不间断供电智能过电压保护装置的制作方法

本发明涉及一种不间断供电智能过电压保护装置，属于电力电子技术领域。用于消除各种工况中、高压电网的雷击过电压及内部过电压，达到稳定电网、保护设备、增强系统可靠性等效果。

背景技术：

随着经济的增长，电力系统也在飞快地发展，装机容量越来越大、电网电压越来越高、覆盖面积越来越广，电网中大型冲击性负荷和非线性负荷越来越多，使电网经常发生过电压，严重地影响着电力系统的安全稳定运行，过电压主要产生与几方面。

1．真空断路器分合闸操作过电压，真空断路器在分、合闸过程中，容易产生较高幅值的过电压，甚至造成变压器、电动机等设备的绝缘损坏，以及断路器的相间闪络事故，危及电网的安全运行。大量的现场试验数据分析可知，真空断路器分、合电容器组的电容电流时，容易产生电弧重燃过电压;当真空断路器开断电感电流时，由于真空断路器灭弧能力强，可能产生较高的截流过电压，引起避雷器的频繁动作，甚至造成设备绝缘损坏事故。

虽然有几种方法处理过电压，但是在目前断路器的制造水平和运行条件下，不可避免地会产生操作过电压，致使氧化锌避雷器频繁动作，给运行部门造成很大的安全负担。

2．投切并联电抗器操作过电压，出于其调节功能的需要，通常是投切频繁，同时，受安装场地等客观因素的影响，在其开断设备的选择上，具有灭弧能力强、触头损耗小、开断次数多、维护少、检修周期长等优点的真空断路器，成为设计优选方案。但同时真空断路器也有一些不足之处，如截流、弹跳、复燃、重燃和由此而产生过电压。过电压问题在投切并联电抗器组时显得特别突出。电抗器属于储能元件，在运行操作过程中，由于其工作状态发生变化，可能产生数倍于电源电压的操作过电压。

3．电弧炉过电压，电弧炉内会经常有废钢塌落下来与电极相碰造成短路，因此系统中电流的大小会反复不规则地剧烈波动，造成很大的负荷冲击，电流波形严重畸变。电弧炉电流的急剧变化和波动，使配电母线处的电压也产生急剧变化和波动，其中含有大量的高次谐波，高次谐波电压与工频电压相叠加形成过电压，给同一电网的用电设备造成极大的伤害。并且高次谐波会在发电机和电动机中引起局部发热、破坏绝缘，造成电机损坏；使继电保护误动作，影响电网正常运行；使电力变压器及用户电器设备的损耗增加，寿命降低；使仪器仪表计量不准；使无功补偿装置不能投入运行等等。矿热炉是依靠电弧热和炉料电阻热来工作的，与电弧炉相比只是程度稍轻而已。

4．电力变压器空载投切涌流和过电压，电网中有大量的电力变压器，它们在空载投入时会产生相当于额定电流数倍的涌流和谐振过电压；在空载切出时会产生相当于额定电压数倍的过电压。这不仅会污染电网、影响供电质量，也会对变压器自身造成伤害。

5．煤矿、矿山谐波过电压，煤矿、矿山、油田和城郊及农村工作环境恶劣、条件差，其电力系统故障多发，对生产和生活有很大影响。包括电气设备的绝缘损坏、污闪、雾闪事故、继电保护及自动装置拒动或误动、系统失稳等。

6．电气化铁路过电压，电力机车行驶中要频繁地通过无电区，在通过前后机车内要切、合闸，每次都使机车的主变压器产生操作过电压和发生涌流。且机车需要的牵引功率越来越大,冲击性和电压波动也更为严重。又由于牵引供电系统本身是三相不对称负荷,电力机车是移动的单相整流带冲击的负荷,产生大量的谐波、负序和无功功率,注入电力系统,导致电力系统电能质量下降,严重时可导致继电保护装置误动、引发系统谐振、过电压损坏电气设备甚至大面积停电等事故。

7．风电并网合闸操作过电压，风电并网开关并网合闸操作时,会反复发生主断路器电源侧触指短路故障，存在的严重的合闸弹跳过电压造成箱式变压器主断路器电源侧绝缘击穿短路、箱式变压器在过电压和短路电流的双重作用下发生线圈匝间短路烧损,箱式变压器发生故障的根本原因。

8．雷击过电压，当雷电放电时，强大的雷电流将通过地面的被击物，其热破环作用和机械力破坏作用都非常大，同时还能在邻近的线路上感应出数值很高的过电压，这些过高电压会流窜到供电系统中造成更大的危害。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种不间断供电智能过电压保护装置。能够在供电母线上安装的过电压保护装置，消除母线各种类型过电压使电网电压稳定，可以避免供电设备损坏等各种故障。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的不间断供电智能过电压保护装置，包括高压开关qf、变压器tk、整流二极管d1、整流二极管d2、限流电阻r1、交流电容c1、超级电容c、直流接触器km1、可编程序控制器plc、直流接触器km2、放电电阻r2、电压变送器xt；所述变压器tk原边绕组通过高压开关qf接入电网；变压器副边绕组的两端抽头分别接整流二极管d1、整流二极管d2；整流二极管d1、整流二极管d2的负端并联后接限流电阻r1；直流接触器km1触点并接于限流电阻r1两端；限流电阻r1的另一端接超级电容c；超级电容c的负端接变压器tk副边绕组中心抽头;交流电容c1并接于超级电容c的两端;直流接触器km2触点和放电电阻r2串联后并接于超级电容c的两端；电压变送器xt原边并接于超级电容c的两端，副边信号接入可编程序控制器plc；可编程序控制器plc输出控制线分别连接直流接触器km1、直流接触器km2。所述不间断供电智能过电压保护装置的控制系统采用可编程序控制器plc或工控计算机com控制系统。

可编程序控制器plc或工控计算机com控制系统，通过电压变送器xt信号采集来进行检测超级电容c两端电压，处理运算后发出直流接触器km1、直流接触器km2的控制信号；实现了装置的投入限流及过压能量释放，从而达到装置稳定运行，消除过电压、稳定电网、保护设备、增强系统可靠性的目的。

附图说明

附图是不间断供电智能过电压保护装置的主电路图。

具体实施方式

如图1所示：一种不间断供电智能过电压保护装置，包括高压开关qf、变压器tk、整流二极管d1、整流二极管d2、限流电阻r1、交流电容c1、超级电容c、直流接触器km1、可编程序控制器plc、直流接触器km2、放电电阻r2、电压变送器xt；所述变压器tk原边绕组通过高压开关qf接入电网；变压器副边绕组的两端抽头分别接整流二极管d1、整流二极管d2；整流二极管d1、整流二极管d2的负端并联后接限流电阻r1；直流接触器km1触点并接于限流电阻r1两端；限流电阻r1的另一端接超级电容c；超级电容c的负端接变压器tk副边绕组中心抽头;交流电容c1并接于超级电容c的两端;直流接触器km2触点和放电电阻r2串联后并接于超级电容c的两端；电压变送器xt原边并接于超级电容c的两端，副边信号接入可编程序控制器plc；可编程序控制器plc输出控制线分别连接直流接触器km1、直流接触器km2。

装置起动时，先将高压开关qf合闸、直流接触器km1断开，通过限流电阻r1为超级电容c充电至系统稳定电压；可编程序控制器plc通过电压变送器xt监测电压达到系统稳定电压后将直流接触器km1合闸，此时装置完成起动状态进入运行状态开始对电网进行智能过电压保护；当电网有过电压发生超级电容c快速对过电压能量进行吸收从而消除过电压；可编程序控制器plc通过电压变送器xt监测电压根据设定值控制直流接触器km2分合，实现放电电阻r2对超级电容c的能量的释放，使超级电容c有足够容量吸收下一次过电压能量。