专利名称：快速调节消弧线圈装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电网中性点小电流接地系统的单相接地电容电流自动补偿调节装置，属于消弧线圈和消弧线圈的接地技术领域。
现有技术中公开的自动调整电网消弧线圈装置(CN2231454Y)，它主要由对地电容检测回路、消弧电抗器L调整回路及微机控制组件构成闭环控制系统，由计算机控制不断地对中性点经消弧线圈接地电网的对地电容值进行检测，计算机自动调整与消弧线圈串联的双向可控硅触发角，实现大范围内对消弧线圈L自动连续调整。该装置的调整范围虽然增大了，但还存在以下不足，由于可控硅与消弧线圈直接串联，当可控硅工作时，在一个工频周期内，消弧线圈中的电流断续，畸变严重，会引起较大的谐波电流，谐波电流会流过电网单相故障接地点而不能消除，致使故障点的电弧不易熄灭。为了减小谐波电流的影响，该装置设置了谐波滤波器，因而该装置的结构较为复杂、制造成本高。此外，由于可控硅直接接在电网的高压侧，当发生单相接地故障时，中性点位移电压较高，关断的可控硅两端将承受大于电网的相电压的高压冲击，常规的可控硅不能满足耐压要求。由于采用了附加的对地电容检测回路，因而增加了装置的复杂程度和发生故障的概率。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种谐波电流干扰小的快速调节消弧线圈装置。
本实用新型的目的通过以下技术方案加以实现快速调节消弧线圈装置，它由隔离开关K、接地变压器JB、电流互感器CT、消弧线圈(1)、微机控制组件CP(2)、零序电压互感器PT(3)等组成。其中，消弧线圈(1)由硅钢片叠成的铁芯磁路(4)、磁路气隙(5)、原边绕组L0、副边绕组L1～L3、反向并联可控硅SCR1～SCR3构成。接地变压器JB经隔离开关K接入电网LA、LB、LC，接地变压器JB的中性点O经电流互感器CT与原边绕组L0的一端(6)相连，L0的另一端(7)接地，L1～L3分别与反向关联可控硅SCR1～SCR3并联，微机控制组件(2)与反向并联可控硅SCR1～SCR3的控制端G1～G6、电流互感器CT、零序电压互感器PT(3)分别相连，零序电压互感器PT(3)与电网LA、LB、LC相连。副边绕组L1～L3可以由一个或两个以上的绕组组成，铁芯磁路(4)可以由一个或两个以上的独立磁路回路构成，原边绕组L0跨绕于一个或两个以上磁路回路中，副边绕组L1～L3绕在相应磁路的回路中。L1～L3与L0之间隔离绝缘，副边绕组L1～L3的线圈匝数为原边绕组L0线圈匝数的1/2～1/50。L1～L3各自两端的电压为L0电压的1/2～1/50，微机控制组件PC(2)中的计算机不断地对中性点O经消弧线圈(1)接地电网的对地电容值进行检测，并计算出电网单相接地时所需的谐振补偿等效电感值以及电网正常运行时所需的等效电感量，由此可确定出三个副边绕组L1～L3对应的反向并联可控硅SCR1～SCR3的两组触发角。当电网正常运行时，调节反向关联可控硅SCR1～SCR3工作于相应的一组触发角时，可使消弧线圈(1)的等效电感量满足脱谐度要求，从而抑制电网中性点的位移电压。当电网发生单相接地故障时，调节可控硅SCR1～SCR3工作于另一组触发角时，可使消弧线圈(1)的等效电感量谐振补偿接地电容和接地点的电流最小，从而达到消弧线圈(1)电感量的分段连续调节，达到电网单相接地电容电流的最佳补偿。
以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详述。
图1为本实用新型三绕组消弧线圈装置的控制电路原理图。图中的K为隔离开关，2为微机控制组件PC，3为零序电压互感器PT，JB为接地变压器，CT为电流互感器，L0为原边绕组，L1、L2为副边绕组。副边绕组L1、L2分别受可控硅SCR1和SCR2的依次控制，可使原边绕组L0的等效电感量分段连续变化，在保证谐波电流小于消弧线圈最大工作电流5％的条件下，消弧线圈(1)的电感量的调节范围可达到50％以上。
图2为本实用新型三绕组消弧线圈的结构示意图。图中4为铁芯磁路，5为磁路气隙，L0为原边绕组，L1、L2为副边绕组。在图2中，副边绕组L1、L2可选取的线圈匝数为原边绕组L0线圈匝数的1/2～1/50，当可控硅SCR1、SCR2关断时所承受的电压降至原边绕组L0电压的1/2～1/50，电网为10kV时，副边绕组L1、L2相连的可控硅SCR1、SCR2两端承受的电压小于1800V。
图3为本实用新型四绕组消弧线圈装置的控制电路原理图。图中的K为隔离开关，JB为接地变压器，CT为电流互感器，L0为原边绕组。L1～L3为副边绕组，G1～G6为控制端。副边绕组L1～L3分别受反向关联可控硅SCR1～SCR3的控制，可使原边绕组L0的等效电感量分段连续调节，在保证谐波电流小于消弧线圈最大工作电流5％的条件下，消弧线圈(1)的电感量的调节范围可达到75％以上。
图4为本实用新型四绕组消弧线圈的结构示意图。图中4为铁芯磁路，5为磁路气隙，L0为原边绕组，L1～L3为副边绕组。在图4中，副边绕组L1～L3的线圈匝数分别为原边绕组L0线圈匝数的1/2～1/50，当可控硅SCR1～SCR3关断时所承受的电压降至原边绕组L0电压的1/2～1/50，电网为10千伏时，可控硅SCR1～SCR3承受的电压小于1800V。
下面进一步说明本实用新型的工作原理。
1．对地电容的检测。当电网正常运行时，通过改变图1中的消弧线圈副边绕组L1或L2所连接可控硅的触发角，测量触发角改变前后的消弧线圈原边绕组L0中的电流基波分量和电压基波分量，即可计算出对地电容值。
2．当电网正常运行时，由工业控制微机测量得到的消弧线圈原边绕组L0中电流基波分量和电压基波分量，即可计算出消弧线圈的等效电感量和电网的脱谐度，控制可控硅的触发角改变脱谐度使电网中性点位移电压保持在规程允许的范围之内。
3．当电网发生单相接地故障时，迅速调节可控硅的触发角使消弧线圈的等效电感与对地电容发生谐振，完全补偿接地点的电容性电流，使接地点的电流最小，电弧不能维持而熄灭。
4．电网单相接地故障消失后，调节可控硅的触发角使消弧线圈等效电感量改变，电网脱离谐振点，保持在较大的脱谐度内，使电网中性点位移电压保持在规程允许的范围之内。
本方案的快速调节消弧线圈，与现有技术相比具有以下特点1．采用了特殊设计的多个绕组消弧线圈，如附图2所示的三绕组消弧线圈。消弧线圈的铁芯磁路分成互不相关的两个独立回路，如附图4所示的四绕组消弧线圈，消弧线圈的铁芯磁路分成互不相关的三个独立回路。由于采用这种特殊的铁芯磁路结构，消弧线圈原边绕组与副边绕组之间的耦合系数和绕组的自感系数可以独立调节，使消弧线圈更容易设计和制造。采用多个绕组构成分段连续调节方式可以使消弧线圈的调节范围增大，从而保证流过消弧线圈的谐波电流较小，因而无需设置谐波滤波器。
2．由于消弧线圈的等效电感量调节范围大，可以采用加大电网的脱谐度，有效地抑制电网中性点位移电压，因而可以去除消弧线圈支路中的并联电阻，减少了设备和投资，并增强了系统运行的可靠性。
3．由于调节速度快，能使消弧线圈由工作在大的脱谐度情况下迅速调节到谐振点。因而可以实现当电网发生单相接地故障时快速补偿接地电容电流，达到迅速熄弧的目的。
4．采用多个绕组特殊设计的消弧线圈，如附图2所示的三绕组消弧线圈和附图4所示的四绕组消弧线圈，消弧线圈的副边绕组L1～L3为原边绕组L0的1/2～1/50。使得副边绕组L1～L3的电压降低到原边绕组L0电压的1/2～1/50。由于反向并联可控硅接在副边绕组L1～L3上，因而反向关联可控硅关断时承受的电压低，这样既实现了消弧线圈电感量的分段连续调节，又大大降低了可控硅需耐受的电压。在本实用新型快速调节消弧线圈中，采用目前常规耐压(耐压在3-5kV)的单只可控硅就可用于控制6-35kV的中压电网，无需采用多个可控硅串联的方式来承受较高电压，避免了可控硅串联时存在的诸多缺陷。
5．采用微机控制组件对反向并联可控硅触发角调整消弧线圈的等效电感量，响应速度快，控制精度高。还可快速实现对电网的电压电流等多个参数和电网的状态进行监测，容易实现电网运行数据记录的保存及消弧线圈的工作状态的自动检查和测量所得数据的通讯传送，适用于无人值守变电站。
本实用新型的快速调节消弧线圈装置，其结构紧凑，投资较小，性能可靠，可应用于电力系统及工矿企业的中压电网，对降低单相短时弧光接地故障造成的永久性接地和单相接地发展成多相接地的发生率将起到积极作用。此外，本实用新型的快速调节消弧线圈装置还可以作为一种新型的可耐受高电压容许大电流流过的浮地电感元件使用，因而具有较大的市场应用前景。
权利要求1．一种快速调节消弧线圈装置，它由隔离开关K、接地变压器JB、电流互感器CT、消弧线圈(1)、微机控制组件CP(2)、零序电压互感器PT(3)等组成，其中消弧线圈(1)由硅钢片叠成的铁芯磁路(4)、磁路气隙(5)、原边绕组L0、副边绕组L1～L3、反向并联可控硅SCR1～SCR3构成，其特征在于接地变压器JB经隔离开关K接入电网LA、LB、LC，接地变压器JB的中性点O经电流互感器CT与原边绕组L0的一端(6)相连，L0的另一端(7)接地，L1～L3分别与反向关联可控硅SCR1～SCR3并联，微机控制组件CP(2)与反向并联可控硅SCR1～SCR3的控制端G1～G6、电流互感器CT、零序电压互感器PT(3)分别相连，零序电压互感器PT(3)与电网LA、LB、LC相连。
2．根据权利要求1所述的快速调节消弧线圈装置，其特征在于副边绕组L1～L3可以由一个或两个以上的线圈绕组组成，铁芯磁路(4)可以由一个或两个以上的独立磁路回路构成，原边绕组L0跨绕于一个或两个以上的磁路回路中，副边绕组L1～L3绕在相应的磁路回路中。
3．根据权利要求1所述的快速调节消弧线圈装置，其特征在于L1～L3与L0之间隔离绝缘，副边绕组L1～L3的线圈匝数为原边绕组L0绕圈匝数的1/2～1/50。
专利摘要快速调节消弧线圈装置,它包括由硅钢片叠成的铁芯磁路、磁路气隙、原边绕组L0、副边绕组L1～L3、反向并联可控硅SCR1～SCR3、微机控制组件、零序电压互感器PT、接地变压器JB等组成。铁芯磁路可做成多个相互独立的磁路回路,原边绕组绕在每个磁路回路中,多个副边绕组绕在相应的磁路回路中。L0的一端连接于接地变压器JB的中性点O,另一端接地。L1～L3分别与可控硅SCR1～SCR3相连。本实用新型可快速实现消弧线圈电感量的分段连续调节,达到电网单相接地电容电流的最佳补偿。
文档编号H02H9/08GK2424559SQ0020667
公开日2001年3月21日 申请日期2000年3月18日 优先权日2000年3月18日
发明者刘和平, 叶一麟, 龙小平 申请人:重庆大学