一种电压消弧线圈及注入装置和系统

本技术属于配电网，具体涉及一种电压消弧线圈及注入装置和系统。

背景技术：

1、配电网是国民经济和工业发展的基础，现代社会更是对电网的安全、稳定和可靠运行提出了更高的要求。目前国内外配电网故障中，多数为单相接地故障，为了限制故障电流，及时消除故障，国内外配电网普遍采用中性点不接地、中性点经消弧线圈接地等。然而，在应对复杂多样的配电网故障环境中，除了保证可靠的消弧效果，还应当考虑系统造价成本、运行成本等，才更符合经济型、实用性的发展需求。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种电压消弧线圈及注入装置和系统，其中，本技术方案提供的电压消弧线圈将消弧线圈与注入变压器功能融合一体形成本技术方案的电压消弧线圈，一次侧的第一绕组线圈可以承担消弧线圈的功能，通过在第二绕组线圈上加载电源，使得利用本技术方案的电压消弧线圈实现故障消弧提供了可行性。即通过加载电源得到故障反向电压是适用于低阻故障消弧；得到故障同相电压是适用于高阻故障消弧，基于本实用新型提供的电压消弧线圈，为实现电压消弧操作奠定了基础。

2、一方面，本实用新型技术方案提供一种电压消弧线圈，所述电压消弧线圈应用于配电网，所述电压消弧线圈至少包含一个单相变压器铁芯、圈绕在所述单相变压器铁芯上的第一绕组线圈和第二绕组线圈，其中，第一绕组线圈的一个端子连接地端，另一端连接配电网中性点或配电网相线或接地变压器高压侧的分接抽头；电压消弧时，所述第二绕组线圈上施加电压。

3、其中，第一绕组线圈的两个端子分别连接中性点或配电网相线或接地变压器高压侧的分接抽头、地端，从而通过在二次侧的第二绕组线圈施加电压用于实现故障消弧，替代原消线圈功能，从而基于电压消弧线圈，取消了现有技术中的消弧线圈，节省装置成本。

4、进一步可选地，所述电压消弧线圈还包括围绕在所述单相变压器铁芯上的第三绕组线圈，其中，位于所述单相变压器铁芯二次侧的所述第三绕组线圈、以及加载在所述第三绕组线圈两端的阻容开关支路构成第三绕组线圈线路。

5、进一步可选地，所述电压消弧线圈还包含一个阻尼电阻，所述阻尼电阻与电容开关支路并联，或者所述阻尼电压安装在一次侧并与第一绕组线圈串联。

6、需要说明的是，阻容开关支路上阻尼电阻的作用是增大零序回路的阻尼，降低中性点位移偏移。

7、进一步可选地，所述第二绕组线圈和第三绕组线圈相互独立且并列式设置在所述电压消弧线圈的二次侧，其中，第一绕组线圈、第二绕组线圈以及第三绕组线圈构成三绕组接线形式。

8、进一步可选地，所述第二绕组线圈和第三绕组线圈共用同一套绕组线圈，其中，在所述第二绕组线圈上设置分接头，所述第三绕组线圈是从所述分接头至所述第二绕组线圈的绕组末端之间的绕组。利用上述结构，相较于三绕组接线形式，可以节省装置空间，降低造价，但是稳定性和可靠性弱于三绕组接线形式。

9、进一步可选地，所有阻容开关支路上均设有串联的电容器和开关，或者部分阻容开关支路上设有串接的电容器和开关以及部分阻容开关支路上设有串接的电阻和开关。

10、其中，本实用新型技术方案通过设有的电容器和开关的阻容开关支路，是以供调节一次侧电感。电容器所在支路的投入，可以影响一次侧电感，从而可以降低接地电流的大小，使得出现接地故障后，所需补偿的电流相较于没有电容开关回路的情况更小以及因为接地电流的减小，可以降低故障危害，因此，基于阻容开关支路结构，可以有效降低所需注入装置的容量需求。

11、进一步可选地，所述电压消弧线圈的单相变压器铁芯为气隙可调的铁芯。

12、其中，该电压消弧线圈采用可调气隙的单相变压器作为主体，而气隙的调节可以改变本发明技术方案中电压消弧线圈一次侧电感/电抗，从而降低配电网系统中注入装置的容量，有效降低装置造价。即投入的气隙可调的单相变压器铁芯，使得电压消弧线圈一次侧电感随气隙挡位而变换，有效降低了接地电流的大小，使得出现接地故障后所需补偿的电流相较于气隙固定工况下更小，因此，基于本技术方案的电压消弧线圈可以有效降低所需注入装置的容量需求。

13、进一步可选地，所述电压消弧线圈的第一绕组线圈的线圈匝数为n1，所述第二绕组线圈的线圈匝数为n2，所述第三绕组线圈的线圈匝数为n3；所述接地变压器高压侧绕组线圈匝数n4与低压侧绕组线圈匝数n5；

14、其中，n1:n2≈n4:n5，n1、n2、n3、n4、n5均为正整数。

15、第二方面，本实用新型技术方案还提供一种基于所述电压消弧线圈的注入装置，至少包含所述电压消弧线圈，所述注入装置还包括独立电源或配电网反向电源；

16、其中，所述电压消弧线圈的第一绕组线圈的一个端子连接地端，另一端连接配电网中性点或配电网相线或接地变压器高压侧的分接抽头；第二绕组线圈上的电压由独立电源或配电网的接地变压器生成。

17、进一步可选地，在所述第二绕组线圈与所述配电网电源或所述独立电源的串接线路上设有可调的分压电阻rx，所述分压电阻rx上并联开关sr。

18、进一步可选地，所述配电网电源为接入配电网的接地变压器；

19、其中，二次侧第一绕组线圈线路的绕组线圈的两个端子各自连接一组a、b、c相控制开关，两组a、b、c相控制开关中同一相控制开关并联式连接，并接入所述接地变压器低压侧中对应相的端子。

20、第三方面，本实用新型技术方案还提供一种基于所述注入装置的系统，至少包含所述注入装置，所述注入装置接入配电网线路。

21、有益效果

22、与现有方法相比，本实用新型的优点有：

23、本技术方案提供的电压消弧线圈将消弧线圈与注入变压器功能融合一体形成本技术方案的电压消弧线圈，一次侧可以承担消弧线圈的功能，为注入故障相反向电压后，利用本技术方案的电压消弧线圈实现故障消弧提供了可行性。

24、本技术方案进一步的优选方案中采用可调气隙的单相变压器作为主体和/或设置了包含阻容开关支路的第三绕组线圈线路，其中，对地电容参数发生变化的工况下，依托本申请电压消弧线圈的气隙的调节以及电容的投切可以改变本发明技术方案中电压消弧线圈一次侧电感/电抗，使得接地电流减小，有效降低配电网系统中注入装置的容量，有效降低装置造价；同时后续即使出现接地故障，也能降低危害。

技术特征：

1.一种电压消弧线圈，其特征在于：所述电压消弧线圈应用于配电网，所述电压消弧线圈至少包含一个单相变压器铁芯、圈绕在所述单相变压器铁芯上的第一绕组线圈和第二绕组线圈，其中，第一绕组线圈的一个端子连接地端，另一端连接配电网中性点或配电网相线或接地变压器高压侧的分接抽头；电压消弧时，所述第二绕组线圈上施加电压。

2.根据权利要求1所述的电压消弧线圈，其特征在于：所述电压消弧线圈还包括围绕在所述单相变压器铁芯上的第三绕组线圈，其中，位于所述单相变压器铁芯二次侧的所述第三绕组线圈、以及加载在所述第三绕组线圈两端的阻容开关支路构成第三绕组线圈线路。

3.根据权利要求2所述的电压消弧线圈，其特征在于：所述电压消弧线圈还包含一个阻尼电阻，所述阻尼电阻与电容开关支路并联，或者所述阻尼电压安装在一次侧并与第一绕组线圈串联。

4.根据权利要求2所述的电压消弧线圈，其特征在于：所述第二绕组线圈和第三绕组线圈相互独立且并列式设置在所述电压消弧线圈的二次侧，其中，第一绕组线圈、第二绕组线圈以及第三绕组线圈构成三绕组接线形式。

5.根据权利要求2所述的电压消弧线圈，其特征在于：所述第二绕组线圈和第三绕组线圈共用同一套绕组线圈，其中，在所述第二绕组线圈上设置分接头，所述第三绕组线圈是从所述分接头至所述第二绕组线圈的绕组末端之间的绕组。

6.根据权利要求2-5任一项所述的电压消弧线圈，其特征在于：所有阻容开关支路上均设有串联的电容器和开关，或者部分阻容开关支路上设有串接的电容器和开关以及部分阻容开关支路上设有串接的电阻和开关。

7.根据权利要求2-5任一项所述的电压消弧线圈，其特征在于：所述电压消弧线圈的单相变压器铁芯为气隙可调的铁芯。

8.一种基于权利要求1-5任一项所述电压消弧线圈的注入装置，其特征在于：至少包含所述电压消弧线圈，所述注入装置还包括独立电源或配电网反向电源；

9.根据权利要求8所述的注入装置，其特征在于：在所述第二绕组线圈与所述配电网电源或所述独立电源的串接线路上设有可调的分压电阻rx，所述分压电阻rx上并联开关sr。

10.一种基于权利要求8所述注入装置的系统，其特征在于：至少包含所述注入装置，所述注入装置接入配电网线路。

技术总结
本技术公开了一种电压消弧线圈及注入装置和系统，该电压消弧线圈包含单相变压器铁芯、圈绕在所述单相变压器铁芯上的第一绕组线圈和第二组绕组线，其中，第一绕组的一个端子连接地端，另一个绕组连接配电网中性点或配电网相线或接地变压器高压侧的分接抽头；第二绕组线圈上施加电压。其中，本技术技术方案取消了与中性点连接的消弧线圈，由位于单相变压器一次侧的第一绕组线圈承担消弧线圈的作用，有效降低装置造价，节省设备空间；此外，在第二绕组线圈上加载电源得到故障反向电压是适用于低阻故障消弧；得到故障同相电压是适用于高阻故障下放大故障电流，即基于本技术提供的电压消弧线圈，为实现电压消弧操作奠定了基础。

技术研发人员：曾祥君,喻锟,曾思同
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：20230802
技术公布日：2024/3/21