專利名稱:新型電容器組操作過(guò)電壓限制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于一種用金屬氧化物非線性電阻與線性電阻構(gòu)成的電容器組操作過(guò)電壓限制器。
在電力系統(tǒng)及大型工礦企業(yè)中,為了調(diào)壓、調(diào)整功率分布及濾波的目的常裝設(shè)大容量的電容器組。這些電容器組常需隨運(yùn)行工況的變化而頻繁投切,在投切過(guò)程中由于電磁能量的轉(zhuǎn)變??稍陔娙萜鹘M以及其所連接的其他電力裝置上激發(fā)過(guò)電壓,嚴(yán)重情況下可使絕緣擊穿或加速老化,產(chǎn)生事故。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。必須采取措施以限制投切電容器組時(shí)所產(chǎn)生的過(guò)電壓。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3983-83規(guī)定了電容器極間操作過(guò)電壓耐壓水平為22]]>Un(Un為電容器的額定電壓)。電力裝置的對(duì)地絕緣水平對(duì)于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)一般在4~4.5倍運(yùn)行相電壓左右。
目前采取限制此種過(guò)電壓的措施有1、用電壓互感器以釋放電容器組在切除后的殘存電壓;
2、采用無(wú)重燃或加裝合閘電阻的斷路器以進(jìn)行電容器組的投切操作;
3、用無(wú)間隙金屬氧化物避雷器以限制電容器組極間過(guò)電壓及對(duì)地過(guò)電壓。
眾所周知,LC串聯(lián)電路合閘于直流電源+Um時(shí),若電容的初始電壓為零時(shí),則電容器上最大過(guò)電壓不超過(guò)2Um;而若電容器上初始電壓為-Um時(shí),電容器上最大過(guò)電壓不超過(guò)3Um,(實(shí)際上電源系統(tǒng)是工頻電壓,為簡(jiǎn)化說(shuō)明而采用直流電源,這分析不會(huì)改變過(guò)程本質(zhì),而其結(jié)果偏于保守)。利用電感互感器以釋放電容器組殘余電荷,避免了反極性合閘的可能性,對(duì)于限制正常操作過(guò)電壓是有效的,但對(duì)于斷路器重燃過(guò)電壓它卻無(wú)能為力。目前還不能保證斷路器無(wú)重燃,而頻繁操作的斷路器其重燃的機(jī)會(huì)增加,因而防止重燃過(guò)電壓是問(wèn)題的關(guān)鍵。帶合閘電阻的斷路器操作時(shí)先接通合閘電阻R于LC電路,此時(shí)電阻R起了阻尼作用,若R≥2L/C]]>則回路中的電磁過(guò)程為非周期性的,不會(huì)有過(guò)電壓,當(dāng)R<2
則為周期性的,有過(guò)電壓,R之值愈大則過(guò)電壓愈低,待電容器上電壓近穩(wěn)定值時(shí)再將R短路,達(dá)到正常工作狀態(tài);切除時(shí)先接入電阻R后再切除RLC電路,則可限制重燃過(guò)電壓。此措施原理上可以有效地限制投切電容器組過(guò)電壓,但因需要特殊結(jié)構(gòu)的斷路器,不但加重了設(shè)備投資,不易廣泛使用,而且增加了斷路器機(jī)構(gòu)故障的機(jī)會(huì),也非理想的措施。在電容器組上并聯(lián)電阻R也能阻尼回路中之電磁振蕩,為防止正常運(yùn)行時(shí)電阻R的能量損耗,采用了金屬氧化物避雷器,這是目前所廣泛采用的措施,但此措施所能限制的過(guò)電壓水平一般高于2×2]]>Un,而且為吸收過(guò)電壓能量要有相當(dāng)大的尺寸和重量。
本發(fā)明的目的是利用金屬氧化物非線性電阻與線性電阻構(gòu)成的電容器組操作過(guò)電壓限制器,開發(fā)一種在保護(hù)性能和其他各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品的一種新產(chǎn)品。
本發(fā)明所依據(jù)的原理是通過(guò)與L并聯(lián)的電阻R對(duì)電磁過(guò)程阻尼(
圖1),當(dāng)R≤1/2
時(shí)電磁過(guò)程為非周期性的,無(wú)過(guò)電壓,當(dāng)R>1/2
時(shí)為周期性的,有過(guò)電壓,R之值愈低則過(guò)電壓愈低。但長(zhǎng)期接入R勢(shì)必使能量損耗過(guò)高至不能接受的程度。為了解決這一矛盾,與R′串聯(lián)一金屬氧化物非線性電阻(MOV),它的功能是在正常運(yùn)行時(shí)它呈現(xiàn)極大的電阻,有如將R′由主電阻路中開斷一樣,而在過(guò)電壓下它又是一個(gè)非常小的電阻,將R′接入至電路起阻尼作用。金屬氧化物非線性電阻的伏安特性如圖3所示,在其參考電壓Uref以下時(shí)它呈現(xiàn)高電阻特性,流過(guò)電流為微安級(jí)主毫安級(jí)(視乎其截面大小),接近于隔絕了流過(guò)R′的電流,而當(dāng)外加電壓高于Uref時(shí)相當(dāng)于一數(shù)值甚微的動(dòng)態(tài)電阻Rd與一數(shù)值相當(dāng)于Uref的反電動(dòng)勢(shì)的串聯(lián)。金屬氧化物非線性電阻在過(guò)電壓下動(dòng)作后的等值電路如圖4所示,Rd與R′串聯(lián)后并聯(lián)于電感L起阻尼作用,只需Uref足夠小,Rd亦足夠小,則阻尼作用實(shí)際上決定于R′。
大型變電站短路電抗甚小。為了限制合閘時(shí)之涌流損害電容器及其他設(shè)備,有必要安裝限流電抗器,其感抗一般為電容器組容抗的6%(按不同情況亦采用其值為3~13%的);容量不甚大的變電站中所裝設(shè)之電容器組若為多組非同時(shí)投切的亦有裝設(shè)6%的限流電抗器的必要;濾波器本身必然具有電抗器。在以上所述之情況下采用本發(fā)明之操作過(guò)電壓限壓器可以得到最理想的效果。由計(jì)算得知,當(dāng)R′+Rd=
時(shí),異極性合閘時(shí)電容器組過(guò)電壓Uc不超過(guò)1.44×2]]>Un(Un為電容器額定電壓),而當(dāng)電容器無(wú)起始電壓時(shí)合閘則電容器上之最大過(guò)電僅為1.22×2]]>Un,大大地低于現(xiàn)有各種限壓措施之限壓水平。當(dāng)電源側(cè)之短路電抗不可忽略時(shí),其等值電路如圖5所示,本發(fā)明的操作過(guò)電壓降制器之保護(hù)效能有所下降。根據(jù)計(jì)算,當(dāng)L1·0.5L2時(shí)取Rd+R′=L2/C,其限壓水平仍不會(huì)超過(guò)22]]>Un,可適用于大多數(shù)的場(chǎng)合。本發(fā)明適用于帶有限流電抗器任何類型接法的電容器組,兼有限制極間過(guò)電壓和極地過(guò)電壓的功能,而對(duì)后者之效能更為顯著。例如通常采用的三相Y型接線中性點(diǎn)不接地電容器組(圖6),無(wú)限制措施時(shí)單相重燃可在中性點(diǎn)產(chǎn)生最大為4.5
Un~6.8
Un之過(guò)電壓,極地過(guò)電壓可為5.87
Un~8.16
Un,而采用本發(fā)明之<p>
權(quán)利要求
1.一種采用金屬氧化物非線性電阻與線性電阻共同構(gòu)成的電容器組操作過(guò)電壓限制器,其特征在于,起壓敏開關(guān)作用的金屬氧化物非線性電阻與線性電阻串聯(lián)后,并聯(lián)于電感的兩端。
2.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的過(guò)電壓限制器,其特征在于,所說(shuō)的電感可以是為限制涌流用的限流電抗器,也可以是為濾波目的的濾波器電感。
3.一種由金屬氧化物非線性電阻與線性電阻串聯(lián)后并聯(lián)于電感兩端的而構(gòu)成的電容器組操作過(guò)電壓限制器,其特征在于,所說(shuō)的電壓限制器可適用于帶有限流電抗器和1或?yàn)V波器電感的大型電容器組電路中。
4.按照權(quán)利要求3所說(shuō)的電壓限制器,其特征在于,所說(shuō)的大型電容器組電路可以是單相、三相或多相系統(tǒng)中的各種結(jié)線方式。
全文摘要
一種用金屬氧化物非線性電阻與線性電阻串聯(lián)后并聯(lián)于電感兩端而構(gòu)成的電容器組操作過(guò)電壓限制器,可用于單相,三相或多相系統(tǒng)中的各種結(jié)線方式的電路中。能大幅度地限制投切電容器組時(shí)的過(guò)電壓,使之完全符號(hào)GB3983-83的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和電力運(yùn)行規(guī)程要求。并具有尺寸小,重量輕,易于安裝,元件成本低,制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H9/04GK1093497SQ9310346
公開日1994年10月12日 申請(qǐng)日期1993年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月8日
發(fā)明者梁毓錦 申請(qǐng)人:梁毓錦