相、B相和C相的相電流，輸出表征A相、B相和C相相電流的電壓信號(hào)，三相電壓信 號(hào)經(jīng)過(guò)深度濾波器后與控制器相連，其中深度濾波器包括低通濾波電路、電壓比較電路和 光耦隔離電路；電流互感器的另一端連接相應(yīng)的電抗器，控制器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與觸發(fā) 板相連，通過(guò)執(zhí)行上位機(jī)發(fā)出的指令，發(fā)送觸發(fā)信號(hào)給IGBT組的觸發(fā)板，使得與其并聯(lián)的 接觸器得以實(shí)現(xiàn)電流智能投切的效果；所述并聯(lián)電抗器投切裝置在投切時(shí)，首先通過(guò)控制 器對(duì)于IGBT組的觸發(fā)極施加正向電壓，使得IGBT組導(dǎo)通，并聯(lián)電抗器正常運(yùn)行，當(dāng)控制器 接收到上位機(jī)發(fā)出的分閘指令后，控制器檢測(cè)深度濾波器傳輸過(guò)來(lái)的電壓過(guò)零信號(hào)，即系 統(tǒng)中的電流過(guò)零信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)某一相電流過(guò)零時(shí)，便停止對(duì)相應(yīng)的IGBT的觸發(fā)極施加正向 電壓，則IGBT斷開，實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)電抗器的切斷。
[0007] 所述深度濾波器中B相和A相之間電壓的低通濾波電路的幅頻特性、相頻特性和 截止頻率為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種并聯(lián)電抗器智能投切裝置，其特征在于：由IGBT組、電流互感器、控制器、光電 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、深度濾波器和觸發(fā)板組成，其中IGBT組包括A相IGBT、B相IGBT和C相IGBT， 光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括光電轉(zhuǎn)換器和傳輸光纖，其主要功能是實(shí)現(xiàn)控制器和IGBT組觸發(fā)板之 間的電信號(hào)進(jìn)行光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并將光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸；觸發(fā)板與每個(gè)IGBT的控制極 相連，用以輸出觸發(fā)IGBT組所需的觸發(fā)信號(hào)，電流互感器檢測(cè)A相、B相和C相的相電流， 輸出表征A相、B相和C相相電流的電壓信號(hào)，三相電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)深度濾波器后與控制器相 連，其中深度濾波器包括低通濾波電路、電壓比較電路和光耦隔離電路；電流互感器的另一 端連接相應(yīng)的電抗器，控制器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與觸發(fā)板相連，通過(guò)執(zhí)行上位機(jī)發(fā)出的指 令，發(fā)送觸發(fā)信號(hào)給IGBT組的觸發(fā)板，使得與其并聯(lián)的接觸器得以實(shí)現(xiàn)電流過(guò)零切斷的效 果；所述并聯(lián)電抗器投切裝置在投切時(shí)，首先通過(guò)控制器對(duì)于IGBT組的觸發(fā)極施加正向電 壓，使得IGBT組導(dǎo)通，并聯(lián)電抗器正常運(yùn)行，當(dāng)控制器接收到上位機(jī)發(fā)出的分閘指令后，控 制器檢測(cè)深度濾波器傳輸過(guò)來(lái)的電壓過(guò)零信號(hào)，即系統(tǒng)中的電流過(guò)零信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)某一相 電流過(guò)零時(shí)，便停止對(duì)相應(yīng)的IGBT的觸發(fā)極施加正向電壓，則IGBT斷開，實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)電抗 器的切斷。 所述深度濾波器中B相和A相之間電壓的低通濾波電路的幅頻特性、相頻特性和截止 頻率為：
其中，RdP R2代表分壓電阻；C代表濾波電容；uBA'代表濾波后的電壓信號(hào)，|Η(ω) I、 Φ (ω)和f。分別代表濾波器的幅頻特性，相頻特性和截止頻率，ω為頻域特性中的頻率坐 標(biāo)。 電壓信號(hào)Uba'經(jīng)過(guò)電壓比較器，要滿足以下輸入電壓條件：
其中，V。代表電壓比較器的電源電壓；U ΒΑρ_ρ代表電壓Uba的峰峰值；U dW代表初始相電 壓表和fH分別代表所設(shè)定的下限頻率和上限頻率；λ = 1. 5~2代表安全系數(shù)，最優(yōu)值 為 L 78。 所述深度濾波器中A相和C相之間電壓的低通濾波電路的幅頻特性、相頻特性和截止 頻率為：
其中，RdP R2代表分壓電阻；C代表濾波電容；uBA'代表濾波后的電壓信號(hào)，|Η(ω) I、 Φ (ω)和f。分別代表濾波器的幅頻特性，相頻特性和截止頻率，ω為頻域特性中的頻率坐 標(biāo)。 電壓信號(hào)Uca'經(jīng)過(guò)電壓比較器，要滿足以下輸入電壓條件：
其中，V。代表電壓比較器的電源電壓；u CAp_p代表電壓u CA的峰峰值；u dW代表初始相電 壓表和fH分別代表所設(shè)定的下限頻率和上限頻率；λ = 1. 5~2代表安全系數(shù)，最優(yōu)值 為 L 65。 所述深度濾波器中C相和B相之間電壓的低通濾波電路的幅頻特性、相頻特性和截止 頻率為：
其中，RdP R2代表分壓電阻；C代表濾波電容；ura'代表濾波后的電壓信號(hào)，|Η(ω) I、 Φ (ω)和&。分別代表濾波器的幅頻特性，相頻特性和截止頻率，ω為頻域特性中的頻率坐 標(biāo)。 電壓信號(hào)Uffl'經(jīng)過(guò)電壓比較器，要滿足以下輸入電壓條件：
其中，V。代表電壓比較器的電源電壓；U 表電壓U 的峰峰值；U dW代表初始相電 壓表和fH分別代表所設(shè)定的下限頻率和上限頻率；λ = 1. 5~2代表安全系數(shù)，最優(yōu)值 為 L 96。
【專利摘要】一種并聯(lián)電抗器智能投切裝置，由IGBT組、電流互感器、控制器、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、深度濾波器和觸發(fā)板組成，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括光電轉(zhuǎn)換器和傳輸光纖，其主要功能是實(shí)現(xiàn)控制器和IGBT組觸發(fā)板之間的電信號(hào)進(jìn)行光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并將光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸；觸發(fā)板與每個(gè)IGBT的控制極相連，用以輸出觸發(fā)IGBT組所需的觸發(fā)信號(hào)，電流互感器檢測(cè)A相、B相和C相的相電流，輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，三相電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)深度濾波器后與控制器相連，電流互感器的另一端連接相應(yīng)的電抗器，控制器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與觸發(fā)板相連，通過(guò)執(zhí)行上位機(jī)發(fā)出的指令，發(fā)送觸發(fā)信號(hào)給IGBT組的觸發(fā)板，使得與其并聯(lián)的接觸器得以實(shí)現(xiàn)電流過(guò)零切斷的效果。
【IPC分類】H02J3-18
【公開號(hào)】CN104682403
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510063999
【發(fā)明人】呂春美, 湯珂奇, 岳平, 楊成鋼, 趙漢鷹, 閆東, 宋艷
【申請(qǐng)人】呂春美
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日