发电机中性点消弧自动补偿高压模拟实验装置的制作方法

本实用新型涉及电力系统的中性点接地消弧自动补偿技术领域，具体地，涉及一种发电机中性点消弧自动补偿高压模拟实验装置。

背景技术：

中性点接地方式是一个非常复杂的问题，要考虑到电力系统运行及控制的各个方面，一个电网采取怎样的运行方式要视具体情况而定，但有一点是毫无疑问的，中性点经消弧线圈接地方式已被实践证明其显著的优越性，尤其对一些要考虑安全问题及较高供电可靠性的应用场合，中性点经消弧线圈接地更为重要。从接地方式的角度来考虑限制电容电流的问题，中性点经消弧线圈接地就是唯一的选择。

消弧线圈的补偿效果与其脱谐度有很大关系，调谐适当的消弧线圈才能达到理想的效果，而电网是要发生变化的，从而其单相接地电容电流随之变化，这就需要人们根据电网的变化来调整消弧线圈的补偿电流。这种工作不仅较繁琐，而且在很多场合下人工很难及时准确地调谐消弧线圈，所以实现消弧线圈的自动调谐是非常必要的。这需要解决两个问题，一是要有一个自动可调消弧电抗器，二是要有一个实现准确调谐的控制系统。另外在电网发生单相接地故障后，如何快速、准确地查找接地故障，及时切除故障线路恢复电网正常运行是非常重要的，这也是长期困惑小电流接地系统的难题之一。

中性点安装消弧线圈是治理零序故障的有效方法之一，可控制接地残流，有效抑制弧光过电压和铁磁谐振过电压等危害。

目前而言，研究中性点安装消弧线圈的补偿效果主要有三种形式：仿真实验、模拟实验及现场实验。现场实验最真实，数据准确、可靠，但是由于各种原因不能频繁进行；仿真实验由于通过仿真平台完成实验，无法直观感受现场情况；模拟实验是把现场“搬到”实验室，能够最大程度的模拟现场情况，有很好的参考性，但是现有的模拟实验设备结构复杂、不易于实现。

目前没有发现同本实用新型类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种发电机中性点消弧自动补偿高压模拟实验装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的。

一种发电机中性点消弧自动补偿高压模拟实验装置，包括高压模拟电网和电压电流信号采集系统，所述高压模拟电网和电压电流信号采集系统之间通过传感线路连接；其中：

所述高压模拟电网包括电源主线路、第一主变线路、第二主变线路、第一母线、第二母线以及2n条支线路(n为自然数)，所述第一主变线路连接于电源主线路和第一母线之间，所述第二主变线路连接于电源主线路和第二母线之间，所述第一母线和第二母线上分别连接有n条支线路，所述第一母线和第二母线之间设有母线开关。

优选地，所述支线路为6条，相应地，第一母线和第二母线上分别连接有3条支线路。

优选地，所述电源主线路的一端端部为电源，所述电源与第一主变线路之间的线路上依次串联有空气开关、三相接触器和软启动模块，所述软启动模块包括并联连接的主线路开关和第一电阻。

优选地，所述第一主变线路和第二主变线路均包括闸刀和主变，所述闸刀连接于主变与电源主线路之间；所述第一主变线路和第二主变线路还包括消弧线圈，所述消弧线圈连接于主变与地之间；消弧线圈上设有电流传感器，所述电流传感器通过传感线路与电压电流信号采集系统连接。

优选地，所述第一母线和第二母线均设有电压互感器，所述电压互感器通过传感线路与电压电流信号采集系统连接。

优选地，每一条所述支线路均包括空气开关、电感、接地电容和接地电阻，所述空气开关与电感串联，所述接地电容刚和接地电阻并联连接形成并联支路，所述并联支路的一端与电感连接，所述并联支路的另一端接地；每一条所述支线路还设有电流传感器，电流传感器通过传感线路与电压电流信号采集系统连接。

优选地，所述发电机中性点消弧自动补偿高压模拟实验装置还包括电弧发生装置，所述电弧发生装置设置于传感线路与地之间。

优选地，所述电弧发生装置包括两个支撑绝缘子，其中每一个支撑绝缘子上均设有一条铝板，两条铝板之间通过细铜丝连接形成引弧部件，所述引弧部件的一端经开关连接到传感线路，所述引弧部件的另一端接地。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型结构简单、易于实现、模拟结果真实可靠；

2、本实用新型能够最大程度的模拟现场情况，具有很好的参考性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型整体结构电路连接示意图(以6条支线路为例)；

图2为本实用新型电弧发生装置结构示意图；

图3为本实用新型应用于单相电弧接地故障模拟实验电路连接简图；图中，r_A、r_B、r_C分别为A、B、C三相对地泄露电阻；C_A、C_B、C_C分别为三相对地电容；O为中性点。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例

本实施例提供了一种发电机中性点消弧自动补偿高压模拟实验装置，包括高压模拟电网和电压电流信号采集系统，所述高压模拟电网和电压电流信号采集系统之间通过传感线路连接；其中：

所述高压模拟电网包括电源主线路、第一主变线路、第二主变线路、第一母线、第二母线以及2n条支线路(n为自然数)，所述第一主变线路连接于电源主线路和第一母线之间，所述第二主变线路连接于电源主线路和第二母线之间，所述第一母线和第二母线上分别连接有n条支线路，所述第一母线和第二母线之间设有母线开关。

进一步地，所述支线路为6条，相应地，第一母线和第二母线上分别连接有3条支线路。

进一步地，所述电源主线路的一端端部为电源，所述电源与第一主变线路之间的线路上依次串联有空气开关、三相接触器和软启动模块，所述软启动模块包括并联连接的主线路开关和第一电阻。

进一步地，所述第一主变线路和第二主变线路均包括闸刀和主变，所述闸刀连接于主变与电源主线路之间；所述第一主变线路和第二主变线路还包括消弧线圈，所述消弧线圈连接于主变与地之间；消弧线圈上设有电流传感器，所述电流传感器通过传感线路与电压电流信号采集系统连接。

进一步地所述第一母线和第二母线均设有电压互感器，所述电压互感器通过传感线路与电压电流信号采集系统连接。

进一步地，每一条所述支线路均包括高压空气开关、电感、接地电容和接地电阻，所述空气开关与电感串联，所述接地电容刚和接地电阻并联连接形成并联支路，所述并联支路的一端与电感连接，所述并联支路的另一端接地；每一条所述支线路还设有电流传感器，电流传感器通过传感线路与电压电流信号采集系统连接。

进一步地，所述发电机中性点消弧自动补偿高压模拟实验装置还包括电弧发生装置，所述电弧发生装置设置于传感线路与地之间。

进一步地，所述电弧发生装置包括两个支撑绝缘子，其中每一个支撑绝缘子上均设有一条铝板，两条铝板之间通过细铜丝连接形成引弧部件，所述引弧部件的一端经开关连接到传感线路，所述引弧部件的另一端接地。

下面结合附图对本实施例进一步描述。

如图1所示，本实施例提供的高压模拟实验装置，包括高压模拟电网(10kV)和电压电流信号采集系统，其中，高压模拟电网为单母线分段结构(Ⅰ、Ⅱ段)，两台主变，可母联并网运行，中性点可采用不接地或经消弧线圈接地两种接地方式。每段母线上有3条支线路，分别模拟不同长度的架空线和电缆输电线。在每条支线路上有一个高压真空开关，用于投切支路，以便模拟不同电容电流情况下的电网系统。

在每段母线上连接了一组电压互感器(PT)，用于测电网的线电压、相电压、相对系统中性点电压以及系统发生接地故障时的零序电压。

在每条支线路和中性点都装有电流传感器(CT)，用于测量支路零序电流、中性点电流及消弧线圈补偿电流。

图1中，A为模拟接地装置，B为Labview虚拟仪器系统，C为2台主变、两段母线6条支路组成，最大接地电容电流32A；AC为380V交流电源，S1为空气开关，KM1为三相接触器，K1、K2分别为闸刀，T为参数为Δ/Y₀、400V/10.5kV、500kVA的主变压器，LA为消弧线圈，S2为母联开关，KM2为三相真空接触器。

如图2所示，是电弧发生装置结构示意图，每个支撑绝缘子上连接一条铝板，它们相互靠近，一个铝板经开关K连接到A相(传感线路)，另一个铝板连接到底线(地)，两铝板间用细铜丝连接，用于引导电弧，当开关K闭合后，铜丝瞬间烧断，从而在两铝板间形成电弧，电弧弧道的长度取决于两铝板间的距离，只要适当调节两板间距就可以得到不同弧道长度的电弧。

本实施例提供的高压模拟实验装置，其最大接地电容电流32A，电压电流信号采集系统可以完成同时对20路电压电流信号的采集任务。在10kV高压模拟电网上进行自动跟踪电容电流检测，电容电流误差在1％以内，可以发现该高压模拟实验装置很好的反映了实际电弧的特性。

本实施例提供的高压模拟实验装置，结构简单、易于实现、模拟结果真实可靠；能够最大程度的模拟现场情况，使实验者直观感受现场情况，具有很好的参考性。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。