一种输变电系统中无功补偿的保护装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种输变电系统中无功补偿的保护装置，属于输变电系统中无功补偿【技术领域】。技术方案是：多个单台电容器（11）并联构成高压并联电容器组的串段，每个串段均并联设置放电线圈（12）；在每一个单台电容器的电容器支路上均安装含有电流传感器的电流单元（16），电流单元连接控制器（19）；放电线圈带有二次处理单元，二次处理单元连接控制器。本实用新型即可以实现针对放电线圈故障和每一台电容器的灵敏保护，也可以最早限度实现针对高压并联电容器组的最灵敏保护和故障预警，提高无功设备的再用率，提高无功补偿装置的运行可靠性，尽可能避免重大故障的发生，提高保护的灵敏度，及时切断故障设备，避免造成严重故障。
【专利说明】一种输变电系统中无功补偿的保护装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种输变电系统中无功补偿的保护装置，属于输变电系统中无功补偿【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，无功补偿的应用极为广泛，是提高电网功率因数、提高电网电压质量、补偿电网无功功率的主要形式；随着电网的不断发展，其输送容量不断增大，无功补偿需求加大，无功补偿装置中的主要组成部件:高电压大容量电容器组的应用越来越多。但是，运行经验表明高电压大容量电容器组发生鼓肚及爆炸等事故屡见不鲜，例如:东北电网提供的连续9年的统计数据，220kV变电站中电容器爆炸及鼓肚的损坏数约占整个电容器损坏数的35.39%，而发生此类事故的电容器组的配套设备均较齐全。由此可见，高电压大容量电容器组存在较大的事故隐患，其保护方式并不能完全满足安全可靠运行的要求。目前，无功补偿装置的保护方式有4种:开口三角电压保护；相电压差动保护；中性点不平衡电流保护；桥式差电流保护。
[0003]其中，开口三角电压保护是中小容量无功补偿装置(20Mvar及以下)常用的一种保护方式，1kV电压等级中应用最多。该保护方式极难应用于多段串联的电容器组，原因是:由于放电线圈的电压变比大，保护动作信号小，保护整定值难以与电容器内熔丝配合；放电线圈三相性能差异和电源三相不平衡都会产生起始不平衡电压，将大大降低保护灵敏度；此外，用于多串段时，绝缘问题非常复杂，难以解决。
[0004]相电压差动保护使用的设备比较复杂，特殊情况需要增加设置电压放大回路，对称故障时，保护不会动作。这种保护的灵敏度也要受放电线圈性能的影响；当电容器组的串联段增多时，保护灵敏度显著降低，使适用范围受到限制。
[0005]中性点不平衡电流保护电容器组安装时调平衡较麻烦；对称故障时保护不动作。对于目前常见的容量超过20Mvar的电容器组，由于保护灵敏度不够，已经出现不少事故。
[0006]桥差电流保护虽然较其他三种保护方式的灵敏度稍高，但是在发生对称故障时，该保护是不动作的。而且运行经验也表明在大容量、多串段、电容器台数多的电容器组中，其保护灵敏度仍不能满足安全运行的要求。此外，桥式差电流保护和中性点不平衡电流保护对于配置的放电线圈没有任何保护，放电线圈在此种情况下处于保护盲区。由于放电线圈经常要承受操作过电压，工作环境比较恶劣，且实际应用中放电线圈并没有监测及保护措施，放电线圈故障导致的电容器组不能正常投运的情况也多有发生。目前，国内外对放电线圈的检测为周期性试验检测，一般是在大修后或规定时间进行绝缘电阻、耐压试验、电压比等试验，缺乏可靠的实时监测及保护手段。
[0007]虽然开口三角和相电压差动对放电线圈故障有一定的反应，但该保护方式主要是针对低电压小容量的并联电容器组的保护。
[0008]另外，每个电容器组都是由多台电容器并联组成，这几种保护装置在少量电容器出现故障时，由于对整体电容器组的影响很小，保护装置的灵敏度不够，做不到有效的保护。更重要的是:高压并联电容器组是无功补偿装置中最主要的部件，其故障往往是自单台电容器的电容量变化开始的，而所有这些目前的保护方法都是针对已经出现了严重故障之后的保护，更是针对整组电容器的保护，不能实现针对每台电容器的保护。而往往故障是由单个部件开始的，目前的保护装置都不能提供有效的保护。
实用新型内容
[0009]本实用新型目的是提供一种输变电系统中无功补偿的保护装置，通过监测每一台电容器(或每个电容器支路)的电流和监测并联在电容器组上的放电线圈的二次电压，实现无盲区，高灵敏的无功补偿，解决【背景技术】中存在的问题。
[0010]本实用新型的技术方案是:
[0011]一种输变电系统中无功补偿的保护装置，每一个单台电容器构成一个电容器支路，多个单台电容器并联构成高压并联电容器组的串段，多个串段相互之间串联或并联布置，每个串段均并联设置放电线圈；在每一个单台电容器的电容器支路上均安装含有电流传感器的电流单元，电流单元连接控制器；放电线圈带有二次处理单元，二次处理单元连接控制器；电流单元是空心的，直接套装在单台电容器的出线套管上，放电线圈的二次绕组上接有二次处理单元，电流单元和二次处理单元通过无线传输网络或者信号电缆连接控制器。
[0012]所述电流单元带有电源单元，并将电流信号变换成数字信号。
[0013]所述电容器支路至少包含一台电容器，或由多台电容器通过串并联方式构成。
[0014]所述电源单元采用在电流单元中配置取能线圈自取电获得电源或者通过光电方式取得电源。
[0015]本实用新型还设有空心电抗器、避雷器和接地开关，多个串段相互之间串联或并联布置后与空心电抗器、避雷器、接地开关连接。
[0016]本实用新型提供的无功补偿的保护装置，可以实现针对放电线圈故障的灵敏保护，当放电线圈出现故障时，其二次输出电压必然发生变化。而针对每一台电容器或者每一个电容器支路的电容量进行实时监测，可以最早限度实现针对高压并联电容器组的最灵敏保护。
[0017]本实用新型通过监测放电线圈二次电压的变化，并结合每一台电容器的电流值获得每一台电容器的电容量的变化，实现针对无功补偿装置进行最灵敏保护。本实用新型即可以实现针对放电线圈故障和每一台电容器的灵敏保护，也可以最早限度实现针对高压并联电容器组的最灵敏保护和故障预警。本实用新型可以提高无功设备的再用率，提高无功补偿装置的运行可靠性，尽可能避免重大故障的发生。本实用新型的使用将大大提高保护的灵敏度，及时切断故障设备，避免造成严重故障，从而提高输电线路供电可靠性，必将带来良好的社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型实施例示意图；
[0019]图中:单台电容器11、放电线圈12、空心电抗器13、避雷器14、接地开关15是、电流单元16、二次处理单元17、无线传输网络18、控制器19、保护节点110、变电站保护系统
111。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图，通过实例对本实用新型作进一步说明。
[0021]实施例是一个35kV无功补偿装置其中一相的主要结构图，其高压并联电容器实际分为两路，每路两串段。
[0022]一种输变电系统中无功补偿的保护装置，每一个单台电容器构成一个电容器支路，多个单台电容器11并联构成高压并联电容器组的串段，多个串段相互之间串联或并联布置，每个串段均并联设置放电线圈12 ;在每一个单台电容器的电容器支路上均安装含有电流传感器的电流单元16,电流单元连接控制器19 ;放电线圈带有二次处理单元,二次处理单元连接控制器；电流单元16是空心的，直接套装在单台电容器的出线套管上，放电线圈的二次绕组上接有二次处理单元，电流单元和二次处理单元通过无线传输网络18或者信号电缆连接控制器。
[0023]所述电流单元带有电源单元，并将电流信号变换成数字信号。
[0024]所述电容器支路至少包含一台电容器，或由多台电容器通过串并联方式构成。
[0025]所述电源单元采用在电流单元中配置取能线圈自取电获得电源或者通过光电方式取得电源。
[0026]本实用新型还设有空心电抗器13、避雷器14和接地开关15，多个串段相互之间串联或并联布置后与空心电抗器13、避雷器14、接地开关15连接。
[0027]在实施例中，电流单元16含有两个线圈，一个是自取能线圈，后面接有电源模块，给其他模块提供电源；另一个是测量线圈，电源单元16先对其信号做A/D转换处理后，将波形或其有关特征值通过无线传输网络18传输至控制器19。
[0028]二次处理单元17含有电源模块，直接在放电线圈12的二次绕组输出上取得电源，并对放电线圈12的二次信号做A/D转换处理后，将波形或其有关特征值通过无线传输网络18传输至控制器19。
[0029]该实用新型实施过程中，无线传输网络18也可以用光纤或者信号电缆替代；对于电压信号的取得本实施例是采用放电线圈配备二次绕组、二次处理单元的方法，但也可以采用电压互感器、CVT、分压器等其他方式取得；电源单元在本实施例中也可以通过光电转换、电池、电源电缆等方式取得；多个电流单元可以共用一个电源模块，等等多个变化。
【权利要求】
1.一种输变电系统中无功补偿的保护装置，其特征在于:每一个单台电容器构成一个电容器支路，多个单台电容器(11)并联构成高压并联电容器组的串段，多个串段相互之间串联或并联布置，每个串段均并联设置放电线圈(12);在每一个单台电容器的电容器支路上均安装含有电流传感器的电流单元(16),电流单元连接控制器(19);放电线圈带有二次处理单元，二次处理单元连接控制器；电流单元(16)是空心的，直接套装在单台电容器的出线套管上，放电线圈的二次绕组上接有二次处理单元，电流单元和二次处理单元通过无线传输网络(18)或者信号电缆连接控制器。
2.根据权利要求1所述的一种输变电系统中无功补偿的保护装置，其特征在于:还设有空心电抗器(13)、避雷器(14)和接地开关(15)，多个串段相互之间串联或并联布置后与空心电抗器、避雷器、接地开关连接。
【文档编号】H02J3/18GK204012672SQ201420435770
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月5日 优先权日:2014年8月5日
【发明者】张建军, 王钰, 赵福旺, 孙红华, 袁燕岭, 张西术, 袁继军, 穆勇, 袁翔, 许文静, 李良杰, 李耐心, 程大印, 卢玉京, 赵玉文 申请人:国家电网公司, 国网冀北电力有限公司唐山供电公司, 北京诺德威电力技术开发有限责任公司