專利名稱：實(shí)時高精度補(bǔ)償消弧線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種電力設(shè)備，特別涉及一種在3～66kV中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中所使用的消弧線圈。
背景技術(shù)：
隨著電力線路長度的增加和電纜線路的加長，電網(wǎng)的對地電容電流值也越來越大，許多6～10kV電力系統(tǒng)的電容電流已達(dá)50A，66kV電力系統(tǒng)的電容電流則更大。由于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式較中性點(diǎn)直接接地方式的供電可靠性高，所以66kV及以下電力系統(tǒng)一直以中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式為主。當(dāng)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，故障點(diǎn)電弧可能不能有效熄弧，電弧即使能夠自動熄滅，也必須經(jīng)過較長的時間，這樣就有可能使故障擴(kuò)大成為斷線故障或永久性接地故障，甚至發(fā)展為相間短路的嚴(yán)重事故。瞬時單相接地故障不能自動消除，出現(xiàn)間歇性弧光接地過電壓，對系統(tǒng)中弱絕緣設(shè)備構(gòu)成威脅，易發(fā)生系統(tǒng)電纜放炮、開關(guān)絕緣子爆炸等事故，嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
在電力系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地能夠確保快速可靠熄弧。因而有關(guān)規(guī)程規(guī)定，當(dāng)電容電流大于一定值時，就要安裝消弧線圈，以防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，保證電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
目前國內(nèi)使用最多的是自動調(diào)匝式消弧線圈，但由于存在各檔位電感值相差過大，響應(yīng)速度慢，不能運(yùn)行在全補(bǔ)償點(diǎn)等缺點(diǎn)，所以消弧效果不夠理想。其后國內(nèi)先后開發(fā)出多種消弧線圈，旨在提高其調(diào)諧精度和響應(yīng)速度，主要有氣隙可調(diào)式、偏磁可調(diào)式、磁閥式、電感連續(xù)可調(diào)式、二次側(cè)調(diào)容式等。這些消弧線圈雖然在某些方面作了改進(jìn)提高，但同時也并存著一定的問題，如容量上的局限，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、有諧波和成本較高的問題，致使消弧線圈的熄弧能力依然有限。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠自動準(zhǔn)確檢測單相接地故障，電感值連續(xù)可調(diào)，響應(yīng)速度快，精度高，成本低的自動調(diào)節(jié)消弧線圈。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是實(shí)時高精度補(bǔ)償消弧線圈，它包括一個帶有多個抽頭、電抗值可調(diào)的主消弧線圈，一個或多個輔助消弧線圈，它們串接在3～66kV電力線路中性點(diǎn)與地之間；一個并連在所述主消弧線圈抽頭上的機(jī)械開關(guān)，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用它一次性調(diào)節(jié)所述主消弧線圈的電抗值在5％～30％過補(bǔ)償工作點(diǎn)處，并保持不變；一個或多個并連在所述輔助消弧線圈上的可控電子開關(guān)，它們通過其導(dǎo)通角的變化，調(diào)節(jié)所述輔助消弧線圈的電抗值變化；一個控制電路，它檢測所述3～66kV電力線路中性點(diǎn)電壓信號，當(dāng)電力線路發(fā)生單相接地故障時，所述控制電路實(shí)時調(diào)節(jié)所述可控電子開關(guān)的導(dǎo)通角，使電力線路中性點(diǎn)對地的總電抗值達(dá)到或接近全補(bǔ)償點(diǎn)處，快速可靠熄滅電弧；熄弧后或系統(tǒng)正常工作時，所述控制電路通過所述可控電子開關(guān)，調(diào)節(jié)所述輔助消弧線圈的電抗值為零或不超過中性點(diǎn)對地總電抗值的10％。
本實(shí)用新型實(shí)時高精度補(bǔ)償消弧線圈在華北電力大學(xué)(北京)的10kV物理模擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明達(dá)到了預(yù)期要求。在單相接地故障發(fā)生以后，可以通過迅速調(diào)節(jié)補(bǔ)償電感控制補(bǔ)償電流，可靠熄滅電弧，既有很寬的調(diào)節(jié)范圍，適應(yīng)于電網(wǎng)的各種運(yùn)行方式，又有精細(xì)的調(diào)節(jié)特性和引入諧波小的性能，由于電子開關(guān)響應(yīng)快速，所以到可快速消弧，而且可靠性高，損耗和噪聲小。本實(shí)用新型設(shè)備投資小，利于推廣應(yīng)用。如對于目前已裝有自動調(diào)匝式消弧線圈的電網(wǎng)，采用本實(shí)用新型只需花費(fèi)少量的設(shè)備費(fèi)即可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)對地電容參數(shù)的自動檢測和消弧線圈的自動調(diào)節(jié)，節(jié)省大量的更新改造費(fèi)用，在少投入的情況下提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，減少對用戶的停電，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益可觀。


附圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2中控制電路的原理框圖；附圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例3中控制電路的原理框圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參見附圖1，實(shí)時高精度補(bǔ)償消弧線圈，它包括一個帶有多個抽頭、電抗值可調(diào)的主消弧線圈Lz，一個或多個輔助消弧線圈Lc，它們串接在3～66kV電力線路中性點(diǎn)與地之間；
一個并連在所述主消弧線圈Lz抽頭上的機(jī)械開關(guān)F，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用它一次性調(diào)節(jié)所述主消弧線圈Lz的電抗值在5％～30％過補(bǔ)償工作點(diǎn)處，并保持不變；一個或多個并連在所述輔助消弧線圈Lc上的可控電子開關(guān)K，它們通過其導(dǎo)通角的變化，調(diào)節(jié)所述輔助消弧線圈Lc的電抗值變化；一個控制電路M，它檢測所述3～66kV電力線路中性點(diǎn)電壓信號U0，當(dāng)電力線路發(fā)生單相接地故障時，所述控制電路M實(shí)時調(diào)節(jié)所述可控電子開關(guān)K的導(dǎo)通角，使電力線路中性點(diǎn)對地的總電抗值達(dá)到或接近全補(bǔ)償點(diǎn)處，快速可靠熄滅電弧；熄弧后或系統(tǒng)正常工作時，所述控制電路M通過所述可控電子開關(guān)K，調(diào)節(jié)所述輔助消弧線圈LC的電抗值為零或不超過中性點(diǎn)對地總電抗值的10％。
實(shí)施例2參見附圖2，在實(shí)施例1所述的實(shí)時高精度補(bǔ)償消弧線圈中，所述控制電路M包括采樣電路1，它采集所述3～66kV電力線路中性點(diǎn)的電壓信號U0；電壓變換電路2，它對所述采樣電路1的輸出進(jìn)行比例變換；狀態(tài)識別電路3，它對所述電壓變換電路2輸出的電壓信號進(jìn)行比較，當(dāng)電力線路發(fā)生單相接地故障，使所述電壓變換電路2輸出電壓信號超過設(shè)定值時，所述狀態(tài)識別電路3發(fā)生翻轉(zhuǎn)；相位控制電路6，它在所述電壓變換電路2輸出電壓信號驅(qū)動下，使后級的脈沖發(fā)生電路5輸出信號始終與所述電力線路中性點(diǎn)的電壓信號U0保持嚴(yán)格的相位對應(yīng)關(guān)系；脈沖發(fā)生電路5，它形成觸發(fā)所述可控電子開關(guān)K的觸發(fā)脈沖；驅(qū)動保護(hù)電路9，它對所述脈沖發(fā)生電路5輸出的觸發(fā)脈沖進(jìn)行功率放大，驅(qū)動所述可控電子開關(guān)K工作，并監(jiān)視所述電子開關(guān)K的工作狀態(tài)；PI調(diào)節(jié)器4，它在所述狀態(tài)識別電路3控制下，控制后級的導(dǎo)通角α移動電路7和導(dǎo)通角α保持電路8工作；導(dǎo)通角α移動電路7，它在所述PI調(diào)節(jié)器4控制下，自動調(diào)節(jié)所述脈沖發(fā)生電路5輸出觸發(fā)脈沖的相位角，當(dāng)電力線路發(fā)生單相接地故障，使所述輔助消弧線圈Lc的電抗值向全補(bǔ)償點(diǎn)方向移動，以熄滅接地電弧，當(dāng)電弧熄滅后，使所述輔助消弧線圈Lc的電抗值恢復(fù)常值。
導(dǎo)通角α保持電路8，它在所述PI調(diào)節(jié)器4控制下，在電弧熄滅或到達(dá)全補(bǔ)償點(diǎn)以后的一段時間內(nèi)，自動保持所述導(dǎo)通角α移動電路7的當(dāng)前狀態(tài)，以避免電弧復(fù)燃。
實(shí)施例3參見附圖3，為了提高調(diào)節(jié)過程的穩(wěn)定性，在實(shí)施例2所述的實(shí)時高精度補(bǔ)償消弧線圈中，在所述的導(dǎo)通角α移動電路7的輸出與所述PI調(diào)節(jié)器4的輸入之間，設(shè)有一個負(fù)反饋環(huán)節(jié)10。
實(shí)施例4，參見附圖1，為了提高可靠性，在實(shí)施例1、2或3所述的實(shí)時高精度補(bǔ)償消弧線圈中，在所述輔助消弧線圈Lc與所述可控電子開關(guān)K所組成的回路中，設(shè)有電流測量單元CT，當(dāng)所述電流測量單元CT檢測出過流時，它驅(qū)動過電流保護(hù)電路OCP工作，以保護(hù)所述可控電子開關(guān)K；在所述輔助消弧線圈LC與地之間設(shè)有電壓測量單元PT，當(dāng)所述電壓測量單元PT檢測出過壓時，它驅(qū)動過電壓保護(hù)電路OVP工作，以保護(hù)所述可控電子開關(guān)K。
權(quán)利要求1.一種實(shí)時高精度補(bǔ)償消弧線圈，其特征是它包括一個帶有多個抽頭、電抗值可調(diào)的主消弧線圈[LZ]，一個或多個輔助消弧線圈[LC]，它們串接在3～66kV電力線路中性點(diǎn)與地之間；一個并連在所述主消弧線圈[LZ]抽頭上的機(jī)械開關(guān)[F]，它一次性調(diào)節(jié)所述主消弧線圈[LZ]的電抗值在5％～30％過補(bǔ)償工作點(diǎn)處；一個或多個并連在所述輔助消弧線圈[LC]上的可控電子開關(guān)[K]；一個控制電路[M]，它檢測所述3～66kV電力線路中性點(diǎn)電壓信號[U0]，實(shí)時調(diào)節(jié)所述可控電子開關(guān)[K]的導(dǎo)通角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時高精度補(bǔ)償消弧線圈，其特征是所述控制電路[M]包括采樣電路[1]，它采集所述3～66kV電力線路中性點(diǎn)的電壓信號[U0]；電壓變換電路[2]，它對所述采樣電路[1]的輸出進(jìn)行比例變換；狀態(tài)識別電路[3]，它對所述電壓變換電路[2]輸出的電壓信號進(jìn)行比較，當(dāng)電力線路發(fā)生單相接地故障，使所述電壓變換電路[2]輸出電壓信號超過設(shè)定值時，所述狀態(tài)識別電路[3]發(fā)生翻轉(zhuǎn)；相位控制電路[6]，它在所述電壓變換電路[2]輸出電壓信號驅(qū)動下，使后級的脈沖發(fā)生電路[5]輸出信號始終與所述電力線路中性點(diǎn)的電壓信號[U0]保持嚴(yán)格的相位對應(yīng)關(guān)系；脈沖發(fā)生電路[5]，它形成觸發(fā)所述可控電子開關(guān)[K]的觸發(fā)脈沖；驅(qū)動保護(hù)電路[9]，它對所述脈沖發(fā)生電路[5]輸出的觸發(fā)脈沖進(jìn)行功率放大，驅(qū)動所述可控電子開關(guān)[K]工作，并監(jiān)視所述電子開關(guān)[K]的工作狀態(tài)；PI調(diào)節(jié)器[4]，它在所述狀態(tài)識別電路[3]控制下，控制后級的導(dǎo)通角α移動電路[7]和導(dǎo)通角α保持電路[8]工作；導(dǎo)通角α移動電路[7]，它在所述PI調(diào)節(jié)器[4]控制下，自動調(diào)節(jié)所述脈沖發(fā)生電路[5]輸出觸發(fā)脈沖的相位角。導(dǎo)通角α保持電路[8]，它在所述PI調(diào)節(jié)器[4]控制下，在電弧熄滅或到達(dá)全補(bǔ)償點(diǎn)以后的一段時間內(nèi)，自動保持所述導(dǎo)通角α移動電路[7]的當(dāng)前狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)時高精度補(bǔ)償消弧線圈，其特征是在所述導(dǎo)通角α移動電路[7]的輸出與所述PI調(diào)節(jié)器[4]的輸入之間，設(shè)有一個負(fù)反饋環(huán)節(jié)[10]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3任一權(quán)利要求所述的實(shí)時高精度補(bǔ)償消弧線圈，其特征是在所述輔助消弧線圈[LC]與所述可控電子開關(guān)[K]所組成的回路中，設(shè)有電流測量單元[CT]，當(dāng)所述電流測量單元[CT]檢測出過流時，它驅(qū)動過電流保護(hù)電路[OCP]工作；在所述輔助消弧線圈[LC]與地之間設(shè)有電壓測量單元[PT]，當(dāng)所述電壓測量單元[PT]檢測出過壓時，它驅(qū)動過電壓保護(hù)電路[OVP]工作。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種在3～66kV中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中所使用的消弧線圈。它包括主消弧線圈[Lz]；輔助消弧線圈[Lc]；機(jī)械開關(guān)[F]；可控電子開關(guān)[K]；控制電路[M]。當(dāng)電力線路發(fā)生單相接地故障時，控制電路[M]實(shí)時調(diào)節(jié)可控電子開關(guān)[K]的導(dǎo)通角，使電力線路中性點(diǎn)對地的總電抗值達(dá)到或接近全補(bǔ)償點(diǎn)處，快速可靠熄滅電??；熄弧后或系統(tǒng)正常工作時，所述控制電路[M]通過所述可控電子開關(guān)[K]，調(diào)節(jié)所述輔助消弧線圈[Lc]的電抗值為零或不超過中性點(diǎn)對地總電抗值的10％。本實(shí)用新型有很寬的調(diào)節(jié)范圍，適應(yīng)于電網(wǎng)的各種運(yùn)行方式，又有精細(xì)的調(diào)節(jié)特性和引入諧波小的性能。
文檔編號H02H9/08GK2751475SQ20042008883
公開日2006年1月11日 申請日期2004年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月24日
發(fā)明者譚偉璞, 楊以涵, 連鴻波, 朱旭凱, 曲軼龍 申請人:譚偉璞, 楊以涵, 連鴻波