缓冲消弧柜的电容电荷释放系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种缓冲消弧柜的电容电荷释放系统，从被保护系统的三相线A、B、C上引出的保护端线A1、B1、C1，该保护端线A1、B1、C1上接有过压保护器，位于过压保护器前方的保护端线A1、B1、C1上依次接有高压熔断器、电压互感器和控制器，位于高压熔断器前方的保护端线A1、B1、C1上依次接有相互并联的限流熔断器和吸能片组，另一端分别连接真空接触器JZa、JZb、JZc，真空接触器JZa、JZb、JZc再共同经过一个三相共用电抗器接地，真空接触器JZa、JZb、JZc的控制端通过导线接入控制器KWX。本发明利用电抗器阻尼了故障相真空接触器对地导通后线路对地释放的容性电流，延缓了故障相电位跌落至地电位的速度，消除了非故障相上出现再一个过电压波形振荡。
【专利说明】缓冲消弧柜的电容电荷释放系统
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及电力领域，尤其涉及一种缓冲消弧柜的电容电荷释放系统。
【背景技术】
[0002]单相接地是电力系统中的主要故障形式，约占总数的60%以上。中性点不接地系统发生单相接地时绝大多数是以电弧形式接地的，流过接地点的是容性电流。35kV及以下线路总长不超过100km，其接地电流将不超过IOA0这种电弧不足以稳定燃烧，而是形成时断时续的间歇性电弧，这将导致系统电感电容回路的振荡，造成电弧接地过电压。
[0003]消弧柜是当前中性点不接地电力系统中消除弧光接地过电压卓有成效的保护设备，殊不知它消弧时并不温柔，导致消弧的那一舜间又客观地为弧光接地过电压兴风作浪了一次。也就是说消弧柜在为系统消除弧光接地过电压的同时，系统中的电气设备绝缘还要再承受一次更严重的打击。
【发明内容】
[0004]为了弥补已有技术的不足，本发明提供一种缓冲消弧柜的电容电荷释放系统。
[0005]本发明采用的技术方案是:
[0006]缓冲消弧柜的电容电荷释放系统，其特征在于:分别从被保护系统的三相线A、B、C上引出的保护端线Al、B1、Cl，该保护端线Al、B1、Cl上接有过压保护器DCB，过压保护器DCB的下端接地，位于过压保护器DCB前方的保护端线Al、B1、Cl上依次接有高压熔断器D2、电压互感器PT和控制器KWX，位于高压熔断器D2前方的保护端线Al、B1、Cl上依次接有相互并联的限流熔断器RDl和吸能片组FR，相互并联的限流熔断器RDl和吸能片组FR另一端分别连接真空接触器JZa、JZb、JZc，真空接触器JZa、JZb、JZc再共同经过一个三相共用电抗器L接地，真空接触器JZa、JZb、JZc的控制端通过导线接入所述的控制器KWX。
[0007]所述的缓冲消弧柜的电容电荷释放系统，其特征在于:所述的三相共用电抗器L的电感值在个位数的毫亨范畴内。
[0008]控制器KWX为信号检测、控制设备，是本装置的核心部件。
[0009]真空接触器JZa、JZb、JZc必须以控制器KWX的输出信号为开关控制信号源才能有效工作，完成预设参数保护和运行要求。
[0010]在消弧柜内的三相真空接触器下方经过加装一个三相共用电抗器L接地，可以将弧光接地时正常相对地过电压平稳地降至线电压，让消弧柜的消弧性能更加完美。
[0011]本发明的优点是:
[0012]本发明利用加装的电抗器，阻尼了故障相真空接触器对地导通后线路对地释放的容性电流，延缓了故障相电位跌落至地电位的速度，消除了非故障相上出现再一个过电压波形振荡。
[0013]同时，本发明另一亮点在于柜体内三相真空接触器中的任何一相动作，都经过一个公用电抗器，即只采用一个电抗器兼顾阻尼三相接触器接地电流，减轻了柜内元件拥挤，节约了投资成本，降低了柜体整体重量。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图。
[0015]图2为过电压形成过程示意图。
[0016]图3为消弧柜在系统中的消弧原理示意图。
[0017]图4为真空接触器与地之间加一电抗器后的回路原理示意图。
[0018]图5为故障相上的电容电阻放电回路示意图。
[0019]图6为故障相上的电容电阻放电曲线示意图。
[0020]图7为故障相上的电容、电感、电阻放电回路示意图。
[0021]图8为故障相上的电容、电感、电阻放电曲线示意图。
[0022]图9为电抗器安装位置示意图。
【具体实施方式】
[0023]如图1所示，缓冲消弧柜的电容电荷释放系统，分别从被保护系统的三相线A、B、C上引出的保护端线Al、B1、Cl，该保护端线Al、B1、Cl上接有过压保护器DCB，过压保护器DCB的下端接地，位于过压保护器DCB前方的保护端线Al、B1、Cl上依次接有高压熔断器D2、电压互感器PT和控制器KWX，位于高压熔断器D2前方的保护端线Al、B1、Cl上依次接有相互并联的限流熔断器RDl和吸能片组FR，相互并联的限流熔断器RDl和吸能片组FR另一端分别连接真空接触器JZa、JZb、JZc，真空接触器JZa、JZb、JZc再共同经过一个三相共用电抗器L接地，真空接触器JZa、JZb、JZc的控制端通过导线接入所述的控制器KWX。
[0024]三相共用电抗器L的电感值在个位数的毫亨范畴内。
[0025]缓冲必要性在于:
[0026]过电压形成过程如图2所示。故障点发弧后瞬间以tl+表示，A相线路对地电容电荷经电弧泄入地，其电压突降为零，非故障B、C两相对地电容通过电源的电感充电，对地电压由原来的-0.5Uxg变为新的电压-1.5Uxg。这个过程是高频振荡过程，在振荡过程中，B、C两相的线上出现的过电压幅值为-2.5Uxg。
[0027]电弧电流持续半个周期，由于电弧电流是容性电流与电源电压eA相差90°，因此在t2时刻电流过零熄弧。B、C相上储存电荷在三相对地电容间平均分配，使三相导线对地产生偏移电压Uxg，这样作用在三相导线对地电容上的电压为三相电源电压叠加此偏移电压。
[0028]设又经过半个周期后，t=t3时UA达到2Uxg，电弧重燃。发弧前瞬间B、C相的对地电压均为0.5Uxg，发弧后瞬间变为对A相的线电压-1.5Uxg，因此振荡过程中的过电压幅值均为 _3.5Uxg。
[0029]为了治理以上形式的过电压，在该系统安装了消弧柜，消弧柜在系统中的消弧原理如图3所示。当过电压达到消弧柜内控制器设定值时，柜内控制器下达指令，让柜内故障相真空接触器K投入，把故障点D的接地电流转移到自身，接地点D的弧光接地消失了，消弧柜完成了消弧任务，这一情况是无可争议的。
[0030]然而，从电力系统中某相发生弧光接地，非故障相上过电压的有效值达到了检测仪器(控制器)发出动作指令的数值，控制器发出要求故障相真空接触器合闸指令，到这相真空接触器闭合，历时已有好多个工频周波了。已忍受了好多个难以承受的过电压波冲击之后的系统内电气设备绝缘，可能其性能已处于不堪一击状态，他们渴望过电压立即消失。但是，普通消弧柜只管最终能消除弧光就完事，岂不知当故障相真空接触器猛的一接地，此接地电阻远小于事故点的自然接地电阻，该次故障相对地释放电流猛于以往自然接地，弓丨起非故障相上振荡过电压幅值高于以往自然接地弧光过电压幅值。此种状况等同与图2中弧光接地过电压的震荡波形在时间轴上又延伸了一个周波，非故障相上弧光接地过电压幅值近3.5倍相电压的震荡波形再现一次。也就是说消弧柜在为系统消除弧光接地过电压的同时，系统中的电气设备绝缘还要再承受一次更严重的打击。为了避免在平息弧光时给绝缘带来的创伤，我公司决定在消弧柜内装置一缓冲元件一电抗器。
[0031]缓冲措施在于:
[0032]1、消弧柜内装置电抗器
[0033]弧光接地过电压的峰值因“振荡”达到的。该“振荡”由故障相线路对地电容电荷经电弧急泄入地，其电压突降为零，非故障相对地电压被猛抬而造成的高频振荡。
[0034]为减缓真空接触在接地瞬间对地释放电流的速度，我们在真空接触器与地之间加一电抗器，回路原理如图4所示。
[0035]2、缓冲原理
[0036]当电力系统某相发生弧光接地过电压时，消弧柜上的控制器检测到后，立即命令故障相真空接触器闭合，故障相上的电容电荷通过接地电阻对地释放，构成电容电阻放电回路，如图5所示。放电曲线如图6所示。
[0037]由图6可见，放电电流曲线起始点是最大值，接地电阻通常很小，故过渡过程很快，即变化曲线陡度很大，可把此过渡过程视为突变。因为故障相的电压突变为零，导至了非故障相对地电压锰升，即非故障相线路上电容电荷由电源瞬间补充，因补充太急而引起振荡过电压。此种状况等同与弧光接地过电压的震荡波形在时间轴上又延伸了一个周波。由于柜体接地电阻小于自然接地电阻，故其振荡幅值大于自然振荡幅值，非故障相上弧光接地过电压幅值有可能接近3.5倍相电压。也就是说消弧柜在为系统消除弧光接地过电压的同时，系统中的电气设备绝缘还要再接受一次严重打击。往往就这一下，或许会给某些电气设备绝缘一个灾难性的打击。
[0038]如果消弧柜内装了电抗器，如图4所示。当系统发生弧光接地过电压时，故障相真空接触器动作，由于有个电抗器串在其中，故障相上的电容电荷通过电抗器、接地电阻对地释放，构成电容、电感、电阻放电回路，如图7所示。放电曲线如图8所示。
[0039]如此一来情况完全改观，由图8可见，电路接通以后，电容C即行放电，放电电流曲线起始点是零，即所谓的“电感不允许电流突变”，所以UC亦不会猛跌为零，故障相接地时其对地电位衰减得到缓冲。因为故障相接地的“软着陆”，使非故障相电位平稳上抬至V 3倍相电压，非故障相波形震荡现象没有了。既及时消除了接地点的弧光，又不会在非故障相再出现一个更为严重的的过电压震荡波了。
[0040]3、电抗器安装位置的选择
[0041]电抗器安装位置如图9所示，将三相真空接触器接地端并联串接一个电抗器后再接地。这样，柜体内三相真空接触器中的任何一相动作，都经过一个共用电抗器，即只采用一个电抗器可兼顾阻尼三相真空接触器接地电流，减轻了柜内元件拥挤，节约了投资成本，降低了柜体整体重量。
【权利要求】
1.一种缓冲消弧柜的电容电荷释放系统，其特征在于:分别从被保护系统的三相线A、B、C上引出的保护端线Al、B1、Cl，该保护端线Al、B1、Cl上接有过压保护器DCB，过压保护器DCB的下端接地，位于过压保护器DCB前方的保护端线Al、B1、Cl上依次接有高压熔断器D2、电压互感器PT和控制器KWX，位于高压熔断器D2前方的保护端线Al、B1、Cl上依次接有相互并联的限流熔断器RDl和吸能片组FR，相互并联的限流熔断器RDl和吸能片组FR另一端分别连接真空接触器JZa、JZb、JZc，真空接触器JZa、JZb, JZc再共同经过一个三相共用电抗器L接地，真空接触器JZa、JZb、JZc的控制端通过导线接入所述的控制器KWX。
2.根据权利要求1所述的缓冲消弧柜的电容电荷释放系统，其特征在于:所述的三相共用电抗器L的电感值在个位数的毫亨范畴内。
【文档编号】H02H9/08GK103715682SQ201310493516
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】丁涛, 陈晓燕, 沈正海 申请人:合肥南南电力保护设备有限公司