一種雙橋差電力電容器裝置的製作方法

2023-04-24 04:33:11

專利名稱：一種雙橋差電力電容器裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電力系統技術領域，涉及一種電容器裝置，特別 涉及一種雙橋差電力電容器裝置。
背景技術：
隨著750和1000千伏高壓工程的快速發展，電容器裝置呈現出電 壓等級越來越高(66kV 110kV)、單組容量越來越大(150Mvar 210Mvar)的特點，不但在數量級上不斷刷新記錄，而且在技術上考量 著大型電容器組應用水平的高低。
單組總容量大了，電容器臺數(可達400 500多)就多，電容器 元件就更多(可達2 3萬個)。對於內熔絲電容器組，保護裝置要在 2 3萬個元件中分辨出1 2個元件故障，分辯率是否能滿足保護可靠 性的要求將決定電容器組是否能建立起防止事故蔓延的安全防線。如 何建立大型內熔絲電容器組高靈敏度、高可靠性的不平衡保護，是大 型電容器組必須解決的安全問題之一。
外熔斷器是單臺並聯電容器內部故障保護常用的措施之一。由於 其滅弧結構簡單、運行穩定性差、壽命短等方面的不安全因素，在500kV 變電站等大型電容器組中已經停止使用。為了保證運行的高度安全， 顯然在大型電容器組中不可能採用外熔斷器的保護方案。
無熔絲電容器通常要求內部元件串聯數較多，額定電壓往往要大 於20kV。在整組和單臺電容器容量都不變的條件下，單臺電容器的額 定電壓越高，則電容器組中電容器的串聯臺數就越少，每串段並聯臺 數需要大大增加，甚至大大超過允許的並聯臺數。由此而產生了每串 段並聯臺數超過耐爆破能量允許極限的安全隱患，也與大型電容器組 的安全要求相衝突。
內熔絲電容器由於內熔絲開斷的需要，單臺電容器內部元件並聯
數要求較多，元件串聯段數要求較少，自然電容器的額定電壓較低， 通常可取到5 6kV。在整組和單臺電容器容量都不變的條件下，單臺 電容器的額定電壓越低，則電容器組中電容器的串聯臺數就越多，每 串段並聯臺數可以大為減少。內熔絲電容器既擺脫了外熔絲的困擾， 又避開了無熔絲電容器內部元件串聯數要求大的特殊要求，是大型電 容器組的最佳選擇。
開口三角不平衡電壓保護和相差不平衡電壓保護由於高倍數的變 比與內熔絲電容器組高倍數的分辯率形成巨大的反差，從理論上就己 經列入不合理或不可取的方案之中。由於放電線圈沒有製造、使用的 經驗和驗證，實際上會給特大型電容器組增加安全的不確定因素。因 此單星形開口三角接線和單星形差壓接線都不應成為大型電容器組的 接線方式。
雙星形不平衡電流保護和單橋差不平衡電流保護雖然都擺脫了放 電線圈的困擾，但對於相同的故障狀態，後者能檢測到的故障信號為 前者的約一倍，單橋差不平衡電流保護的靈敏度要比雙星不平衡電流 保護高一倍。此外，在初始不平衡值的影響下，雙星不平衡電流保護 更容易誤動。正是由於上述原因，雙星不平衡電流接線方式在低電壓
等級電容器組中廣泛應用，而目前在500kV變電站等大型電容器組中 己經停止使用。有鑑於此，在電容器組中單星形單橋差接線在以往各 種接線方式中靈敏度是最高的。
所謂單星形單橋差(單H型)接線電容器組就是任何一相電容器 組按一個電橋的要求布置成四個電容器C橋臂，使得電容器組在正常 狀態下流過電流互感器TA的平衡電流趨於零(如圖l所示)。
對於大型內熔絲電容器組，電容器單元數很多，在對稱位置出現 故障的概率不可忽略。通過加大電容檢查頻次的措施不但費時費力、 消極被動，而且已與高壓特大容量內熔絲電容器組的安全要求不相適 應。按照IEEE C37.99-2000《IEEE並聯電容器組保護導則》的觀點， 兩段式保護的要求就是在跳閘之前增設一級報警， 一旦確定有內熔絲 動作則動作於報警，以便安排計劃檢修。兩段式保護不僅從根本上杜 絕了在對稱位置上出現故障的現象，堵住了不平衡保護天生的"漏洞"，
而且使安全防範措施變消極被動為積極主動。兩段式不平衡保護目前 在超高壓直流工程換流站的大型電容器組中普遍採用。
初始不平衡值主要與電容器的製造偏差和電容器的溫度特性有 關。電容器的製造偏差雖然可以通過在電容器組內部的配平得到改善， 但最終會受到測量精度的限制。由電容器溫度特性產生的電容偏差主 要取決於電容器組溫度場的分布與變化。當整定值無法躲過初始不平 衡值時，就意味著不平衡變化會頻繁誤動、減少電容器組的有效運行 時間、增加維護成本，甚至會嚴重影響電容器組的正常運行。
當對大型內熔絲電容器組按常規橋差進行兩段式保護整定計算時 不難發現即使把電容偏差降至最低，保護整定值仍無法通過初始不 平衡校驗。
在分析影響整定值大小的各種因素中，提高元件允許過電壓倍數 固然可以使輸出信號增大，但這是以犧牲電容器更多的安全裕度為代 價作交換的，實質上是讓內熔絲電容器組在更嚴酷的狀態下繼續運行。 對於大型內熔絲電容器組顯然不能去冒如此安全風險。

實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術中單橋差電容器 組存在的上述不足，提供一種可有效提高電容器不平衡保護整定值， 從而提高電容器的可靠性的雙橋差電力電容器裝置。
解決本實用新型技術問題所採用的技術方案是該雙橋差電力電 容器裝置，包括分相布置的多個電容器組，每相的電容器組採用兩個 橋差接線，即每相的電容器組按兩個電橋的要求布置，每個電橋有四 個電容器橋臂，在每個電橋的中間電位處連接有電流互感器，電容器 組在正常狀態下流過各電流互感器的平衡電流趨於零。
所述兩個電橋串聯或並聯在電源進線端L與中性點N之間；優
選的是兩個電橋為單星形雙橋差(即雙H型)結構。 進一步優選的是電容器組為內熔絲電容器組。 所述的兩個電橋布置在底座支柱絕緣子上。 所述底座支柱絕緣子上設有鋼臺架，電容器布置在鋼臺架上。
所述電流互感器布置在鋼臺架外部，從而使得整個裝置結構簡 潔、布置清晰、且維護方便。
單星形雙橋差(雙H型)電容器組就是將任何一相電容器組按 兩個電橋(縱向或橫向)的要求各自布置成四個電容器橋臂，使得電 容器組在正常狀態下流過電流互感器的平衡電流趨於零，這樣，本實 用新型在保持元件允許過電壓倍數不變的情況下，通過把電容器組的
一相一分為二，由原來的一個橋形(單H型)接線改成兩個橋(雙H 型)，通過有效減少一個橋形接線中的元件總數使整定值成倍提高， 或者說是使初始不平衡值成倍減小。顯然，通過縮小監控範圍不但有 效提高了不平衡保護的整定值，從而使不平衡保護的可靠性得到顯著 提高。
兩個單星形雙橋差(即雙H型)採用串聯結構時，為縱向的雙 橋差結構，兩個單星形雙橋差(即雙H型)採用並聯結構時，為橫向 的雙橋差結構。縱向雙橋差能提高整定值；橫向雙橋差能減小初始不 平衡值。
當電容器組的規模足夠大時，也可以把每相的電容器組分為更多 的電橋。


圖1為現有技術中單橋差(單H型)接線電容器組的單相原理
圖
圖2為本實用新型雙橋差(雙H型)接線電容器組(縱向雙橋 差)的單相原理圖
圖3為本實用新型雙橋差(雙H型)接線電容器組(橫向雙橋 差)的單相原理圖
圖4為圖2中縱向雙橋差(雙H型)接線電容器組的單相結構
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圖5為圖4的左側視圖
圖6為圖3中縱向雙橋差(雙H型)接線電容器組的單相結構
圖
圖7為圖6的左側視圖
圖中l一內熔絲電容器 2 —母線 3 —底座支柱絕緣子 4一 連接導線 5—接地端子 6—電流互感器 7—層間支柱絕緣子 8 一鋼支架 C一電容器 TA—電流互感器 L一電源進線端 N—中 性點或參考電位端 C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8—電容器組 TA1、 TA2—電流互感器
具體實施方式
以下結合實施例和附圖，對本實用新型作進一步詳細描述。 下面實施例為本實用新型的非限定性實施例。
實施例1:
圖4、 5所示的是TBB110-216500/501-AQW型電容器裝置中的一 相電容器組的視圖，該相電容器組對應於圖2中縱向雙橋差(雙H 型)接線電容器組的單相原理圖，其可以通過下面的方式實施。
本實施例中電容器組採用內熔絲電容器組。
該相電容器組分為兩個電橋布置，形成兩塔，即前塔和後塔， 每塔上布置一個電橋，塔上支撐有底座支柱絕緣子3,所述電橋布置 在底座支柱絕緣子3上。
如圖2所示，兩個電橋串聯在電源進線端L與中性點N之間， 每個電橋包括電容器組構成的四個橋臂，即電容器組C1 、 C2、 C3、 C4構成一個電橋，電容器組C5、 C6、 C7、 C8構成另一個電橋。在每 個電橋的中間電位處連接有電流互感器，電容器組在正常狀態下流過 各電流互感器的平衡電流趨於零。
如圖4、 5所示，兩塔上各布置有6層電容器組，每層電容器組 分兩排側臥布置在熱鍍鋅型鋼臺架8上。前塔前側的上3層電容器組 構成電容器組C1，前塔前側的下3層電容器組構成電容器組C3;前 塔後側的上3層電容器組構成電容器組C2,前塔後側的下3層電容 器組構成電容器組C4。後塔前側的上3層電容器組構成電容器組C7， 後塔前側的下3層電容器組構成電容器組C5;後塔後側的上3層電 容器組構成電容器組C8，後塔後側的下3層電容器組構成電容器組C6。每2層電容器組的臺架間設有層間支柱絕緣子7。
前塔頂端為電源進線端L，通過前後兩側的電容器組串並聯形成 兩個支路向下到達塔底，在兩支路的中間電位處連接不平衡電流檢測 用電流互感器ATI形成一個電橋。後塔同樣通過前後兩側的電容器組 串並聯形成兩個支路向上到達塔頂連接成中性點N，在兩支路的中間 電位處連接不平衡電流檢測用的電流互感器AT2形成另一個電橋。
每個鋼臺架8的兩側各有一個檢修時用的接地端子5。電流互感 器AT1、 AT2布置在每個塔的外側。
實施例2:
圖6、 7所示的是TBB110-216500/501-AQW型電容器裝置中的一 相電容器組的視圖，該相電容器組對應於圖3中橫向雙橋差(雙H 型)接線電容器組的單相原理圖，其可以通過下面的方式實施。
本實施例中電容器組採用內熔絲電容器組。
該相電容器組分為兩個電橋布置，形成兩塔，即前塔和後塔， 每塔上布置一個電橋，塔上支撐有底座支柱絕緣子3，所述電橋布置 在底座支柱絕緣子3上。
如圖2所示，兩個電橋並聯在電源進線端L與中性點M之間。 每個電橋包括電容器組構成的四個橋臂，即電容器組C1 、 C2、 C3、 C4構成一個電橋，電容器組C5、 C6、 C7、 C8構成另一個電橋。在每 個電橋的中間電位處連接有電流互感器，電容器組在正常狀態下流過 各電流互感器的平衡電流趨於零。
如圖兩塔上各布置有6層電容器組，每層電容器組分兩排側臥 布置在熱鍍鋅型鋼臺架8上。前塔前側的上3層電容器組構成電容器 組C1，前他前側的下3層電容器組構成電容器組C3;前塔後側的上 3層電容器組構成電容器組C2，前塔後側的下3層電容器組構成電容 器組C4。後塔前側的上3層電容器組構成電容器組C5，後塔前側的 下3層電容器組構成電容器組C7;後塔後側的上3層電容器組構成 電容器組C6，後塔後側的下3層電容器組構成電容器組C8。每2層 電容器組的臺架間設有層間支柱絕緣子7。
前、後塔頂端為電源進線端L，通過前後兩側的電容器組串並聯 形成兩個支路向下到達塔底連接成中性點N，在兩支路的中間電位處
分別連接不平衡電流檢測用電流互感器AT1、 AT2形成兩個電橋。
每個鋼臺架8的兩側各有一個檢修時用的接地端子5。電流互感 器AT1、 AT2布置在每個塔的外側。
權利要求1.一種雙橋差電力電容器裝置，包括分相布置的多個電容器組，其特徵在於每相的電容器組採用兩個橋差接線，即每相的電容器組按兩個電橋的要求布置，每個電橋包括有四個電容器橋臂，在每個電橋的中間電位處連接有電流互感器，電容器組在正常狀態下流過各電流互感器的平衡電流趨於零。
2. 根據權利要求l所述的雙橋差電力電容器裝置，其特徵在於 所述兩個電橋串聯或並聯在電源進線端與中性點之間。
3. 根據權利要求l所述的雙橋差電力電容器裝置，其特徵在於 所述兩個電橋採用雙H型結構布置。
4. 根據權利要求2或3所述的雙橋差電力電容器裝置，其特徵 在於所述兩個電橋布置在底座支柱絕緣子上。
5. 根據權利要求4所述的雙橋差電力電容器裝置，其特徵在於 所述底座支柱絕緣子上設有鋼臺架，電容器布置在鋼臺架上。
6. 根據權利要求5所述的雙橋差電力電容器裝置，其特徵在於 所述電流互感器布置在鋼臺架外部。
專利摘要本實用新型公開了一種雙橋差電力電容器裝置，包括分相布置的多個電容器組，每相電容器組採用兩個橋差接線，即每相電容器組按兩個電橋的要求布置，每個電橋包括有四個電容器橋臂，在每個電橋的中間電位處連接有用於不平衡電流檢測的電流互感器，並使電容器組在正常狀態下流過各電流互感器的平衡電流趨於零。本實用新型在保持元件允許過電壓倍數不變的情況下，通過把電容器組的一相一分為二，有效減少一個橋形接線中的元件總數使整定值成倍提高，從而使不平衡保護的可靠性得到顯著提高。
文檔編號H02H7/16GK201199631SQ200820111229
公開日2009年2月25日 申請日期2008年4月24日 優先權日2008年4月24日
發明者倪學鋒, 劉建坤, 張寶財, 李東浩, 琮 梁, 秦華忠, 陳國強, 陳海波 申請人:國家電網公司;桂林電力電容器有限責任公司