用於消弧、消諧及過電壓保護的ZnO與SiC複合電路的製作方法
2023-06-10 05:01:56
專利名稱：用於消弧、消諧及過電壓保護的ZnO與SiC複合電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用於6. 3kv-35kv高壓配電系統的消弧、消諧及過電壓保護的技術，具體是一種由ZnO與SiC不同特性的非線性電阻器件組成的複合組件，可根據不同用途的需要，進行方式不一的串並聯組合，做成的用於消弧、消諧及過電壓保護的ZnO與SiC複合電路。
背景技術：
碳化矽SiC非線性電阻是一種漏電流大，非線性係數a小(a = 2 9)且殘壓高，通流容量相對較小的電阻器件，國外主要用作發電機的滅磁電阻器，國內主要用於電壓互感器中性點的消諧電阻器；氧化鋅ZnO非線性電阻是一種漏電流小，非線性係數a大(a =30 50)且殘壓低，通流容量大，能容高、抗浪湧能力強的電阻器件。但這兩種特
性不同的非線性電阻器件，在各自單獨使用的過程中均會存在著某些不足及一定的技術問題。如目前國內外大中型水輪發電機組均採用SiC非線性電阻作滅磁電阻，由於SiC非線性電阻的漏電流較大，導通電壓低，磁場斷路器易於換流，但在大電流開斷時，需要犧牲滅磁時間，所以使用時需大量的SiC非線性電阻並聯，否則將引起殘壓過高，造成磁場斷路器燒毀，滅磁失敗等事故；為滿足快速滅磁的要求，由於ZnO非線性電阻的導通電壓較高，要有一定高度的斷口弧壓的磁場斷路器相配合，否則不易換流，而且ZnO非線性電阻並聯運行，很難實現均流。目前國內外的過電壓保護裝置(包括避雷器)，均採用單一氧化鋅ZnO閥片相串聯組成，其Vlma閥值電壓需考慮荷電率的影響，往往取得很高，只能對抗雷電等浪湧衝擊起到保護作用，而對時間相對較為漫長的操作過電壓簡直是無能為力。
發明內容本實用新型的目的是提供一種成本低、體積小、重量輕的ZnO與SiC的複合電路，
可廣泛用於大型發電機組消弧、消諧及各種過電壓保護以及滅磁電路。 —種用於消弧、消諧及過電壓保護的ZnO與SiC複合電路，其特徵是由三組ZnO
非線性電阻分別與三組SiC與ZnO非線性電阻相併聯後的電路相串聯，組成星形連接，其連
接節點為中性點，在中性點與地之間並接SiC與ZnO非線性電阻的並聯組件。由ZnO非線
性電阻與SiC和ZnO非線性電阻的並聯電路相串聯組成防雷擊及防止操作過電壓的保護電
路；由SiC與ZnO非線性電阻相併聯組成發電機滅磁電路。 本實用新型充分利用氧化鋅ZnO閥片的能容高、殘壓低、漏電流小、通流容量大的特點，與殘壓高的SiC閥片串並聯做成組件，可廣泛應用於消弧、消諧及各種過壓保護裝置及滅磁領域。採用通流容量大、非線性特性好的氧化鋅ZnO閥片，在抗雷擊及防操作過電壓的過程中具有較低的殘壓；與其相串聯的碳化矽SiC閥片具有通流容量小、殘壓高的特點，可抵消因電源波動影響，而在最大峰值電壓的運行工況下能起到限流及確保安全可靠運行的作用。由於SiC漏電流較大，正常運行時SiC可對鐵磁諧振起阻尼作用，在發生單相間隙性弧光接地過電壓時，故障接地相及健全相對中性點電位雖為相電壓，但這時中性點電位
3已發生較大的位移，大量的零序電流會通過高能SiC與Zn0並聯組件，可起到積極的消弧及限制浪湧過電壓的作用。 用本實用新型做成的消弧、消諧及過電壓保護接地裝置，可替代用有色金屬繞制的電感型消弧線圈，不僅成本低、體積小、重量輕、而且對消除鐵磁諧振及抑制浪湧電流具有良好的阻尼及消弧作用，可將非直接接地系統電網的相對地及相與相的之間的過電壓，有效限制在較低的電壓水平，廣泛採用具有極大的經濟價值。
圖1是實施例1中消弧、消諧及過電壓保護的Zn0與SiC高能電阻複合電路圖； 圖2是實施例2中過電壓保護的Zn0與SiC非線性電阻複合電路圖； 圖3是實施例3中發電機快速滅磁的Zn0與SiC高能電阻複合電路圖。 圖中:1、4、7、3、6、9、11、14、16、18-Zn0非線性電阻，2、5、8、 10、 15、 17-SiC非線性
電阻，19-發電機轉子線圈，20-磁場斷路器，21-發電機定子，22-三相電源，23-整流變壓
器，24-可控矽整流器，12-中性點，13-接地點。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明圖1中，所述用於消弧、消諧及過電壓保護的Zn0與SiC複合電路，由三組Zn0非線性電阻1、4、7分別與三組SiC與Zn0非線性電阻2、3，5、6，8、9相併聯後的電路相串聯，組成星形連接，其連接節點為中性點，在中性點12與地13之間並接SiC與Zn0非線性電阻10、 11的並聯組件。 圖2是由ZnO非線性電阻14與SiC和ZnO非線性電阻15、 16的並聯電路相串聯組成防雷擊及防止操作過電壓的保護電路。 圖3是由SiC與ZnO非線性電阻17、 18相併聯組成發電機滅磁電路。[0014] 實施例l:圖l示。 1.由三組ZnO非線性電阻l、4、7分別與三組SiC與ZnO非線性電阻2、3，5、6，8、9相併聯後的電路相串聯，組成星形連接，其連接節點為中性點，在中性點12與地13之間並接SiC與ZnO非線性電阻10、11的並聯組件。正常運行時三相基本對稱，中性點12電位為零；當電網發生非正常工況或誘發諧振時，中性點電位發生位移，本電路具有阻尼諧振及抑制浪湧過電壓的作用。 2.在中性點12與地13之間的SiC與ZnO非線性電阻10、 11的並聯組件組成的消弧、消諧及過電壓保護裝置。正常運行時，SiC電阻IO對鐵磁諧振起阻尼作用，在發生單相間隙性弧光接地過電壓時，故障接地相對中性點電位仍為相電壓，健全相對中性點電位亦仍為相電壓，但這時中性點電位發生較大的位移，大量的零序電流會通過高能SiC與ZnO並聯組件，可起到積極的消弧及限制浪湧過壓的作用。 採用本實用新型做成的消弧、消諧及過電壓保護接地裝置，可替代用有色金屬繞制的電感型消弧線圈，不僅成本低、體積小、重量輕、而且對消除鐵磁諧振及抑制浪湧電流具有良好的阻尼及消弧、消諧作用，可將非直接接地系統電網的相對地及相與相的之間的過電壓有效限制在較低的電壓水平。[0018] 實施例2:圖2示。[0019] 由Zn0非線性電阻14與SiC和Zn0非線性電阻15、16的並聯電路相串聯組成防 雷擊及防止操作過電壓的保護電路。 目前國內外的過電壓保護裝置(包括避雷器)，均單一採用氧化鋅Zn0閥片相串聯 組成，由於需考慮荷電率的影響，其Vlma閥值電壓往往取得很高，只能對抗雷電等浪湧衝 擊起到保護作用，而對時間相對較為漫長的操作過電壓徵徵是無能為力。 採用本實用新型(圖2)的過電壓保護器電路，Zn0非線性電阻14與SiC非線性 電阻15相串聯，其總的Vlma閥值電壓為系統電源的額定峰值電壓，SiC非線性電阻15在 電路中主要起到限流保護作用，採用非線性特性良好的Zn0非線性電阻16與SiC非線性電 阻15相併聯，在電路中可起到限制SiC非線性電阻15兩端出現過高殘壓的作用。用圖2 中的過電壓保護裝置(或避雷器)，除有更低的殘壓外，還可對時間相對較為漫長的諧振及 操作過電壓具有阻尼及限壓作用。 實施例3:圖3示。 目前國內外大中型水輪發電機組均採用非線性電阻滅磁，用SiC非線性電阻作滅 磁電阻，易於均流，另由於SiC非線性電阻的漏電流較大，導通電壓低，便於磁場斷路器開 斷，但在大電流開斷時，需要犧牲滅磁時間，所以需要大量的SiC非線性電阻相併聯，否則 將引起過高的殘壓，造成滅磁失敗，磁場斷路器燒毀；採用ZnO非線性電阻作滅磁電阻，雖 可滿足快速滅磁的要求，但因ZnO非線性電阻的導通電壓較高，對磁場斷路的斷口弧壓要 求較高，換流很困難，而且Zn0非線性電阻並聯運行不易均流。 本實用新型將SiC與Zn0兩種非線性電阻並聯，圖3中17為SiC非線性電阻；18 為Zn0非線性電阻，19為發電機轉子線圈，將兩組件並聯運行後，磁場斷路器20既便於換 流，又可在大電流開斷時，不會引起過高的殘壓，且能滿足快速滅磁的要求。
權利要求一種用於消弧、消諧及過電壓保護的ZnO與SiC複合電路，其特徵是由三組ZnO非線性電阻(1、4、7)分別與三組SiC與ZnO非線性電阻(2、3)、(5、6)、(8、9)相併聯後的電路相串聯，組成星形連接，其連接節點為中性點，在中性點(12)與地(13)之間並接SiC與ZnO非線性電阻(10、11)的並聯組件。
2. 根據權利要求1所述的一種用於消弧、消諧及過電壓保護的ZnO與SiC複合電路，其 特徵是由ZnO非線性電阻(14)與SiC和ZnO非線性電阻(15、16)的並聯電路相串聯組成 防雷擊及防止操作過電壓的保護電路。
3. 根據權利要求1所述的一種ZnO與SiC複合電路，其特徵是由SiC與ZnO非線性 電阻(17、18)相併聯組成發電機滅磁電路。
專利摘要一種用於消弧、消諧及過電壓保護的ZnO與SiC複合電路，其特徵是由三組ZnO非線性電阻(1、4、7)分別與三組SiC與ZnO非線性電阻(2、3)、(5、6)、(8、9)相併聯後的電路相串聯，組成星形連接，其連接節點為中性點，在中性點(12)與地(13)之間並接SiC與ZnO非線性電阻(10、11)的並聯組件。採用本實用新型做成的消弧、消諧及過電壓保護接地裝置，可替代用有色金屬繞制的電感型消弧線圈，不僅成本低、體積小、重量輕、而且對消除鐵磁諧振及抑制浪湧電流具有良好的阻尼及消弧作用，可將非直接接地系統電網的相對地及相與相的之間的過電壓，有效限制在較低的電壓水平。
文檔編號H02H9/08GK201498988SQ20092022874
公開日2010年6月2日 申請日期2009年10月10日 優先權日2009年10月10日
發明者朱仲彥 申請人:朱仲彥