專利名稱：一種調容式消弧線圈成套設備以及消弧線圈的運行方式的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于配電系統中性點小電流接地補償成套裝置，具體涉及一種調 容式消弧線圈成套設備以及相應消弧線圈的運行方式。
背景技術：
隨著電力系統的不斷發展，電網輸送的電力容量越來越大，單相接地故障發生時， 接地點流過的系統電容電流也越來越大，從而要求對單相接地時故障點流過的系統電容電 流進行補償。國內電力系統普遍采用了中性點連接消弧線圈的中性點運行方式，也即中性 點諧振接地方式，利用故障條件下流經消弧線圈的感性電流對故障點流過的系統電容電流 進行補償。消弧線圈按照運行方式不同可以分為預調式和隨調式，按照實現原理的不同可 以分為調匝式、調容式、高短路阻抗變壓器式等。消弧線圈的作用主要有兩點a.減少故障 點接地電流；b.減緩電弧熄滅瞬時故障點恢復電壓的上升速度。中性點經消弧線圈接地方式的優點a.經消弧線圈接地，能使故障點的電流減 小，降低了恢復電壓上升速度，利于電弧熄滅。避免了單相接地故障時線路跳閘，提高了供 電可靠性。b.由于中性點經消弧線圈接地減小了接地點的故障電流，也就減輕了設備的 損壞程度，限制了電弧的影響范圍，使電網單相接地后仍能繼續運行一段時間，運行人員能 從容不迫地查明故障線路。c.不接地系統改為經消弧線圈接地后，其過電壓水平不高于 2.5Ue。在這種過電壓水平下，絕緣脆弱的IOkV配電裝置和線路仍可能可以承受。d.中性 點經消弧線圈接地后可避免PT引起的鐵磁諧振。e.經消弧線圈接地后，減小了接地電流， 改善了配電網的電磁兼容環境。以往的調容成套設備為了防止系統發生諧振，通常在消弧線圈與地之間串接了阻 尼電阻，但是這種設計在阻尼電阻與地之間的連接不良時，單相接地時會出現相當于系統 相電壓的高壓加在電阻上，存在一定安全隱患。傳統的消弧線圈通常采用預調式或隨調式運行方式，調容式以預調式居多，預調 式是指在系統正常運行條件下計算出系統電容電流大小，并將消弧線圈預先調節到目標 補償檔位，接地發生時消弧線圈自動進入補償狀態的運行方式，這種運行方式補償快，沖擊 小，但正常運行時由于感抗和容抗非常接近，容易發生諧振，需要阻尼電阻可靠的進行阻尼 保護。隨調式是指在系統正常運行條件下計算出系統電容電流大小，但將消弧線圈調節 到遠離目標補償檔位的位置，當接地發生時再將消弧線圈調節到目標補償檔位的運行方式， 這種運行方式對設備沖擊較大，但正常運行條件下不會發生諧振，不需要安裝阻尼電阻。現行設備的投切方式為真空接觸器投切，這種方式存在計算投切次數使得真空接 觸器動作次數明顯增多，影響了真空接觸器使用壽命。
發明內容
本發明是針對現有消弧線圈成套裝置在防止系統發生諧振方面所存在的缺陷，而提供一種新型的調容式消弧線圈成套設備，該設備用于6kV 66kV中性點經消弧線圈接地 系統中，能夠有效的消除安全隱患，提高電力系統的可靠性。為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案一種調容式消弧線圈成套設備，該成套設備包括組合柜和PK屏兩部分，所述組合 柜主要包括三相隔離開關、接地變壓器、單相隔離開關、調容式消弧線圈本體、電壓互感器、 避雷器、調容柜、電流互感器以及和中電阻箱；所述調容柜主要由若干真空接觸器、若干電力電容器、阻尼電阻、可控硅、觸發電 路板、端子排等組件構成；所述PK屏主要包括控制器、各種二次信號轉接線路和選線線路等；所述阻尼電阻與所述調容式消弧線圈本體的二次繞組連接，所述阻尼電阻的投切 通過控制相應的真空接觸器實現；所述電力電容器分為補償型電容和控制型電容，所述補 償型電容用于實現消弧線圈的預調功能，分別由相應的真空接觸器控制投切，所述控制型 電容用于實現消弧線圈的隨調功能，所述控制電容的支路采用反并聯可控硅與真空接觸器 并聯的方式實現，以便通過真空接觸器實現控制電容的投切轉換，并還可通過所述可控硅 進行調檔計算。所述成套設備中還包括阻尼電阻的投切及其保護電路，所述阻尼電阻的投切及其 保護電路包括電壓繼電器、中間繼電器、所述控制器內的第一中間繼電器和第二中間繼電 器，所述電壓繼電器的觸發信號從中性點電壓互感器引出，并接到電壓繼電器的線包電源 回路；所述電壓繼電器的一組常開節點串入所述中間繼電器的線包電源回路，所述電壓繼 電器的一組常閉節點、中間繼電器一組常閉節點以及控制器內第一中間繼電器的一組常閉 節點串入控制所述阻尼電阻投切的真空接觸器的線包電源回路；所述控制器內第二中間繼 電器的一組常開節點并接在前述串聯的電壓繼電器的常閉節點、中間繼電器常閉節點以及 控制器內第一中間繼電器的常閉節點的兩端。進一步，所述控制器內第一中間繼電器的線包電源回路上設置有一用于實現控制 器保護的常開節點。再進一步，所述控制器內第二中間繼電器的線包電源回路上設置有一用于實現控 制器消諧的常開節點。所述控制器內第一中間繼電器的一組常開節點接入繼電器故障告警回路。本發明的另一目的為針對傳統的消弧線圈運行方式所存在的缺陷，而提供一種全 新的消弧線圈的運行方式，其采用預調式和隨調式相結合的方式，從而進一步提高設備的 性能。為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下一種消弧線圈的運行方式，所述運行方式采用預調式和隨調式相結合的預隨調運 行方式，其包括如下步驟(1)將系統電容分為補償型電容和控制型電容兩種類型；(2)在正常運行條件下計算出系統電容電流大小，確定所有電容的目標投切狀 態；(3)將補償型電容預先(即在故障發生前)直接調節到目標投切狀態，實現電流的 粗略補償，只要計算出的系統電容電流不變，控制補償型電容投切的開關狀態始終保持不變；(4)通過相應的控制真空接觸器與可控硅，將控制型電容調至目標投切狀態取反 的狀態；(5)接地故障發生后，再隨即將控制型電容調至目標狀態，實現補償電流的小范圍 調接；(6)接地消失后控制型電容復歸目標投切狀態取反的位置。本發明提供的成套設備通過將阻尼電阻放在消弧線圈二次側的運行方式，消除了 電阻存在的安全隱患，提高了整個設備的可靠性。結合阻尼電阻的投切及其保護電路后，不但能夠實現阻尼電阻的自動保護、后備 保護、報警提示功能，防止電阻誤投后造成柜內重要設備嚴重損壞，還能夠在適當的時候進 行人工投切阻尼電阻進行消諧，更加可靠。本發明提供的運行方式，通過預隨調運行方式，正常情況下，整個設備處于脫諧度 較大的情況，離諧振點較遠，中性點電壓不會很高；當接地發生時，通過投切控制型電容來 實現隨調補償，對系統造成的沖擊小，安全可靠，有利于延長電容和真空接觸器壽命。本發明中投切方式的設計使得系統正常情況下，可以通過可控硅來進行調檔計 算，減少真空接觸器機械動作次數，延長設備壽命；當發生接地故障時，可以通過真空接觸 器實現控制電容的投切轉換。同時，控制電容支路還可以通過可控硅軟開關進行調檔計算， 動作更安靜。
以下結合附圖和具體實施方式
來進一步說明本發明。圖1為調容式消弧線圈成套設備系統圖；圖2為調容消弧線圈低壓側電路原理圖；圖3為阻尼電阻保護回路原理圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結 合具體圖示，進一步闡述本發明。本發明提供的成套設備用于6kV 66kV中性點經消弧線圈接地系統，能夠實現計 算系統電容電流、自動補償、故障錄波、投并聯中電阻選線等功能。本發明采用阻尼電阻置于二次側和檔位記憶功能設計，使得該成套設備不但能夠 防諧振，而且掉電恢復情況下消弧線圈補償檔位不發生變化，恢復供電時不易發生頻繁調 檔。參見圖1，本發明提供的成套設備由組合柜和PK屏兩部分組成。其中組合柜包括三相隔離開關、接地變壓器1TM、單相隔離開關、調容式消弧線 圈本體1LF、電壓互感器(PT) 1TV、避雷器1F、調容柜TRG、電流互感器(CT) ITA和真空接觸 器、中電阻箱等。調容柜TRG包括柜體、若干電力電容器、若干真空接觸器、可控硅、阻尼電阻、觸 發電路板、端子排等。
上述組合柜中系統電源通過三相隔離開關接至接地變壓器，變壓器引出系統中性 點通過單相隔離開關接至調容式消弧線圈本體的一次繞組，同時在前端連接電壓互感器、 避雷器和中電阻箱以實現電壓采樣、避雷防護以及投切中電阻選線。調容式消弧線圈本體 末端串接電流互感器然后接入地排，電流互感器實現電流采樣。調容式消弧線圈本體的二次繞組連接到調容柜，調容柜內的每一組電容組合對應 一個輸出補償電流大小，改變投切電容的大小就改變了對應的補償電流。其連接依次經過 真空接觸器/可控硅、電力電容器/阻尼電阻，實現阻尼保護和檔位調節的功能，另外可控 硅與控制電容的真空接觸器并聯，觸發電路板接在可控硅控制極上，實現對可控硅的開斷 控制。PK屏主要包括控制器、各種二次信號轉接線路和選線線路等，這些設備組合在一 起共同實現對系統電容電流進行自動調諧和補償。參見圖2，其中Utc為系統不平衡電壓；Xes為系統電容，K為消弧一、二次變比，r為 阻尼電阻，Xcl、Xc2，...，Xci為相應的電力電容器，cl，c2，. . .，ci，cr為真空接觸器，KKG 為可控硅。本發明改變阻尼電阻放在一次側的傳統連接方式，將阻尼電阻放在二次側，通過 真空接觸器投切，正常運行條件下阻尼電阻連接在回路中，接地發生時二次阻尼電阻退出 運行。以往的調容成套設備為了防止系統發生諧振，通常在消弧線圈與地之間串接了阻尼 電阻，但是這種設計在阻尼電阻與地之間的連接不良時，單相接地時會出現相當于系統相 電壓的高壓加在電阻上，存在一定安全隱患，所以采用將阻尼電阻放在消弧線圈二次側的 連接方式消除了安全隱患，提高了系統可靠性。進一步的，本發明將電力電容器分為補償型電容和控制型電容XC3，其中補償型電 容用于實現消弧線圈的預調功能，分別由相應的真空接觸器cl，c2，. . .,ci控制投切；控制 型電容用于實現消弧線圈的隨調功能，同時控制電容的支路采用反并聯可控硅KKG與真空 接觸器c3并聯的方式實現，以便通過真空接觸器實現控制電容的投切轉換，還可通過所述 可控硅進行調檔計算。這樣在系統發生接地故障時，可以通過真空接觸器實現控制電容的 投切轉換。同時，隨調支路還可以通過可控硅軟開關進行調檔計算，動作更安靜，計算精度 更高。為進一步提供本發明的性能，本發明增加了一個阻尼電阻的投切及其保護電路 (如圖3所示)，電壓繼電器YJ、中間繼電器ZJ、控制器內的第一中間繼電器Kl和第二中間 繼電器K2。其中電壓繼電器YJ的觸發信號從中性點電壓互感器PT引出，并接到電壓繼電器 的線包電源回路，并根據現場情況整定好動作門限值。電壓繼電器YJ的常開節點YJ-I串入中間繼電器ZJ的線包電源回路，同時電壓繼 電器YJ的常閉節點YJ-2、中間繼電器ZJ的常閉節點ZJ-I以及控制器內第一中間繼電器 的常閉節點Kl-I串入控制阻尼電阻投切的真空接觸器JCQ的線包電源回路，而真空接觸器 JCQ的主觸點用于阻尼電阻投切控制。同時為了實現控制器人工控制投切阻尼電阻，控制器內第二中間繼電器K2的常 開節點K2-1并接在串聯的電壓繼電器的常閉節點YJ-2、中間繼電器常閉節點ZJ-I以及控 制器內第一中間繼電器的常閉節點Kl-I的兩端。
進一步，控制器內第一中間繼電器Kl的線包電源回路上設置有一用于實現控制 器保護的常開節點。同時在控制器內第二中間繼電器k2的線包電源回路上設置有一用于 實現控制器消諧的常開節點。再進一步的，控制器內第一中間繼電器Kl的常開節點K1-2接入繼電器故障告警 回路。這樣在接地狀態下阻尼電阻會自動斷開，當接地故障消失，系統中性點電壓可能 還是比較高，此時可以通過操作控制器，短時投入阻尼電阻進行消諧，若接地故障已消失， 中性點電壓會因此下降至正常范圍；若接地故障依然存在，中性點電壓不會下降到正常范 圍，此后，阻尼電阻仍然保持斷開狀態。通過這樣的方式不但能夠實現阻尼電阻的自動保 護、后備保護、報警提示功能以及回路熔斷保護，防止電阻誤投后造成柜內重要設備嚴重損 壞，還能夠在適當的時候進行人工投切阻尼電阻進行消諧。基于上述技術方案形成的成套設備，本發明還提供一種預隨調的運行方式，其采 用預調、隨調相結合的方案，將電容分為補償型電容和控制型電容。補償型電容用于預調 節，控制型電容用于隨調，當單相接地發生時，投切隨調電容，使系統達到接近全補償的狀 態。通過這樣的方式，正常情況下，系統處于脫諧度較大的情況，離諧振點較遠，中性點電壓 不會很高；當接地發生時，通過投切控制型電容來實現隨調補償，對系統造成的沖擊小，安 全可靠。運行方式的過程如下，如圖2所示，圖中Xc3為控制型電容，其余的電容為補償型 電容。在正常情況下控制器自動跟蹤計算系統電容電流的大小，根據計算結果，可以確定
各電容器支路開關的目標開斷狀態，除c3外的電容投切用的真空接觸器cl、c2........
ci (c3除外)均直接調節到目標開斷狀態，實現電流的粗略補償；c3和KKG共同作用控制 Xc3的投切狀態，通過控制c3和KKG的開斷狀態使得Xc3的投切狀態與目標狀態相反，接地 故障發生時，各補償電容支路狀態保持不變，Xc3開關支路調節至目標開斷狀態，從而實現 設備的完全補償。接地消失后仍然通過控制c3和KKG的開斷狀態使得Xc3的投切狀態與 目標狀態相反。在系統正常運行條件下計算出系統電容電流大小，選擇一組適當容量的電容，將 其取反，從而正常條件下由于系統感抗和容抗偏離較多，所以不會發生諧振，接地發生時將 該取反的電容調節到目標狀態，從而實現正常的補償，由于只對一只電容進行接地條件下 的投切，容量小，沖擊有限，并且可以針對該電容和對應的真空接觸器予以加強，因此沖擊 這種方式結合了預調式和隨調式的優點。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本領域的技術 人員應該能夠了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說 明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這 些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書 及其等效物界定。
權利要求
一種調容式消弧線圈成套設備，該成套設備包括組合柜和PK屏兩部分，所述組合柜主要包括三相隔離開關、接地變壓器、單相隔離開關、調容式消弧線圈本體、電壓互感器、避雷器、調容柜、電流互感器以及和中電阻箱；所述調容柜主要由若干真空接觸器、若干電力電容器、阻尼電阻、可控硅、觸發電路板、端子排等組件構成；所述PK屏主要包括控制器、各種二次信號轉接線路和選線線路等；其特征在于，所述阻尼電阻與所述調容式消弧線圈本體的二次繞組連接，所述阻尼電阻的投切通過相應的真空接觸器控制實現；所述電力電容器分為補償型電容和控制型電容，所述補償型電容用于實現消弧線圈的預調功能，分別由相應的真空接觸器控制投切，所述控制型電容用于實現消弧線圈的隨調功能，所述控制電容的支路采用反并聯可控硅與真空接觸器并聯的方式實現，以便通過真空接觸器實現控制電容的投切轉換，并還可通過所述可控硅進行調檔計算。
2.根據權利要求1所述的一種調容式消弧線圈成套設備，其特征在于，所述成套設備 中還包括阻尼電阻的投切及其保護電路，所述阻尼電阻的投切及其保護電路包括電壓繼電 器、中間繼電器、所述控制器內的第一中間繼電器和第二中間繼電器，所述電壓繼電器的觸 發信號從中性點電壓互感器引出，并接到電壓繼電器的線包電源回路；所述電壓繼電器的 一組常開節點串入所述中間繼電器的線包電源回路，所述電壓繼電器的一組常閉節點、中 間繼電器一組常閉節點以及控制器內第一中間繼電器的一組常閉節點串入控制所述阻尼 電阻投切的真空接觸器的線包電源回路；所述控制器內第二中間繼電器的一組常開節點并 接在前述串聯的電壓繼電器的常閉節點、中間繼電器常閉節點以及控制器內第一中間繼電 器的常閉節點的兩端。
3.根據權利要求2所述的一種調容式消弧線圈成套設備，其特征在于，所述控制器內 第一中間繼電器的線包電源回路上設置有一用于實現控制器保護的常開節點。
4.根據權利要求2所述的一種調容式消弧線圈成套設備，其特征在于，所述控制器內 第二中間繼電器的線包電源回路上設置有一用于實現控制器消諧的常開節點。
5.根據權利要求2所述的一種調容式消弧線圈成套設備，其特征在于，所述控制器內 第一中間繼電器的一組常開節點接入繼電器故障告警回路。
6.一種消弧線圈的運行方式，其特征在于，所述運行方式采用預調式和隨調式相結合 的預隨調運行方式，包括如下步驟(1)將系統電容分為補償型電容和控制型電容兩種類型；(2)在正常運行條件下計算出系統電容電流大小，確定所有電容的目標投切狀態；(3)將補償型電容預先直接調節到目標投切狀態，實現電流的粗略補償，只要計算出的 系統電容電流不變，控制補償型電容投切的開關狀態始終保持不變；(4)通過控制相應的真空接觸器與可控硅，將控制型電容調至目標投切狀態取反的狀態；(5)接地故障發生后，再隨即將控制型電容調至目標狀態，實現補償電流的小范圍調節；(6)接地消失后控制型電容復歸目標投切狀態取反的位置。
全文摘要
本發明公開了一種調容式消弧線圈成套設備的運行方式，該設備將阻尼電阻設置于消弧線圈的二次繞組側，用于防止正常情況下系統產生諧振，當單相接地故障發生時，二次阻尼電阻自動退出，調容式消弧線圈自動補償感性電流，將故障點殘流限制在要求的范圍內；其中運行方式采用預調、隨調相結合的預隨調運行方式，使得系統補償時對系統造成的沖擊小，安全可靠。
文檔編號H02H9/08GK101950958SQ20101029387
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月27日 優先權日2010年9月27日
發明者易新超, 李剛, 陳鵬飛, 魏立新 申請人:思源電氣股份有限公司