一种用于消弧线圈在截断电流下的保护方法与流程

本发明涉及电力安全技术领域，具体涉及35kv及10kv配电网中一种用于消弧线圈在截断电流下的保护方法。

背景技术：

电力系统中配电网是直接向用户分配电能的网络，配电网的运行状态直接影响到电力系统中的供电可靠性。我国电力系统中，配电网是指35kv及以下电压等级的配电线路，为提高配电网的供电可靠性，在配电网中普遍采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。因消弧线圈是感性元件，在配电网发生单相接地故障时，可以向故障线路中提供电感电流，以补偿故障点处的电容电流，从而使故障点处的残余电流可以控制在10a以下，达到熄灭电弧的目的，因此也称该系统为补偿接地系统，可以带故障运行2小时，大大提高了配电网的供电可靠性。

补偿接地系统的最大缺点是无法对故障进行判别和处理，许多选线方法如五次谐波法、s波注入法、比幅比相法都会在补偿接地系统中失效。究其原因是消弧线圈在配电网故障状态下向系统中注入了感性电流，使线路中的故障参数发生了根本性的变化，而消弧线圈是感性元件，在配电网故障状态下流经消弧线圈中的电流较大，此时切除消弧线圈支路，也即对其进行截流会产生很高的过电压，消弧线圈中储存的能量因没有泄放通道而可能在短时间内将线圈烧损，造成内部短路。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是提供一种用于消弧线圈在截断电流下的保护方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于消弧线圈在截断电流下的保护方法，包括如下步骤：

s1、在消弧线圈的两端并联设置氧化锌避雷器；

s2、所述氧化锌避雷的等值电阻r与消弧线圈的等值调谐电感l构成一个阻感性并联回路；

s3、氧化锌避雷器在正常运行状态下对地绝缘，而在高电压状态下呈现导通的特性，充当消弧线圈在过电压下的续流回路，使消弧线圈在任何工频截断电流下都能够安全稳定运行。

进一步的，该保护方法用于电力系统中35kv及以下电压等级的配电网中，接于接地变压器的中性点上，与变电站接地网相连接构成感性通路，用于配电网在发生单相接地故障时提供感性电流以补偿故障点的电容电流的装置。

首先对配电网中补偿接地系统下正常的消弧线圈中流过的50hz工频电流与吸收释放的能量特性进行分析。令，则对于消弧线圈的等值调谐电感l，吸收能量的积分公式为：。分析其函数性质可知，对于消弧线圈的等值调谐电感l是一个不耗能元件，在工频电流的一个周期内，吸收与释放的能量相等，呈现的是不做功的状态。

其次是分析消弧线圈在截断电流下的工作特性，此时需要考虑消弧线圈在实际工作中的等值损耗电阻，这种状态下消弧线圈的等值电路是由等值调谐电感l与损耗电阻并联构成。流过损耗电阻支路中的电流与总的电流之间的关系为，在工程应用中。因此，而使整体呈感性。假设对流经消弧线圈支路的电流进行截流，在截流前流过消弧线圈中的电流为，则，在断开后的时刻，根据电路中的基尔霍夫电压定理可知，而，。因为流过消弧线圈中的电流在发生截流前后不能突变，因而,根据电路理论中的零输入阶跃响应特征可知，对于调谐电感l与损耗电阻构成的回路中，时间常数，可得消弧线圈调谐电感l两端的电压为:，令其初始幅值为：，则电感l吸收的瞬时功率为：，分析与的函数性质可知，在0~2π内，当分闸角位于0、π、2π时，消弧线圈中存储的能量是0，其两端电压的初始幅值也是0，而如果分闸角度为π/2时，此时消弧线圈的瞬时功率虽然是0，但是其存储的能量已经达到了极值，需要考虑电弧的熄灭和能量的释放。此时采用氧化锌避雷器并联在消弧线圈两端，当其电压高于氧化锌避雷器的起始动作电压时，避雷器导通，使消弧线圈中存储的能量得到释放，并将其两端电压钳制在绝缘耐受电压以下。

本发明通过将消弧线圈的等值调谐电感l与氧化锌避雷器的等值电阻r构成一个阻感性并联回路，利用氧化锌避雷器的特性即正常运行状态下对地绝缘，而在高电压状态下呈现导通的特性，充当消弧线圈在过电压下的续流回路，使消弧线圈在任何工频截断电流下都能够安全稳定运行。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明多功能政治教育宣传板的结构示意图；

图2是本发明的系统结构图。

具体实施方式

下面结合图1和图2对本发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：

本实施例提供了一种用于消弧线圈在截断电流下的保护方法，包括如下步骤：

s1、在消弧线圈的两端并联设置氧化锌避雷器；

s2、所述氧化锌避雷的等值电阻r与消弧线圈的等值调谐电感l构成一个阻感性并联回路；

s3、氧化锌避雷器在正常运行状态下对地绝缘，而在高电压状态下呈现导通的特性，充当消弧线圈在过电压下的续流回路，使消弧线圈在任何工频截断电流下都能够安全稳定运行。

该保护方法用于电力系统中35kv及以下电压等级的配电网中，接于接地变压器的中性点上，与变电站接地网相连接构成感性通路，用于配电网在发生单相接地故障时提供感性电流以补偿故障点的电容电流的装置。

首先对配电网中补偿接地系统下正常的消弧线圈中流过的50hz工频电流与吸收释放的能量特性进行分析。令，则对于消弧线圈的等值调谐电感l，吸收能量的积分公式为：。分析其函数性质可知，对于消弧线圈的等值调谐电感l是一个不耗能元件，在工频电流的一个周期内，吸收与释放的能量相等，呈现的是不做功的状态。

其次是分析消弧线圈在截断电流下的工作特性，此时需要考虑消弧线圈在实际工作中的等值损耗电阻，这种状态下消弧线圈的等值电路是由等值调谐电感l与损耗电阻并联构成。流过损耗电阻支路中的电流与总的电流之间的关系为，在工程应用中。因此，而使整体呈感性。假设对流经消弧线圈支路的电流进行截流，在截流前流过消弧线圈中的电流为，则，在断开后的时刻，根据电路中的基尔霍夫电压定理可知，而，。因为流过消弧线圈中的电流在发生截流前后不能突变，因而,根据电路理论中的零输入阶跃响应特征可知，对于调谐电感l与损耗电阻构成的回路中，时间常数，可得消弧线圈调谐电感l两端的电压为:，令其初始幅值为：，则电感l吸收的瞬时功率为：，分析与的函数性质可知，在0~2π内，当分闸角位于0、π、2π时，消弧线圈中存储的能量是0，其两端电压的初始幅值也是0，而如果分闸角度为π/2时，此时消弧线圈的瞬时功率虽然是0，但是其存储的能量已经达到了极值，需要考虑电弧的熄灭和能量的释放。此时采用氧化锌避雷器并联在消弧线圈两端，当其电压高于氧化锌避雷器的起始动作电压时，避雷器导通，使消弧线圈中存储的能量得到释放，并将其两端电压钳制在绝缘耐受电压以下。

参见图1，该发明的等值原理图如图所示，氧化锌避雷器与消弧线圈并联，尾端共同接至变电站的接地网上，处于零电位点。在补偿接地系统中，在没有截断电流的情况下，氧化锌避雷器呈现大阻抗状态，使消弧线圈的首端对地绝缘，从而不影响消弧线圈的正常运行。

参见图2，在工频电流中，消弧线圈中吸收能量与流过其中的电流波形图，若不发生截流，则消弧线圈是能够稳定运行的，当截流角度处于π/2时，在氧化锌避雷器的保护下，消弧线圈两端的电压能够得到限制，并且存储的能量也得到了释放。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。