专利名称：防谐补偿消弧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力网中性点接地设备，尤其是一种防谐补偿消弧器。
在3－60千伏电网中，其中性点经消弧设备接地能提高电网安全运行水平。目前采用的消弧设备为消弧线圈和消弧变压器。电网三相对地电容C的容抗Xc值与消弧设备接入的补偿电感L的感抗XL值相近时，在中性点不对称电压作用下，能构成调谐共振，轻者引起中性点位移电压超过相电压值的15％，使运行不正常，重者引起中性点位移过电压，使一相或两相对地电压超过最大允许线电压值，造成事故。特别是发生断线故障，使Uo值显著增大，能引起严重中性点位移过电压。为了安全，规定普通补偿消弧设备应整定于过补偿运行，因而使调整不方便，加重运行调整负担，而且不能完全避免断线故障引起的中性点位移过电压。现有的补偿消弧设备无防调谐共振特性。
本实用新型的目的是提供一种完全避免调谐共振的安全补偿消弧设备，它可过补偿或欠补偿运行，也允许全补偿运行。
本实用新型的方案是一种防谐消弧线圈，包括与电网中性点相连的消弧线圈，不同之处是消弧线圈串接由线性电阻与非线性电感并联构成的防谐阻抗，该非线性电感由玻 合金环作导磁芯体绕以线圈构成。
本实用新型的另一个方案是一种防谐消弧变压器，包括连接电网三相的消弧变压器，该消弧变压器由Z形接线变压器及中性点电感构成，不同之处是消弧变压器串接由线性电阻与非线性电感并联构成的防谐阻抗，该非线性电感由玻 合金环作导磁芯体绕以线圈构成。
本实用新型将现有的消弧线圈或消弧变压器串接防谐阻抗，其非线性电感具有高励磁感抗和速饱和性能，使之既具有补偿消弧功能，又具有良好防谐特性，可避免正常运行或断线故障下因调谐共振而引起的异常现象或事故发生，它可在过补偿或欠补偿下运行，又可全补偿运行，调整灵活、安全。
图1防谐消弧线圈电路图。
图2防谐消弧变压器电路图。
图3非线性电感V－I特性举例。
图4自动调整防谐消弧变压器电路图。
如图1、图2接线中，Lo为消弧线圈，To为消弧变压器，Lm为具有高励磁感抗和速饱和性能的非线性电感，Rm为线性电阻。Lm系用玻 合金环作导磁芯体，绕以线圈制成。图3为一种Lm的V－I特性，V、I均以有效值为单位，起始饱和电压为180V，V为180V及以下，处于不饱和状态，励磁感抗高，I值不大于5－10mA；V为183V，I为0.5A，具有速饱和性能；V为215V，I为50A，即处于深度饱和时的等值感抗值很小。
防谐补偿消弧器的运行，正常运行下的防谐特性和动作时的补偿消弧功能，以下设计实例作具体说明。某10千伏电网接入一台如图1或图2接线的防谐补偿消弧器，补偿电流整定于最大分头50A，单相接地电容电流Ic也为50A，全补偿下运行；防谐阻抗中的Lm的V－I特性如图3所示，Rm取值500Ω。电网运行相电压V 为10.5／3]]>KV，等于6062V。因Lm的V－I特性于I值50A的V值为215V，故补偿电流50A的XL值按(6062－215)／50计算，为117Ω；Ic值50A的Xc值按6062／50计算，为121.24Ω。正常运行下，因Uo值小于180V，Lm的励磁感抗高，远大于Rm值，中性点实为经XL和Rm串联接地，Rm值取大于XL值，可保证完全避免调谐共振，有良好正常运行防谐特性。动作时，电网为单相接地状态，中性点电压幅值瞬时值为2]]>×6062V，对应的补偿电流和Ic电流的幅值瞬时值同为2]]>×50A，因此故障点残余电流无功分量瞬时值为零，其它不同中性点电压瞬时值对应的故障点残余电流无功分量瞬时值分别为2]]>×5000V，为0.4A；2]]>×4000V，为0.76A；2]]>×3000V，为1.0A；2]]>×2000V，为1.5A；2]]>×1000V，为1.8A；2]]>×500V，为2.0A；2]]>×180V，为2.1A。由此看出，故障点残余电流无功分量最大瞬时值补偿至不大于2.1A，说明补偿功能良好。另外，单相接地电弧熄灭后，三相对地电容C上的电容储能经XL和串联的Zm放电振荡，产生衰减振荡自由电压，虽此电压于过零附近低瞬时值电压的短期间内，由于Lm进入不饱和状态使放电振荡受到阻塞，但对自由振荡电压频率影响小，仍能降低故障点电弧熄灭后的恢复电压，使电弧不易重燃，有效发挥消弧功能。
防谐补偿消弧器的运行，除有正常运行下良好防谐特性外，还有防止断线故障引起中性点位移过电压的另一良好防谐特性。发生断线故障将使Uo显著增大，当Uo大于Lm起始饱和电压，又构成调谐共振时，防谐阻抗Zm的防谐作用大大降低，但这时防谐阻抗Zm仍能起到限制中性点位移过电压升高的作用，达到防止出现中性点位移过电压，避免断线故障引起事故。当Uo大于Lm起始饱和电压，防谐阻抗Zm限制中性点位移电压升高的效果，取决于Uo与Lm起始饱和电压的比值，此比值越小，通过Zm的总谐波电流百分值大，其限制效果就大。因3－60KV电网为多馈路供电电网，一回馈线发生断线故障，使Uo最高达0.18U 同时又构成调谐共振，其出现概率将是很小的。当Uo值为0.18U ，Lm起始饱和电压为0.03U ，Xc等于XL构成完全调谐共振下，通过Zm的总谐波电流将大于基波电流的10％，因此可计算得中性点位移电压将不致超过0.54U ，最大一相对地电压将不大于1.6U ，对电网无危害；Xc大于XL，构成不完全调谐共振，当为过补偿5％时，最大一相对地电压将不大于1.3U ；当为欠补偿5％时，最大一相对地电压将不大于1.35U 。某10千伏电网，全网Ic值35A，母线上连接馈线有多回架空线出线并末端连接三相三芯高压电缆，其中一回的Ic值达12A，当该回的架空线出线段发生一相断线并于断线处受电侧接地的断线故障时，由于末端连接电缆的相间电容等于相对地电容的二分之一，使Uo值升至0.18U ，同时又使全网Ic值不变，这时，若装设一台普通补偿消弧设备，即使补偿电流整定为40.3A，过补偿达15％，当发生上述断线故障时，将使消弧设备上电压超过U ，和使两相对地电压均超过线电压，严重威胁电网安全，能造成事故发生，因此须限定补偿电流整定于不小于42A，才有安全保障，这样，不仅调整不灵活，而且故障点残余电流也较大。若装设一台防谐补偿消弧设备，按数值最接近Ic值35A选定补偿电流分头，不仅可过补偿运行，也可以欠补偿运行，还允许全补偿运行，调整灵活又安全，还可使故障点残余电流小，当发生上述断线故障时，其引起的最大一相对地电压不致超过1.6U ，不构成对电网安全威胁。
图4所示的防谐消弧变压器，降压变压器Tm的初级线圈与中性点电感Lo并联，接于程序控制器P的可控开关K2－K11串接低压电感L2－L11后接于降压变压器的次级线圈，输出限压变压器Ts的付方接程序自控器P，二组由可控开关控制的电容串接后接输出限压变压器的原方，且该二组电容串接三次谐波电压源后并接于非线性电感Lm上。
正常运行下，Lm为不饱和，具有高值电感，同时，取Rm为较高数值，使Zm值较高。由于Zm值较高，因此可将三次谐波电源压U3注入补偿电感L和电网三相对地电容C串联的回路中，并于串联回路中额外串入C、C′电容和C11与L11并联组成的工频调谐阻抗，使之构成不受Uo电压影响的三次谐波电流调谐串联回路。C11和L11构成并联工频调谐，使其三次谐波阻抗为一不高数值，但其工频阻抗值应很高，以限制正常运行下Uo电压在L、C串联回路中产生的电流，避免其影响自控。图4设计有自控调整分头11个，如取补偿电流为从20A调至50A，可设计为1分头电流20A，2分头电流23A……，11分头电流50A。图中K2－K11为大电流接点可控开关，1分头下，K2－K11全断开；2分头下，K2闭合……；11分头下，K2－K11均闭合。S2－S11和S2′－S11′为继电保护的小电流开关接点，1分头下，S2－S11和S2′－S11′均断开；2分头下，S2和S2′闭合……；11分头下，S2－S11和S2′－S11′均闭合。如当运行于2分头23A下，调整C1、C2并联值和C1′、C2′并联值，使之满足下述要求，当Ic值为23A时，Ts输出电压Us应为100V；当Ic值降至20.5A及以下，Us应降至80V及以下，启动程序自控器P内的低电压保护动作，再启动其余程序控制，将K2、S2、S2′断开，自动调至1分头下运行；当Ic值升至25.5A及以上时，Us应升至120V及以上，启动程序自控器P内的过电压保护动作，再启动其余程序控制，将K3、S3、S3′闭合，自动调至3分头运行。其它分头自控调整动作雷同。这样，Ic值由17.5A变至52.5A范围内，可自控调整补偿使故障点残余电流无功分量不大于2.5A，能很好满足运行要求。当电网单相接地时或其它原因使防谐阻抗Zm的Lm发生饱和，Us电压将显著降低，因此程序自控器P的设计应排除在Lm发生饱和时引起误动调整。另外，Ts变压器为具有限压特性的输出变压器，当Us电压大于160V时，将限制电压再升高，以保护程序自控器P。
权利要求1.一种防谐消弧线圈，包括与电网中性点相连的消弧线圈，其特征在于消弧线圈串接由线性电阻与非线性电感并联构成的防谐阻抗，该非线性电感由玻 合金环作导磁芯体绕以线圈构成。
2.按权利要求1所述的防谐消弧线圈，其特征在于降压变压器的初级线圈与消弧线圈并联，接于程序控制器的可控开关串接低压电感后接于降压变压器的次级线圈，输出限压变压器的付方接程序自控器，二组由可控开关控制的电容串接后接输出限压变压器的原方，且该二组电容串接三次谐波电压源后并接于非线性电感上。
3.一种防谐消弧变压器，包括连接电网三相的消弧变压器，该消弧变压器由Z形接线变压器及中性点电感构成，其特征在于消弧变压器串接由线性电阻与非线性电感并联构成的防谐阻抗，该非线性电感由玻 合金环作导磁芯体绕以线圈构成。
4.按权利要求3所述的防谐消弧变压器，其特征在于降压变压器的初级线圈与中性点电感并联，接于程序控制器的可控开关串接低压电感后接于降压变压器的次级线圈，输出限压变压器的付方接程序自控器，二组由可控开关控制的电容串接后接输出限压变压器的原方，且该二组电容串接三次谐波电压源后并接于非线性电感上。
专利摘要本实用新型为一种电力网中性点接地设备，在现有的消弧线圈或消弧变压器的中性点电感线圈上串接由线性电阻与非线性电感并联构成的防谐阻抗，该非线性电感由玻合金环作导磁芯体绕以线圈构成。本实用新型除能达到目前消弧设备功能外，还能完全避免调谐共振，可过补偿或欠补偿运行，还可全补偿运行。
文档编号H02H9/08GK2205077SQ94245938
公开日1995年8月9日 申请日期1994年11月23日 优先权日1994年11月23日
发明者周配明 申请人:周配明