一種用于干式空心電抗器投切過電壓保護的保護電路的制作方法
【專利摘要】一種用于干式空心電抗器投切過電壓保護的保護電路，涉及一種干式空心電抗器的過電壓保護電路。解決了傳統(tǒng)的電抗器過電壓保護中，單獨使用阻容吸收電路時所需電容體積大，造價高，單獨使用間隙保護裝置時，保護間隙頻繁動作會增大間隙擊穿電壓的分散性，降低保護間隙的壽命問題。可以根據(jù)被截斷的電流選擇合適的元件參數(shù)使本實用新型的保護電路滿足，被截斷電流較低時，阻容吸收裝置控制電抗器兩端的過電壓幅值，使其不能達到保護間隙的擊穿電壓，保護間隙處于斷路狀態(tài)，電抗器和各自的阻容元件構(gòu)成RLC振蕩電路，被截斷電流較大時，電抗器兩端的過電壓幅值較高，保護間隙被擊穿，電容及其保護電阻被短路，本實用新型應用在對電抗器保護領(lǐng)域。
【專利說明】—種用于干式空心電抗器投切過電壓保護的保護電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種干式空心電抗器的過電壓保護電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在超高壓大容量電網(wǎng)中，為了補償電網(wǎng)的無功功率，要求安裝一定數(shù)量的電抗器。干式空心電抗器采用多包封并繞結(jié)構(gòu)型式，與鐵心電抗器相比較，具有價格低、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、電抗值線性、損耗低、維護方便等技術(shù)優(yōu)勢。從上世紀九十年代開始，電力系統(tǒng)廣泛使用干式空心電抗器。隨著干式空心電抗器投運數(shù)量及投運時間的增加，事故也逐步增多，并經(jīng)常著火燃燒，給電力系統(tǒng)安全運行帶來了很大影響?，F(xiàn)場調(diào)查和解剖研究表明干式空心電抗器故障多數(shù)是匝間絕緣缺陷造成匝間短路引發(fā)的。大量的數(shù)據(jù)表明，各種過電壓是引起電抗器匝間絕緣缺陷，最終導致短路的主要原因。降低干式空心電抗器上過電壓水平不僅可以有效地減緩匝間絕緣劣化，而且可以避免高幅值過電壓造成匝間絕緣擊穿，這對提高干式空心電抗器安全運行水平非常必要。
[0003]根據(jù)電工理論的基礎(chǔ)知識，能量不能發(fā)生突變，即電感上的電流不能發(fā)生突變，在電流連續(xù)快速變化的過程中會在電感的兩端產(chǎn)生一定的電壓值，滿足e=Ldi/dt。電抗器的投合過程中，由于斷路器的機械特性，會存在的彈跳現(xiàn)象(斷路器觸頭結(jié)合、彈開、在結(jié)合的過程中)。觸頭結(jié)合的過程中，電抗器中的電流已經(jīng)增大到了一定數(shù)值(電抗器中儲存一定的磁場能)，觸頭彈開的過程中，該電流會在觸頭兩端產(chǎn)生多次重燃過電壓。同理，在電抗器切斷的過程中，切斷之前電抗器中流過較大的額定電流(儲存一定的磁場能)，在斷開斷路器的過程中(投切截流產(chǎn)生過電壓描述)，該電流會在電抗器的兩端產(chǎn)生截斷過電壓。
[0004]常用的過電壓保護方法主要有為氧化鋅避雷器、阻容吸收電路、保護間隙。無間隙金屬氧化物避雷器存在固有的熱穩(wěn)定問題，會因多次承受過電壓作用而老化，最終在持續(xù)運行電壓或過電壓作用下，失去熱穩(wěn)定而損壞或爆炸。此外，運行多年的電抗器絕緣水平會降低，可能會出現(xiàn)其絕緣水平低于避雷器保護電壓的情況，不能達到滿意的保護效果。在干式空心電抗器保護領(lǐng)域，為了達到保護的效果，阻容吸收法常常需要額定電壓較高的大電容，其體積、造價等問題限制了其在電網(wǎng)中大范圍推廣。間隙保護裝置在間隙擊穿時產(chǎn)生的高能電弧會導致電極表面出現(xiàn)缺陷，頻繁動作會增大間隙擊穿電壓的分散性，最終使間隙損壞(一般間隙保護沒有電阻，造成母線短路)；此外現(xiàn)有的保護間隙裝置中大都無電阻，動作時擊穿電流較大，易導致電極的燒蝕；此外，在回路中安裝有電流互感器，間隙發(fā)生擊穿，電流發(fā)生突變，互感器發(fā)出信號控制系統(tǒng)繼電保護動作，導致斷電。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型是為了解決傳統(tǒng)的電抗器過電壓保護中，單獨使用阻容吸收電路時所需電容體積大，造價高，單獨使用間隙保護裝置時，保護間隙頻繁動作會增大間隙擊穿電壓的分散性，降低保護間隙的壽命問題，本實用新型提供了一種用于干式空心電抗器投切過電壓保護的保護電路。[0006]一種用于干式空心電抗器投切過電壓保護的保護電路，它包括斷路器、第一電抗器、第二電抗器、第三電抗器、第一阻容吸收裝置、第二阻容吸收裝置、第三阻容吸收裝置、第一保護間隙、第二保護間隙和第三保護間隙，所述的第一阻容吸收裝置包括第一主電阻和第一吸收電容，所述的第二阻容吸收裝置包括第二主電阻和第二吸收電容，所述的第三阻容吸收裝置包括第三主電阻和第三吸收電容，
[0007]所述的斷路器的三相輸入端與電網(wǎng)連接，所述的斷路器三相輸出端中A相輸出端同時與第一電抗器的一端和第一主電阻的一端連接，所述的斷路器三相輸出端中B相輸出端同時與第二電抗器的一端和第二主電阻的一端連接，所述的斷路器三相輸出端中C相輸出端同時與第三電抗器的一端和第三主電阻的一端連接，所述的第一主電阻的另一端同時與第一吸收電容的一端和第一保護間隙的一端連接，所述的第二主電阻的另一端同時與第二吸收電容的一端和第二保護間隙的一端連接，所述的第三主電阻的另一端同時與第三吸收電容的一端和第三保護間隙的一端連接，所述的第一電抗器的另一端、第一吸收電容的另一端、第一保護間隙的另一端、第二電抗器的另一端、第二吸收電容的另一端、第二保護間隙的另一端、第三電抗器的另一端、第三吸收電容的另一端和第三保護間隙的另一端同時和電源地連接。
[0008]原理分析:本實用新型所述的一種用于干式空心電抗器投切過電壓保護的保護電路以兩種工作方式工作，即阻容吸收方式和保護間隙一電阻方式，
[0009](A):阻容吸收方式:在被截斷電流較低時，阻容吸收裝置可以限制電抗器兩端過電壓幅值，使其不能達到保護間隙的擊穿電壓，保護間隙處于斷路狀態(tài)，簡化電路原理如附圖4所示，
[0010]當斷路器斷開產(chǎn)生截流后，電抗器和各自的阻容元件構(gòu)成RLC振蕩電路，回路電流方程滿足:
【權(quán)利要求】
1.一種用于干式空心電抗器投切過電壓保護的保護電路，其特征在于，它包括斷路器(QF)、第一電抗器(DK-1)、第二電抗器(DK-2)、第三電抗器(DK-3)、第一阻容吸收裝置、第二阻容吸收裝置、第三阻容吸收裝置、第一保護間隙(Ga)、第二保護間隙(Gb)和第三保護間隙(Ge)，所述的第一阻容吸收裝置包括第一主電阻(Rsa)和第一吸收電容(CSA)，所述的第二阻容吸收裝置包括第二主電阻(Rsb)和第二吸收電容(CSB)，所述的第三阻容吸收裝置包括第三主電阻(Rsc)和第三吸收電容(Csc)，所述的斷路器(QF)的三相輸入端與電網(wǎng)連接，所述的斷路器(QF)三相輸出端中A相輸出端同時與第一電抗器(DK-1)的一端和第一主電阻(Rsa)的一端連接，所述的斷路器(QF)三相輸出端中B相輸出端同時與第二電抗器(DK-2)的一端和第二主電阻(Rsb)的一端連接，所述的斷路器(QF)三相輸出端中C相輸出端同時與第三電抗器(DK-3)的一端和第三主電阻(Rsc)的一端連接，所述的第一主電阻(Rsa)的另一端同時與第一吸收電容(Csa)的一端和第一保護間隙(Ga)的一端連接,所述的第二主電阻(Rsb)的另一端同時與第二吸收電容(Csb)的一端和第二保護間隙(Gb)的一端連接，所述的第三主電阻(Rsc)的另一端同時與第三吸收電容(Csc)的一端和第三保護間隙(Ge)的一端連接，所述的第一電抗器(DK-1)的另一端、第一吸收電容(Csa)的另一端、第一保護間隙(Ga)的另一端、第二電抗器(DK-2)的另一端、第二吸收電容(Csb)的另一端、第二保護間隙(Gb)的另一端、第三電抗器(DK-3)的另一端、第三吸收電容(Csc)的另一端和第三保護間隙(Ge)的另一端同時和電源地連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于干式空心電抗器投切過電壓保護的保護電路，其特征在于，它還包括第一保護電阻(Ra)、第二保護電阻(Rb)和第三保護電阻(Re)； 所述的第一保護電阻(Ra)串聯(lián)在第一主電阻(Rsa)和第一吸收電容(Csa)之間，并且第一保護電阻(Ra)和第一吸收電容(Csa)串聯(lián)連接后與第一保護間隙(Ga)并聯(lián)連接， 所述的第二保護電阻(Rb)串聯(lián)在第二主電阻(Rsb)和第二吸收電容(Csb)之間，并且第二保護電阻(Rb)和第二吸收電容(Csb)串聯(lián)連接后與第二保護間隙(Gb)并聯(lián)連接， 所述的第三保護電阻(Re)串聯(lián)在第三主電阻(Rsc)和第三吸收電容(Csc)之間，并且第三保護電阻(Re)和第三吸收電容(Csc)串聯(lián)連接后與第三保護間隙(Ge)并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于干式空心電抗器投切過電壓保護的保護電路，其特征在于，它還包括第一熔斷器(FUa)、第二熔斷器(FUb)和第三熔斷器(FUc);所述的第一熔斷器(FUa)串聯(lián)在斷路器(QF)的A相輸出端和第一主電阻(Rsa)之間，所述的第二熔斷器(FUb)串聯(lián)在斷路器(QF)的B相輸出端和第二主電阻(Rsb)之間，所述的第三熔斷器(FUc)串聯(lián)在斷路器(QF)的C相輸出端和第三主電阻(Rsc)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于干式空心電抗器投切過電壓保護的保護電路，其特征在于，所述的第一電抗器(DK-1)、第二電抗器(DK-2)和第三電抗器(DK-3)均為干式空心電抗器。
【文檔編號】H02H9/04GK203504171SQ201320672845
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】王永紅, 高自偉, 朱學成, 聶洪巖, 張健, 趙淼, 楊飛 申請人:國家電網(wǎng)公司, 哈爾濱理工大學, 黑龍江省電力科學研究院