專利名稱:變電所貯能電容跳閘裝置的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種變電所貯能電容跳閘裝置，用來作為110KV及以下電壓等級(jí)中、小型變電所的保護(hù)和跳閘電源。
貯能電容跳閘裝置作為中、小型變電所的保護(hù)和跳閘電源(以下簡稱為保護(hù)電源)，在已有技術(shù)，如《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》(上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1981年1月新1版)第十六章16－2節(jié)中，是由貯能電容器組、電容器組的充、放電回路、電容器組的檢查裝置等主要部份所組成。電容器組用來貯存電場能量，當(dāng)系統(tǒng)故障伴隨所用電源電壓降低甚至完全消失時(shí)，利用這一能量供給繼電保護(hù)動(dòng)作和斷路器跳閘；充電回路用以在正常運(yùn)行時(shí)向電容器組提供能量，并保證在系統(tǒng)故障時(shí)不向直流主系統(tǒng)反饋能量；放電回路與保護(hù)和跳閘回路相接，隨時(shí)準(zhǔn)備向保護(hù)和跳閘回路提供電源；電容器組的檢查裝置用來檢查電容器組的容量是否滿足要求。
電容器組通常按兩大組配置，一組供給6～10KV饋線的保護(hù)電源，另一組供給其它設(shè)備的保護(hù)電源。兩大組容量均相等，其數(shù)值根據(jù)該手冊(cè)介紹的三種電容量選擇計(jì)算方法確定，其結(jié)果是當(dāng)整流器采用三相橋式時(shí)，每組為6000μF；整流器采用單相橋式時(shí)為3000μF。
在許昌繼電器研究所1976年7月出版的《發(fā)變電二次線通用設(shè)計(jì)圖冊(cè)(四)220V直流系統(tǒng)定型屏》典型設(shè)計(jì)中，貯能電容器按兩組配置，且對(duì)于110KV變電所第一組CⅠ＝18000μF，供給110KV線路和主變各側(cè)跳閘；第二組CⅡ＝9000μF，供給35KV和6～10KV饋線跳閘。對(duì)于35KV變電所第一組CⅠ＝9000μF，供給35KV線路和主變各側(cè)跳閘；第二組CⅡ＝4500μF，供給6～10KV饋線跳閘。
在冶金工業(yè)部南昌有色冶金設(shè)計(jì)院1976年7月編制出版的《35／6(10)千伏變電所、6(10)千伏配電所 二次接線圖集220伏電容補(bǔ)償硅整流操作 GD751》典型設(shè)計(jì)中，貯能電容器也是按兩組配置，且對(duì)于35KV內(nèi)橋接線變電所，CⅠ＝CⅡ＝8000μF；對(duì)于其它接線方式的變電所，CⅠ＝CⅡ＝6000μF。
在新疆維吾爾自治區(qū)和水利電力部水利水電勘測設(shè)計(jì)院編制，水利電力出版社1985年10月出版的《控制保護(hù)常用電氣設(shè)備手冊(cè)》第六章§6－3圖6－3－2介紹的裝置中，貯能電容器也是按兩組配置，其數(shù)量為CⅠ＝CⅡ＝7050μF。
理論分析和長期實(shí)踐都已表明，現(xiàn)行方案主要存在下述問題1、貯能電容量普遍選擇過小，沒有考慮到整流操作的變電所直流母線電壓有可能長時(shí)間運(yùn)行在80％Ue＝0.8×220＝176V，以及斷路器跳閘線圈動(dòng)作電壓剛好調(diào)整在上限值65％Ue＝143V等不利條件的影響，也沒有按保護(hù)的動(dòng)作邏輯關(guān)系從電路的分析角度去解決電容量的計(jì)算問題。因此，目前變電所配置的貯能電容量，大都不能滿足可靠性要求。
2、貯能電容器的分組及保護(hù)電源分配方式，不能滿足保護(hù)動(dòng)作斷路器拒分時(shí)后備保護(hù)動(dòng)作及斷路器跳閘對(duì)電源的可靠性要求。
3、電容器組的檢查裝置按反映電容器組貯存能量的大小( 1/2 CU2)而構(gòu)成，因此，受整流電源電壓變化的影響，電容量的檢查結(jié)果往往給出錯(cuò)誤的結(jié)論。
4、充電回路的熔斷器和電容器組的熔斷器均未得到合理監(jiān)視。
5、電容器組的充電電源主張采用單相橋式整流器，其目的是用以提高電容器的充電電壓，減少電容器組的容量。由于電容器的充電電壓為整流器輸出直流脈動(dòng)電壓的峰值，所以與三相橋式整流器相比，單相橋式整流器所提供的充電電壓可由前者的230V提高到345V，從而可使電容器組的容量大為減少。但選擇單相橋式整流器作為電容器組的充電設(shè)備將帶來如下問題
①因合閘用整流器按三相橋式接線，故當(dāng)充電用整流器因故停用或處在備用狀態(tài)時(shí)，電容器組的充電電壓將由原設(shè)計(jì)的345V下降為230V，從而造成保護(hù)電源能量嚴(yán)重不足。
②保護(hù)回路的電壓太高(可達(dá)345V)，遠(yuǎn)大于二次設(shè)備對(duì)直流電源電壓的要求(一般為80～110％Ue)。因此，對(duì)保護(hù)繼電器的接點(diǎn)和長期受電的繼電器(如BFy－10A／220V晶體管負(fù)序電壓繼電器等)，損壞率將大為增加。
③對(duì)具有相同耐壓值的貯能電容器，充電電壓的提高將嚴(yán)重降低其使用壽命。
④單相橋式整流器輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)較三相橋式整流大得多，使得直流脈沖繼電器及干簧管型繼電器的使用帶來困難。
上述問題的存在，正是導(dǎo)致目前這種電源方式瀕臨淘汰的主要原因，如在1983年9月水利電力部授權(quán)華東電力設(shè)計(jì)院修訂的《變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(征求意見稿)上冊(cè)第三章第六節(jié)第3.6.1條中，就曾明確否定了電容貯能電源方式在110(60)千伏終端變電所的應(yīng)用價(jià)值。修訂后的條文中寫到“第3.6.1條，為保證對(duì)直流負(fù)荷的供電，……110(60)千伏終端變電所宜采用小型密封鎘鎳式蓄電池或復(fù)式整流作為操作電源；……?！?第22頁)。在該規(guī)程“(征求意見稿修訂說明)上冊(cè)”第28頁二款中，就第3.6.1條的修改作了進(jìn)一步地說明，原文寫到“二、修改了整流操作電源的內(nèi)容1、原規(guī)程第42條規(guī)定的整流操作電源有復(fù)式整流和電容儲(chǔ)能整流2種。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，后者事故率較高。由于電容器分組和容量選擇不合理，控制回路和信號(hào)回路未分開，電容器質(zhì)量較差且缺少合理的檢測手段等原因，全國曾發(fā)生斷路器拒分事故多起，……。”在第32頁中繼續(xù)指出“由此可見，電容儲(chǔ)能已無可取之處，完全可由小型密封鎘鎳式蓄電池或復(fù)式整流所取代?！?br>本實(shí)用新型的目的正是要提供一種改進(jìn)的貯能電容跳閘裝置，它不但克服了現(xiàn)行方案存在的不足，還具有接線合理、性能可靠、體積小、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)?？捎纱巳〈小⑿⌒妥冸娝F(xiàn)有的不合理電容儲(chǔ)能電源方式和投資昂貴、接線復(fù)雜、維護(hù)繁瑣、使用壽命較短的鉛酸蓄電池方案，并且在投資費(fèi)用、使用壽命和維護(hù)費(fèi)用等方面都將大大優(yōu)于現(xiàn)行的鎘鎳式蓄電池方案。
本實(shí)用新型是按照下述方法實(shí)現(xiàn)的1、按照繼電保護(hù)動(dòng)作邏輯關(guān)系和相鄰保護(hù)的相互配合關(guān)系，對(duì)貯能電容器組提出了一套分組和分配原則。根據(jù)此原則，結(jié)合中、小型變電所的主接線特點(diǎn)，分別對(duì)用于35KV變電所和110KV變電所的貯能電容跳閘裝置提出了典型分組方案。解決了保護(hù)動(dòng)作斷路器拒分時(shí)上一級(jí)保護(hù)和跳閘對(duì)電源的可靠性要求。
2、針對(duì)整流操作變電所直流電壓變化較大，貯能電容器組放電時(shí)端電壓按指數(shù)規(guī)律衰減、繼電器和跳閘線圈動(dòng)作電壓值有上、下限要求，保護(hù)裝置的構(gòu)成方式和元件參數(shù)的不同對(duì)放電過程有影響等特殊條件，提出了一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娙萘窟x擇原則和要求。然后按照電路分析的基本方法，將保護(hù)和跳閘回路等效為多時(shí)間階梯的R、L、C電路，再按照過渡過程和誤差理論的分析方法，進(jìn)一步將電路等效為多時(shí)間階梯的R、C電路，繼而導(dǎo)出了電容量C與電路各元件電阻值R、動(dòng)作時(shí)間△t、電容器放電前的初始電壓uC(O)、考慮到保證斷路器可靠跳閘時(shí)的端電壓uc(tk)(tk為跳閘鐵芯剛好上升到最頂端時(shí)的時(shí)間，uc(tk)為對(duì)應(yīng)于tk時(shí)的電容器組端電壓值)之間的關(guān)系式，結(jié)合所規(guī)定的電容量選擇原則，求導(dǎo)了一個(gè)可供工程使用的電容量選擇計(jì)算公式，并根據(jù)此計(jì)算公式和選擇方法，分別對(duì)用于35KV變電所和110KV變電所的貯能電容跳閘裝置，提出了電容量典型配置方案。
3、根據(jù)不同容量的電容器組在同一基準(zhǔn)電壓下，經(jīng)相同的放電時(shí)間在相等的負(fù)載上放電后，其殘余電壓不相等這一規(guī)律，提出了能正確反映貯能電容器組容量變化的電容量檢測裝置構(gòu)成方案。解決了對(duì)運(yùn)行中的電容器組容量的檢測技術(shù)，并為維護(hù)試驗(yàn)提供了一種簡易可行的電容量測試儀器原理構(gòu)成方案。
4、用在充電回路熔斷器下端出口處并接一只直流中間繼電器，當(dāng)熔斷器熔斷時(shí)該中間繼電器失磁返回，用其一對(duì)常閉接點(diǎn)接通中央信號(hào)預(yù)告音響回路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電回路熔斷器的聲、光信號(hào)監(jiān)視。
5、用在電容器組熔斷器兩端并接一只與其自身常閉接點(diǎn)串聯(lián)的信號(hào)繼電器，當(dāng)電容器組熔斷器熔斷時(shí)，故障電流經(jīng)信號(hào)繼電器常閉接點(diǎn)使其啟動(dòng)并固定其動(dòng)作狀態(tài)，信號(hào)繼電器常閉接點(diǎn)迅速打開切斷流經(jīng)其線圈的故障電流，其常開接點(diǎn)閉合接通預(yù)告音響信號(hào)回路發(fā)出聲、光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電容器組熔斷器的聲、光信號(hào)監(jiān)視。但是，為了簡化接線、節(jié)省投資和減少故障點(diǎn)，本裝置的貯能電容器采用了單只容量 大 于500μF的產(chǎn)品，電容器個(gè)數(shù)大大減少，因而在同一組中不再分小組，也不必再設(shè)置電容器組熔斷器和其監(jiān)視回路。
6、提出了將各組電容器正極和負(fù)極同時(shí)輸出的保護(hù)電源獨(dú)立接線方案。使保護(hù)電源的放電不依賴于操作回路去完成，提高了保護(hù)電源的獨(dú)立性和可靠性，且有利于區(qū)分保護(hù)和控制回路的接地故障。
7、要求在充電回路或整流電源輸出端必須裝設(shè)一定阻值的限流電阻，以保證電容器不受沖擊電流的損壞。
8、提出了對(duì)長期停用或新投的電容器組，投入運(yùn)行時(shí)要使充電電壓由零逐漸升起，以防止送電瞬間由于電容器漏電流突然增大，內(nèi)部氣壓突然增高，而使得電容器的外殼頂蓋掀起。
9、裝置采用了拔、插式結(jié)構(gòu)。每組貯能電容器采用兩只獨(dú)立插件，一只專門用來裝設(shè)貯能電容器，稱作貯能板；另一只則用來裝設(shè)電容器組操作回路的全部元件，稱作操作板。操作板插件和貯能板插件分別做成統(tǒng)一制件，操作板插件可以互相代用，貯能板插件則根據(jù)該組電容器的容量要求進(jìn)行裝配。電容量測量回路的元件和監(jiān)視各組電容器充電回路熔斷器故障的指示燈，集中裝設(shè)在一只獨(dú)立插件內(nèi)，稱為監(jiān)視、檢測板。全部貯能板插件集中裝設(shè)在一個(gè)矩形箱體內(nèi)，稱之為貯能箱，全部操作板插件和一只共用的監(jiān)視、檢測板插件集中裝設(shè)在另一只矩形箱體內(nèi)，稱之為操作箱。貯能箱和操作箱均裝有活動(dòng)式玻璃門蓋，門蓋上裝有半合頁和掛鉤式簡易門鎖，便于門蓋的開閉和裝取。各插件均采用屏前拔插式，以便于操作和監(jiān)視。兩箱體后裝有接線板，用以實(shí)現(xiàn)兩箱體間及裝置對(duì)外部電路的聯(lián)接。
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)，從根本上解決了現(xiàn)有電容貯能電源方式存在的種種問題，完全能滿足中、小型變電所采用不同主接線和不同保護(hù)構(gòu)成方式時(shí)對(duì)保護(hù)和跳閘電源的可靠性要求，與鉛酸蓄電池電源方式相比，本裝置具有體積小(可與合閘硅整流器及充電硅整流器同屏合裝)；投資低(約為其10％)；壽命長(可達(dá)20年以上)；維護(hù)費(fèi)用低(平均年維護(hù)費(fèi)小于100元)等優(yōu)點(diǎn)，且能滿足必要的可靠性和技術(shù)要求。與現(xiàn)行的鎘鎳蓄電池電源方式相比，也具有投資低(約為其10～20％)；占地面積小(約為其1／3)；運(yùn)行維護(hù)簡便(對(duì)充、放電無特殊要求等)；使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。因此，本實(shí)用新型將為中、小型變電所提供一種理想的直流電源裝置。
下面詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
圖1是構(gòu)成貯能電容跳閘裝置的原理方框圖。
圖2是本裝置中任一組貯能電容器的充電回路。充電回路的電源來自由三相橋式整流器供電的直流主母線。轉(zhuǎn)換開關(guān)HK用來接通和關(guān)斷充電回路電源；熔斷器RD用來切斷充電回路的短路電流，保護(hù)充電回路元件不受損壞；限流電阻R用來限制電容器初充電瞬間充電電流的幅值和充電回路短路電流的幅值，保護(hù)電容器和二極管D不受損壞；隔離二極管D用來阻止電容器組的能量不向直流主系統(tǒng)反饋，以保證在電網(wǎng)故障時(shí)有充足的保護(hù)電源能量；電源指示燈BD用來監(jiān)視充電回路的工作狀態(tài)；直流中間繼電器JJ用來實(shí)現(xiàn)對(duì)充電回路熔斷器的聲、光信號(hào)監(jiān)視，當(dāng)RD熔斷時(shí)，JJ失磁返回，JJ常閉接點(diǎn)閉合，光字牌GP亮，顯示“充電回路熔斷器斷”聲、光信號(hào)。
圖3表示本裝置中任一組貯能電容器按三小組裝配時(shí)，各電容器組熔斷器監(jiān)視回路的接線。假設(shè)第一小組C－1內(nèi)部發(fā)生短路，則熔斷器RD1熔斷，故障電流立即通過信號(hào)繼電器1XJ線圈回路使1XJ啟動(dòng)1XJ常閉接點(diǎn)立即打開將故障電流切斷，同時(shí)1XJ常開接點(diǎn)閉合使光字牌GP亮，顯示“電容器組熔斷器斷”聲、光信號(hào)。采用信號(hào)繼電器的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作狀態(tài)能固定保持，直至恢復(fù)正常。
圖4是本裝置電容量檢測回路中檢查切換部分在任一組電容器C和備用組Cb回路的接線，zK和zKb為LW2－5.5.5.5／F4－X型轉(zhuǎn)換開關(guān)。當(dāng)對(duì)工作組電容器C進(jìn)行容量檢測時(shí)，首先將轉(zhuǎn)換開關(guān)zK切換到“檢測”位置，zK②③和⑩(11)接點(diǎn)分別接通，電容器組C則通過“檢＋”和“檢－”與檢測回路的測量部分相接，從而可進(jìn)行電容量的檢測。與此同時(shí)，zK⑥⑦和(14)(15)兩對(duì)接點(diǎn)也分別接通，通過備用組的轉(zhuǎn)換開關(guān)zKb使＋TM與＋TMb、－TM與－TMb分別接通，接在＋TM和－TM上的保護(hù)和跳閘回路暫改由備用組貯能電容器供電。保證了在進(jìn)行電容量檢測過程中，被檢測組的保護(hù)和跳閘回路不間斷供電。
圖5是本裝置電容量檢測回路中測量部分的接線，表V／μF是標(biāo)有電壓值V和電容值μF刻度的高內(nèi)阻直流電壓表，μF值刻度為改增刻度。電容C的值與測量回路參數(shù)D之間的關(guān)系為C＝ (D)/(ln〔UC· J/uc(tzd)〕) μFD＝( (△t1)/(R1) ＋ (△t2)/(R2) ＋ (△t3)/(R3) )×106上兩式中UC·J－所規(guī)定的初始放電電壓基準(zhǔn)值，一般選擇低于電源額定電壓Ue；uC(tzd)－被測電容器組經(jīng)整定時(shí)間tzd對(duì)測量回路放電后所具有的殘余電壓值；△t1－時(shí)間繼電器SJ瞬動(dòng)常閉接點(diǎn)SJ1的打開時(shí)間；△t2－SJ延時(shí)主接點(diǎn)的整定動(dòng)作時(shí)間；△t3－SJ瞬動(dòng)常開接點(diǎn)SJ2的返回時(shí)間；R1－對(duì)應(yīng)于時(shí)間段△t1時(shí)測量回路的總電阻；R2－對(duì)應(yīng)于時(shí)間段△t2時(shí)測量回路的總電阻；R3－對(duì)應(yīng)于時(shí)間段△t3時(shí)測量回路的總電阻；D－由測量回路固有參數(shù)△t1、△t2、△t3和R1、R2、R3確定的參數(shù)。
對(duì)應(yīng)于電容量C為不同值時(shí)的電壓表刻度換算關(guān)系，可由下式表示U＝UC·Je－ (D)/(C) V式中UC·J和D均為常數(shù)。
測量電容器組容量的操作過程如下(1)按下按鈕1AN使表V／μF指針下降到基準(zhǔn)電壓UC·J時(shí)立即釋放1AN；(2)點(diǎn)按2AN，則SJ啟動(dòng)，SJ1首先打開將電阻3R串入放電回路，SJ2相繼閉合使SJ動(dòng)作狀態(tài)自保持；(3)當(dāng)SJ延時(shí)主接點(diǎn)閉合時(shí)，SJ線圈被短接，從而立即返回，各接點(diǎn)均返回到原始狀態(tài)；(4)立即讀出表V／μF的指示值，則μF刻度的值表示被測電容器的容量，V刻度的值表示電容器組的殘余電壓值。
3R和4R采用可調(diào)式電阻器，目的在于得到不同的D值，以適應(yīng)較大范圍的電容量測試。為減小測量誤差，表V／μF要求采用高內(nèi)阻的直流電壓表。
本測量回路接線的主要優(yōu)點(diǎn)就在于結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)行。根據(jù)此方法，可將電阻2R用一只按UC·J整定的低電壓繼電器和與SJ的一對(duì)瞬動(dòng)常閉接點(diǎn)串聯(lián)的電路來代替，而按鈕2AN則由低電壓繼電器的接點(diǎn)來代替。
圖1中的放電回路，主要是指由電容器組和充電回路供電的正、負(fù)電源小母線＋TM和－TM，保護(hù)和跳閘回路則由＋TM和－TM取得電源。
圖1中的貯能回路是由貯能電容器組所構(gòu)成。電容器組按下列原則進(jìn)行分組和分配1、分組應(yīng)滿足一臺(tái)斷路器拒分時(shí)，上一級(jí)斷路器有可靠的保護(hù)電源，但不考慮上一級(jí)斷路器再次拒分或多臺(tái)斷路器同時(shí)拒分的情況；2、在保護(hù)定值上具有相互配合關(guān)系的相鄰斷路器和在保護(hù)動(dòng)作邏輯關(guān)系上有相互制約的同級(jí)斷路器，其保護(hù)電源不能由同一組貯能電容器供給；3、在主變壓器保護(hù)裝置中，凡動(dòng)作于高壓側(cè)斷路器跳閘的保護(hù)裝置，應(yīng)與其跳閘回路共由一組貯能電容器供電；而動(dòng)作于其它側(cè)斷路器跳閘的保護(hù)裝置及有關(guān)聯(lián)動(dòng)跳閘回路，應(yīng)分別由作用于對(duì)應(yīng)側(cè)斷路器跳閘的貯能電容器供給；
對(duì)于兩卷主變壓器，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)不另設(shè)過電流保護(hù)時(shí)，允許其低壓側(cè)斷路器的跳閘電源與低壓側(cè)饋線的保護(hù)電源共用一組貯能電容器供電；4、變電所屬于同一電壓等級(jí)饋線的保護(hù)電源，應(yīng)共用一組貯能電容器供給，但不屬于同一電壓等級(jí)饋線的保護(hù)電源，也可以由同一組貯能電容器供給；5、在滿足1、2原則條件下，不同主設(shè)備的保護(hù)電源可由同一組貯能電容器供給；6、要求另外增設(shè)一組備用貯能電容器組，以保證在任一組電容器故障檢修或進(jìn)行電容量檢測過程中，運(yùn)行中的主設(shè)備不失去保護(hù)電源。
按照上述原則要求，本實(shí)用新型對(duì)用于35KV變電所的貯能電容跳閘裝置，一律按四組貯能電容器裝配；對(duì)用于110KV終端變電所的貯能電容跳閘裝置，一律按五組貯能電容器裝配，兩種方案中都包含了備用組。
電容器組容量的選擇應(yīng)滿足如下原則要求1、選擇保護(hù)裝置動(dòng)作方式中可能出現(xiàn)的消耗直流電源能量最大的動(dòng)作方式來選擇確定貯能電容量。
2、選擇直流系統(tǒng)在最低允許電壓UZ、ZX(為80％Ue＝176V)下運(yùn)行時(shí)，貯能電容器所出現(xiàn)的最低充電電壓UC·ZX(176V≤UC·ZX≤184.4V)為計(jì)算貯能電容量的初始放電電壓。從提高可靠性出發(fā)，一般取UC·ZX的下限值176V。
3、要求在1、2條件下，保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳閘鐵芯剛好上升到最頂端時(shí)，貯能電容器兩端的殘余電壓不低于跳閘線圈動(dòng)作電壓的上限值(為65％Ue＝143V)。
4、根據(jù)電網(wǎng)不同電壓等級(jí)饋線和設(shè)備故障機(jī)率的大小，各貯能電容器組容量選擇在滿足1、2、3條件下，應(yīng)按下列原則確定(1)對(duì)于35KV和6～10KV饋線，按滿足兩回饋線可靠跳閘來選擇；
(2)對(duì)于110KV線路，按滿足一回線路可靠跳閘來選擇；(3)對(duì)于單臺(tái)主變壓器，按滿足主變高壓側(cè)斷路器可靠跳閘來選擇；(4)對(duì)于雙卷雙臺(tái)主變壓器，按滿足兩臺(tái)主變過電流保護(hù)同時(shí)動(dòng)作于兩臺(tái)主變高壓側(cè)斷路器可靠跳閘來選擇；(5)對(duì)于三卷雙臺(tái)主變壓器，按兩臺(tái)主變高壓側(cè)過電流保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，其中一套當(dāng)35KV側(cè)分段斷路器被聯(lián)動(dòng)跳閘后立即返回，另一套則一直動(dòng)作到本側(cè)斷路器可靠跳閘來選擇。
5、各組電容器的容量按實(shí)際選擇結(jié)果配置，備用組按最大一組的容量選擇。
6、貯能電容器采用鋁電解電容器，工作電壓應(yīng)大于300V，單只容量應(yīng)不小于100μF，并盡可能選用500μF以上的產(chǎn)品。
各貯能電容器組容量的選擇和計(jì)算，可按下列方法步驟進(jìn)行1、按照電容器的分組原則確定該組的負(fù)載。
2、選擇負(fù)載中可能出現(xiàn)的最大耗能保護(hù)動(dòng)作方式為電容器組的最大負(fù)載方式，并畫出保護(hù)動(dòng)作過程中，由主要耗能元件構(gòu)成的等值電路圖。一般可不考慮中間繼電器電流線圈和大于0.025A的信號(hào)繼電器對(duì)耗能的影響。
3、忽略等值電路中包括跳閘線圈在內(nèi)的全部元件的電感值，作出由各元件電阻值R、動(dòng)作時(shí)間t以及待求的電容量C所組成的等值電路如圖6。圖中Kn表示保護(hù)跳閘回路中第n條支路的接點(diǎn)，tn則表示Kn開始接通的時(shí)間。tn按所論元件可能出現(xiàn)的最長動(dòng)作時(shí)間選擇。
4、應(yīng)用下列計(jì)算貯能電容量CC=4.816KKΣ1nΔtnRn×106μF]]>式中KK－為可靠系數(shù)。主要是考慮電解電容器容量偏差較大、自然老化、電路實(shí)際參數(shù)與計(jì)算取值不一致以及其它不利因素對(duì)電容量選擇的影響。
△tn－為第n條支路元件的動(dòng)作時(shí)間。對(duì)于跳閘線圈的支路，△tn為跳閘線圈開始通電至鐵芯上升到最頂端的時(shí)間，這一時(shí)間與所加電壓大小有關(guān)，在由電容器供電的跳閘回路中，對(duì)于CD2型220V、2.5A和CD10型220V、2.5A操作機(jī)構(gòu)的跳閘線圈，按0.045秒選擇；對(duì)于CD5型220V、2.75A操作機(jī)構(gòu)的跳閘線圈，按0.06秒選擇。
Rn－為第n條支路元件動(dòng)作過程中電路的等值電阻值。
5、對(duì)考慮同時(shí)動(dòng)作的同一電壓等級(jí)饋線的保護(hù)和斷路器，可先求出一回饋線所需配置的電容量C，則LC就是L條饋線保護(hù)同時(shí)動(dòng)作于L臺(tái)斷路器跳閘時(shí)所需配置的貯能電容量。
按照上述貯能電容量的選擇計(jì)算方法，本實(shí)用新型對(duì)各電容器組容量的配置結(jié)果如下第一組 CⅠ＝14000μF，按能滿足110KV變電所兩回6(10)KV饋線可靠跳閘來選擇；當(dāng)用于35KV變電所時(shí)，能可靠滿足兩回6(10)KV饋線跳閘。
第二組 CⅡ＝21000μF，按能滿足35KV變電所兩臺(tái)主變壓器高壓側(cè)斷路器可靠跳閘來選擇；當(dāng)用于110KV變電所時(shí)，能可靠滿足兩回35KV饋線跳閘。
第三組 CⅢ＝6000μF，按滿足110KV變電所一臺(tái)主變6(10)KV側(cè)過電流保護(hù)動(dòng)作于本側(cè)斷路器可靠跳閘來選擇；當(dāng)用于35KV變電所時(shí)，能可靠滿足6(10)KV母線分段斷路器或35KV內(nèi)、外橋斷路器跳閘。
第四組 CⅣ＝30000μF，只用于110KV變電所，按兩臺(tái)主變高壓側(cè)過電流保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，其中一套當(dāng)35KV側(cè)分段斷路器被聯(lián)動(dòng)跳閘后立即返回，另一套則一直動(dòng)作到本側(cè)斷路器可靠跳閘來選擇。
備用組Cb，對(duì)于110KV變電所Cb＝CⅣ＝30000μF；對(duì)于35KV變電所Cb＝CⅡ＝21000μF。
貯能電容器采用CD131、350V、1000～2200μF的產(chǎn)品。
本實(shí)用新型的實(shí)施例圖7為用于某一110KV終端變電所的貯能電容跳閘裝置接線圖。
圖8為這一變電所的主接線圖及保護(hù)電源分配圖。圖中1～4TM分別表示由CⅠ～CⅣ組貯能電容器供電的保護(hù)電源；d1～d5表示模擬在該點(diǎn)發(fā)生短路故障，用以檢驗(yàn)貯能電容器分組的可靠性。檢驗(yàn)方法及結(jié)果如下(1)d1點(diǎn)短路饋線斷路器拒分此時(shí)1TM組能量消耗嚴(yán)重，2TM和4TM組則不受影響，故能滿足主變1B低壓側(cè)斷路器和10KV母線分段斷路器可靠跳閘。
(2)d2點(diǎn)短路①當(dāng)10KV母線分段斷路器拒分時(shí)，4TM組能量消耗嚴(yán)重，2TM和3TM組則不受影響，故能滿足兩臺(tái)主變的低壓側(cè)過電流保護(hù)可靠動(dòng)作及其兩臺(tái)斷路器可靠跳閘。
②當(dāng)主變1B低壓側(cè)斷路器拒分時(shí)，2TM組能量消耗嚴(yán)重，1TM、3TM和4TM組則不受影響，故能滿足主變1B高壓側(cè)過電流保護(hù)可靠動(dòng)作及其高、中壓側(cè)斷路器和中壓側(cè)母線分段斷路器可靠跳閘。
(3)d3點(diǎn)或差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)短路①當(dāng)主變1B低壓側(cè)斷路器拒分時(shí)，2TM組能量消耗嚴(yán)重，3TM和4TM組則不受影響，故能滿足主變2B低壓側(cè)過電流保護(hù)可靠動(dòng)作及低壓側(cè)母線分段斷路器可靠跳閘。
②當(dāng)主變1B中壓側(cè)斷路器拒分時(shí)，1TM組能量消耗嚴(yán)重，3TM和4TM組則不受影響，故能滿足主變2B高壓側(cè)過電流保護(hù)可靠動(dòng)作及中壓側(cè)母線分段斷路器可靠跳閘。
(4)d4點(diǎn)短路饋線斷路器拒分此時(shí)2TM組能量消耗嚴(yán)重，1TM、3TM和4TM組均不受影響。故能滿足兩臺(tái)主變的高壓側(cè)過電流保護(hù)可靠動(dòng)作，以及中壓側(cè)母線分段斷路器和主變1B中壓側(cè)斷路器可靠跳閘。
(5)d5點(diǎn)故障①當(dāng)母線分段斷路器拒分時(shí)，3TM組能量消耗嚴(yán)重，1TM和4TM組則不受影響。故能滿足兩臺(tái)主變的高壓側(cè)過電流保護(hù)可靠動(dòng)作及其兩臺(tái)主變中壓側(cè)斷路器可靠跳閘。
②當(dāng)主變1B中壓側(cè)斷路器拒分時(shí)，1TM組能量消耗嚴(yán)重，2TM、3TM和4TM則不受影響，故能滿足兩臺(tái)主變的高壓側(cè)過電流保護(hù)可靠動(dòng)作，以及中壓側(cè)母線分段斷路器和主變1B高、低壓側(cè)斷路器可靠跳閘。
上述分析方法和結(jié)論，可用于系統(tǒng)任一點(diǎn)的短路。由此表明，本實(shí)用新型完全能夠滿足系統(tǒng)任一點(diǎn)短路且斷路器拒分時(shí)對(duì)保護(hù)和跳閘電源的可靠性要求。
圖9為用于110KV終端變電所的zDT－110型貯能電容跳閘裝置結(jié)構(gòu)示意圖，是由貯能箱〔1〕和操作箱〔5〕兩個(gè)箱體所組成。其中，貯能箱主要由箱體〔1〕和裝有貯能電容器的貯能板插件〔2〕所組成，門蓋〔3〕上裝有玻璃，在門蓋左側(cè)裝半合頁，右側(cè)裝有掛鉤式門鎖〔4〕，便于開閉和裝取；操作箱主要由箱體〔5〕、操作板插件〔6〕、監(jiān)視、檢測板插件〔7〕和門蓋〔8〕等主要部件所組成，門蓋結(jié)構(gòu)與貯能箱門蓋完全相同。在兩箱體后蓋上裝有接線板，可進(jìn)行兩箱之間以及裝置對(duì)外電路的聯(lián)接。充電回路的共公限流電阻1R裝設(shè)在操作箱后蓋上，在其兩端裝設(shè)了一只單極刀開關(guān)K。當(dāng)整流器輸出端或變電所直流母線上裝有5～10Ω限流電阻時(shí)，可將K合上，從而將電阻1R短接。
圖10為貯能板插件結(jié)構(gòu)示意圖，是由面板〔10〕、拉手〔11〕、閉鎖掛鉤〔12〕、滑道〔13〕、絕緣隔板〔14〕、A型插 頭〔15〕、貯能電容器〔16〕、絕緣底板〔17〕等主要另部件所組成。貯能電容器的數(shù)量根據(jù)要求容量裝配。
圖11為操作板插件結(jié)構(gòu)示意圖，是由面板〔18〕、檢測開關(guān)zK〔19〕、電源指示燈BD〔20〕、充電開關(guān)HK〔21〕、閉鎖掛鉤〔22〕、指示燈BD的附加電阻R〔23〕、隔離二極管D〔24〕、熔斷器RD〔25〕、熔斷器監(jiān)視繼電器JJ〔26〕、滑道〔27〕、A型插頭〔28〕、絕緣底板〔29〕等主要另部件組成。其中檢測開關(guān)zK為LWX－5.5.5.5／F4－X型小型強(qiáng)電轉(zhuǎn)換開關(guān)。
圖12為監(jiān)視、檢測板插件結(jié)構(gòu)示意圖，是由面板〔30〕、測量表計(jì)V／μF〔31〕、故障指示燈XD〔32〕、放電按鈕1AN〔33〕、試驗(yàn)按鈕2AN〔34〕、閉鎖掛鉤〔35〕、指示燈XD的附加電阻R〔36〕、4KΩ固定電阻器2R〔37〕、1.5KΩ可調(diào)電阻器3R〔38〕、1.5KΩ可調(diào)電阻器4R〔39〕、時(shí)間繼電器SJ〔40〕、滑道〔41〕、A型插頭〔42〕、絕緣底板〔43〕等主要另部件所組成。其中，SJ最大整定時(shí)限為8秒；表V／μF為0～250V高內(nèi)阻直流電壓表，μF值刻度按表1數(shù)值增改。表1中標(biāo)有橫線的數(shù)字表示要在表V／μF刻度盤上標(biāo)出，未標(biāo)橫線的數(shù)字只需用刻度線表示。
表1數(shù)值是在下述條件下得到的①取基準(zhǔn)電壓UC·J＝200V；②規(guī)定Uc(tzd)＝50V時(shí)的電容量為4000μF；③按前述電容量C與檢測回路參數(shù)D的關(guān)系式，可換算出D＝5545.18；④調(diào)整3R＝500Ω，4R＝1000Ω；⑤根據(jù)實(shí)測的3R、4R阻值、SJ線圈電阻值RSJ、表V／μF內(nèi)阻值RV、SJ1打開時(shí)間tSJ1、SJ2返回時(shí)間tSJ2以及要求的D值，由下式對(duì)時(shí)間繼電器SJ進(jìn)行整定tzd＝〔(3R＋4R∥RSJ)∥RV〕〔D×10－6-tSJ1RV//RSJ//4R-tSJ13R//RV)+tSJ1秒]]>
權(quán)利要求
1.一種用來供給35～110千伏中、小型變電所繼電保護(hù)和斷路器跳閘直流電源的貯能電容跳閘裝置，是由貯能電容器組、電容器組的充電回路和放電回路、各電容器組的電容量檢查回路和一個(gè)公共測量回路所構(gòu)成，其特征在于(1)用于35千伏變電所的貯能電容跳閘裝置，最多設(shè)置四組貯能電容器，其中一組為備用；(2)用于110千伏終端變電所的貯能電容跳閘裝置，最多設(shè)置五組貯能電容器，其中一組為備用；(3)各電容器組的容量根據(jù)所供負(fù)載大小而不相等，備用組的容量按工作組中容量最大的一組配置；(4)各電容器組采用獨(dú)立的充、放電回路；(5)各充電回路熔斷器的工作狀態(tài)由監(jiān)視報(bào)警回路進(jìn)行聲、光信號(hào)監(jiān)視；(6)電容量檢查回路和公共測量回路構(gòu)成了電容量檢測裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)行中的電容器組容量的檢測；(7)貯能電容跳閘裝置由三相橋式整流接線的硅整流器作充電電源；(8)貯能電容跳閘裝置由兩個(gè)矩形箱體-貯能箱和操作箱組合而成。
2.按權(quán)利要求
1所規(guī)定的貯能電容器組，其特征是第一組CⅠ可滿足35千伏饋線可靠跳閘，第二組CⅡ可滿足35千伏變電所兩臺(tái)主變壓器高壓側(cè)斷路器或110千伏終端變電所中兩回35千伏饋線可靠跳閘。第三組CⅢ可滿足110千伏終端變電所中一臺(tái)主變6(10)千伏側(cè)過電流保護(hù)動(dòng)作于本側(cè)斷路器可靠跳閘，或35千伏變電所中6(10)千伏母線分段斷路器或35千伏內(nèi)、外橋斷路器可靠跳閘，第四組CW只用于110千伏變電所，用來供給兩臺(tái)主變壓器高壓側(cè)保護(hù)裝置電源及高壓側(cè)斷路器跳閘電源。
3.按權(quán)利要求
1所規(guī)定的電容器組充電回路，其特征在于任一條獨(dú)立充電回路都是由轉(zhuǎn)換開關(guān)HK、熔斷器RD、限流電阻R、隔離二極管D、電源指示燈BD和監(jiān)視RD工作狀態(tài)的監(jiān)視繼電器JJ所構(gòu)成，其中各充電回路的限流電阻R可用一只裝設(shè)在各條充電回路公共電源輸入端的限流電阻1R代替。
4.按權(quán)利要求
1所規(guī)定的電容器組放電回路，其特征是各組電容器均采用正、負(fù)極電源＋TM和－TM同時(shí)輸出的保護(hù)電源全獨(dú)立接線。
5.按權(quán)利要求
1所規(guī)定的電容量檢測裝置，其特征是(1)用作電容量檢查的切換開關(guān)ZK為LW2——5·5·5·5／F4——X型或相同組合方式的LWX型轉(zhuǎn)換開關(guān)，分別裝設(shè)在各組電容器的充、放電回路，(2)將ZK切換到“檢測”位，可實(shí)現(xiàn)兩種效果① 可將待測電容器組切換到電容量測量回路；② 可將被測電容器組的負(fù)載切換到備用組回路；(3)將ZK和備用組ZKb同時(shí)切換到“并列”位，可實(shí)現(xiàn)工作組電容器與備用組的并列運(yùn)行；(4)電容量測量回路由兩個(gè)普通按鈕1AN和2AN、一只固定電阻器2R、兩只可調(diào)電阻3R和4R、一只時(shí)間繼電器SJ和一只增改了電容值μF刻度的高內(nèi)阻直流電壓表，按測量電容器組經(jīng)基準(zhǔn)電壓UC·J和整定時(shí)間 tzd對(duì)測量回路放電后其端電壓值高低而構(gòu)成，并根據(jù)測量回路的固有參數(shù)D和規(guī)定的基準(zhǔn)電壓UC·J換算出一條與電壓表V值刻度相對(duì)應(yīng)的μF刻度。
6.按權(quán)利要求
5所規(guī)定的電容量測量回路，其特征在于電阻2R可用一只按基準(zhǔn)電壓UC·J整定的低電壓繼電器與SJ的一對(duì)瞬動(dòng)常閉接點(diǎn)串聯(lián)的電路來代替，按鈕2AN則由該電壓繼電器的接點(diǎn)來代替。
7.按權(quán)利要求
1、3所規(guī)定的充電回路熔斷器監(jiān)視報(bào)警回路，其特征是(1)監(jiān)視繼電器JJ為直流中間繼電器；(2)JJ線圈接在充電回路熔斷器下端出口處；(3)JJ的一對(duì)常閉接點(diǎn)JJ1用以接通裝置本身故障指示燈XD，另一對(duì)常閉接點(diǎn)JJ2用以接通變電所中央信號(hào)預(yù)告音響信號(hào)回路的光字牌GP，發(fā)出“充電回路熔斷器斷”聲、光信號(hào)。
8.按權(quán)利要求
1所規(guī)定的貯能箱和操作箱，其特征是貯能箱用來裝設(shè)全部的貯能電容器，操作箱則用來裝設(shè)各組電容器充、放電回路的全部元器件以及裝置熔斷器故障指示燈和電容量檢測裝置測量部分的全部元器件，兩箱體間及裝置對(duì)外部電路的聯(lián)接，通過安裝在兩箱體背面的接線板得以實(shí)現(xiàn)。
9.按權(quán)利要求
1、8所規(guī)定的貯能箱和操作箱，其特征是裝設(shè)在兩箱體內(nèi)的元器件均采用拔插式結(jié)構(gòu)，每一貯能電容器組均由兩只獨(dú)立插件組成，一只專門裝設(shè)貯能電容器，稱作“貯能板”插件，裝于貯能箱內(nèi)，另一只則裝設(shè)電容器組操作回路的全部元器件，稱作“操作板”插件，裝于操作箱內(nèi)，電容量測量回路的元器件和監(jiān)視各電容器組充電回路熔斷器故障的指示燈集中裝設(shè)在一只獨(dú)立的插件內(nèi)，稱作“監(jiān)視檢測板”插件，裝設(shè)在操作箱內(nèi)，任一工作組的操作板插件或貯能板插件拔出時(shí)，其負(fù)載回路可自動(dòng)切換到備用組貯能電容器回路，改由備用組供電，裝置外殼及各種插件可用金屬或非金屬材料加工而成。
專利摘要
一種變電所貯能電容跳閘裝置。由充電回路、貯能回路、放電回路和監(jiān)視、檢測回路構(gòu)成，并且集中裝設(shè)在兩個(gè)具有撥插式結(jié)構(gòu)的矩形箱體內(nèi)，用來作為110KV及110KV以下電壓等級(jí)中、小型變電所的保護(hù)和跳閘電源。裝置在正常運(yùn)行時(shí)由三相橋整流器進(jìn)行浮充電，電網(wǎng)故障時(shí)，裝置貯存的能量供給保護(hù)動(dòng)作和斷路器跳閘。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有方式存在的種種問題，與其他直流電源方式相比，具有投資少、壽命長、體積小、運(yùn)行簡便、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，并具有足夠的可靠性。
文檔編號(hào)H02H7/00GK86203404SQ86203404
公開日1987年12月16日 申請(qǐng)日期1986年5月26日
發(fā)明者韓柏青 申請(qǐng)人:韓柏青導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan