相控式预调节消弧补偿装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种电路保护技术领域，尤其是涉及相控式预调节消弧补偿装置。


背景技术：

2.随着电力电网快速的发展，配电网改造的不断深入，系统的电容电流也不断增大，如果单段母线上的电容电流超过10a时当发生单相接地时接地点的电弧不能自行熄灭，进而产生弧光过电压，对运行设备及接地点附近的生命财产带来严重威胁；因此，国家电力行业规程要求，若容性电流超过10a应加装消弧线圈接地补偿装置。
3.消弧线圈的调节与控制方式有：调匝式、调容式、相控式(高短路阻抗式)及偏磁式消弧线圈，目前市场上应用最为广泛的是有载调匝式，调匝式消弧线圈由于采用预调节方式，使其对容性的补偿在可视方面更具可靠性，其对容性电流的补偿通过有级调节比较直观易解。其次是调容式，调容式消弧线圈是固定容量的消弧线圈并联电容器组，通过调整电容器组合来实现系统电容电流的补偿，也是一种预调式消弧线圈接地补偿装置。再者就是短路高阻抗式，高短路阻抗式消弧线圈接地补偿成套装置，正常运行时远离补偿位置，当系统接地时调整可控硅导通角，使消弧线圈输出补偿电流，这种方式的消弧线圈接地补偿装置属于随调式。
4.目前，站内高短路阻抗式消弧线圈(相控式)由于其理论性远远高于现场实际应用性，整体运行可靠性较差(可控硅动作启动电压一般要到30～60v左右)，可控硅产生谐波干扰，(一般通过消弧二次加消谐线圈并电容方式，都是故障易发点)，接地补偿速度慢(系统无出线时担心谐振而必须小角度导通，有出线时又处于不导通状态，等接地时再导通可控硅补偿，一般80～120ms)，运行安全状态模糊，测量数据误差大而又不易判断，等等情况导致配网中性点消弧线圈接地的几种方式中故障率相对较高，整体更换成预调一般需要更新消弧设备本体，费用较高造成许多投运时间不长的高阻抗消弧就废弃而产生浪费情况。这样就需要对投运年限较短容量尚且满足的高阻抗消弧线圈进行局部技术改造成为预调节方式的消弧补偿装置。
5.原消弧线圈是高短路阻抗式，属随调式，在系统正常运行时测量系统的电容电流，远离补偿位置运行，当系统发生单相接地时输出对应的导通角，从而控制补偿电流的大小，如果控制部分 (控制器、功放变压器、晶闸管可控硅等)故障，将不能输出补偿电流，使系统失去接地保护。


技术实现要素：

6.为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为，本实用新型提供一种相控式预调节消弧补偿装置，包括三相母线、高压开关柜、接地变压器、单相隔离开关、外附电压互感器、内过电压保护器以及消弧线圈，所述三相母线与所述高压开关柜电性连接，所述高压开关柜与所述接地变压器电性连接，所述接地变压器与所述单相隔离开关电性连接，所述
单相隔离开关与所述外附电压互感器电性连接，所述外附电压互感器与所述内过电压保护器电性连接，所述内过电压保护器与所述消弧线圈电性连接，所述消弧线圈的一端连接有就地控制箱，所述就地控制箱一端连接有相控预调控制器，所述就地控制箱与所述消弧线圈之间设置有感应线圈，所述消弧线圈连接有阻尼箱，所述阻尼箱连接有电流互感器。
7.优选的，所述高压开关柜内设置有一号三相隔离开关、断路器以及二号三相隔离开关，所述一号三相隔离开关、断路器以及二号三相隔离开关之间串联连接。
8.优选的，所述一号三相隔离开关与所述三相母线电性连接，所述二号三相隔离开关与所述接地变压器之间电性连接。
9.优选的，所述外附电压互感器、所述消弧线圈以及所述内过电压保护器之间并联连接。
10.优选的，所述三相母线的电压为10kv。
11.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于，节约投资，改造时间短，解决高短路阻抗式存在的部分问题。有效解决了随调方式几个不可回避的缺陷，解决了系统母联混网难题。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为本实施例提供的相控式消弧线圈随调改预调装置的电路结构图；
14.图中所示：1、三相母线；2、高压开关柜；3、接地变压器； 4、单相隔离开关；5、外附电压互感器；6、内过电压保护器；7、消弧线圈；8、就地控制箱；9、感应线圈；10、阻尼箱；11、电流互感器；12、一号三相隔离开关；13、断路器；14、二号三相隔离开关；15、相控预调控制器。
具体实施方式
15.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
16.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
17.实施例，由说明书附图1可知，本方案相控式消弧线圈随调改预调装置，包括三相母线1、高压开关柜2、接地变压器3、单相隔离开关4、外附电压互感器5、内过电压保护器6以及消弧线圈7，所述三相母线1与所述高压开关柜2电性连接，所述高压开关柜2与所述接地变压器3电性连接，所述接地变压器3与所述单相隔离开关电性连接，所述单相隔离开关4与所述外附电压互感器5电性连接，所述外附电压互感器5与所述内过电压保护器6 电性连接，所述内过电压保护器与所述消弧线圈7电性连接，所述消弧线圈7的一端连接有就地控
制箱8，所述就地控制箱8一端连接有相控预调控制器15，所述就地控制箱8与所述消弧线圈7 之间设置有感应线圈9，所述消弧线圈7连接有阻尼箱10，所述阻尼箱10连接有电流互感器11。
18.由说明书附图1可知，上述所述高压开关柜2内设置有一号三相隔离开关12、断路器13以及二号三相隔离开关14，所述一号三相隔离开关12、断路器13以及二号三相隔离开关14之间串联连接。
19.由说明书附图1可知，上述所述一号三相隔离开关12与所述三相母线1电性连接，所述二号三相隔离开关14与所述接地变压器3之间电性连接。
20.在上述方案中，所述外附电压互感器5、所述消弧线圈7以及所述内过电压保护器6之间并联连接，所述三相母线1的电压为 10kv；
21.其中，需要重点指出的是，在具体(相控式消弧线圈随调改预调装置)实施过程中，本方案遵循稳定可靠、技术先进、经济实用的原则，总体思路是将其改造成预调式，首先在系统里增加阻尼回路，抑制谐振过电压。关于在系统为抑制谐振过电压而增加的阻尼回路，采用“相控式预调节消弧补偿装置”，专为老式不具备二次阻尼线圈的消弧接地系统而设计研发准备的，其核心部件为反向触点的真空接触器，在其失电和故障状态处于导通状态，从而极大解决了串联阻尼回路故障在接地时烧阻尼箱10的情况发生。另一只常开真空接触器作为投切可调电阻使用，一般为5、 10、20欧范围在线可调。也可作为主接触器备件也选择常闭真空接触器工作，作为紧急消缺使用。
22.其次“预改随”专用控制器在系统正常运行时测量电容电流的大小，根据需要输出补偿电流的大小调整导通角，始终导通运行在过补偿位置，等待系统接地时短接电阻补偿，这样就省掉了原来控制器启动调节可控硅而产生的补偿时间，从而实现预调节快速接地补偿响应的效果。
23.(1)在系统里增加阻尼回路：阻尼部分串接在消弧线圈7末端和大地之间，采用串联防烧阻尼箱10控制技术，有效杜绝可控硅自触发系统的易烧损不报警等设计缺陷，可有效抑制谐振过电压，正常运行时消弧线圈7运行在过补偿位置。阻尼电阻的投入将位移电压限制在允许范围之内，即小于相电压的15％。
24.(2)增设阻尼电阻快速投切装置：该装置控制阻尼电阻的投入和退出，保证系统在正常运行时阻尼电阻正确地投入；在系统发生单相接地故障时及时短接，一方面保护阻尼电阻，另一方面使消弧线圈7额定出力。
25.(3)补偿方式：改造成预调式，在系统正常运行时，实时测量电容电流的大小，根据要求的补偿电流大小调整导通角输出值，使系统运行在过补偿位置，等待接地。装置不断监测系统参数的变化，当满足起测条件时(位移电压的变化超过设定值)再进行退电阻测量，重新调整导通角的大小，实时跟踪系统参数的变化，调整补偿量，保证残流在设定的范围之内。方案设计采用细调节，提高测量精度，使故障点残流限制在5a之内。
26.(4)测量电容电流的测量方法：装置设有两种种电容电流测量方法，分别是两档计算法和外加电容法。
27.a.两档计算法：通过调整可控硅的导通角，不断采集系统的位移电压值，当位移电压大于设定的门槛电压时作为第一测量点，采集并存储第一测量点参数，包括位移电压和位移电流的大小，然后再调整导通角一个步长，作为第二测量点，采集并存储第二测量点参
数，根据这两测量点位移电压和位移电流的数值计算电容电流值，测量时首先退出阻尼电阻，当测出系统电容电流后，投入阻尼电阻。
28.b.外加电容法：在原滤波回路中增加真空接触器和控制回路，将原滤波电容作为外加电容，首先退出滤波电容，使可控硅完全截止，测量系统的不对称电压，然后投入滤波电容，再次测量系统的位移电压和位移电流的大小，从而计算出系统的电容电流。
29.(5)输出控制：相控消弧的电抗与可控硅触发角度是单调函数关系，控制器根据实测的输出电流与目标值的关系，实时修正输出的触发角，逐步逼近目标值。无论初始值偏离多大，都可以快速调节到目标值附近。阻尼电阻投入后，按照过补偿要求输出导通角，等待接地。当系统发生单相接地时，退出阻尼，消弧线圈7按要求输出电感电流的大小，使接地点残流限制在允许范围之内。
30.(6)运行模式：装置设有手动自动两种运行模式。
31.a.自动运行：首先退出阻尼电阻测量系统电容电流，测出系统电容电流后投入阻尼电阻，将可控硅导通角输出的过补偿位置，然后不断检测系统参数的变化，当检测到线路发生变化时，重新测量系统的电容电流，重新输出导通角，实时跟踪系统情况，及时调整导通角。
32.b.手动运行：根据设定的补偿电流大小输出导通角，等待接地。
33.(7)母联运行：装置实时检测两段及以上母线的运行模式，自动判别母联分合状态，当检测的母联合时，一套固定不动，另一套实时自动测量。
34.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。