阻尼電阻放消弧線圈二次側的消除系統諧振方法
2023-05-23 21:30:01
專利名稱：阻尼電阻放消弧線圈二次側的消除系統諧振方法
技術領域：
本發明涉及的是一種電氣技術領域的方法，具體是一種阻尼電阻放消弧線圈二次側的消除系統諧振方法。
背景技術：
消弧線圈作為在系統發生單相接地故障時的補償元件，得到廣泛的應用。目前廣泛使用的調匝式消弧線圈平時運行在諧振點附近，必須加裝阻尼電阻防止消弧線圈和電網系統中的對地電容發生諧振，將系統的中性點電壓限制在安全運行範圍內。
經對現有技術的文獻檢索發現，《高電壓技術》2005年第5期的文獻《消弧線圈加裝阻尼電阻後的運行分析》，該文提到國內廣泛使用的調匝式消弧線圈，其阻尼電阻是串聯在一次迴路中，能夠在正常運行時有效的抑制中性點位移電壓，當發生接地故障時短接阻尼電阻實現最佳補償。消弧線圈一次側裝設阻尼電阻對電網的安全運行起到了顯著的作用，但該方式也給系統帶來了不安全因素1.由於阻尼電阻是系統的一次設備，運行經驗證明阻尼電阻的投切控制不宜通過二次控制來實現，最佳的控制方式是利用電阻上的電壓自動控制，如果電阻選擇不當，或系統本身的不平衡度較大、接地變抽頭不當、缺相、斷線，發生接地消失時容易造成系統發生三相不平衡問題。2.當發生接地故障時，如果阻尼電阻不能及時被切除，會有消弧線圈補償的電感電流流過，可能將阻尼電阻燒毀，最終導致消弧線圈退出運行，給系統造成極大的危害。3.阻尼電阻運行在一次系統中，設備和及其保護性能要求提高，產品的成本增加。
發明內容
本發明針對現有技術中的不足，提出一種阻尼電阻放消弧線圈二次側的消除系統諧振方法，使其在現有的消弧線圈上增加一個二次繞組，將原先安裝在消弧線圈一次側的阻尼電阻，改為接在增加的二次繞組上。阻尼電阻由串聯改為並聯方式，正常工作時阻尼電阻投入系統，實現阻尼功能，當發生接地以後，阻尼電阻自動斷開，提高了系統的安全性和可靠性。
本發明是通過以下技術方案實現的，包括以下步驟①在消弧線圈上增加一個二次繞組；②把阻尼電阻接在消弧線圈增加的二次繞組，並在此迴路上串上可控矽觸發控制電路；③在系統正常運行條件下，可控矽導通，阻尼電阻投入運行，此時預調式消弧線圈運行在諧振點附近，阻尼電阻起到抑制中性點電壓升高的作用，當系統發生接地時，系統中性點的電壓升高超出了設定值，電壓互感器(PT)檢測到中性點的電壓情況，通過電壓繼電器控制可控矽觸發控制電路，自行斷開阻尼電阻迴路。
所述可控矽觸發控制電路的構成為雙向可控矽SCR1、電容C3、二極體D1並聯組成的支路和雙向可控矽SCR2、電容C4、二極體D2並聯組成的支路並聯，電壓繼電器YJ與中間繼電器ZJ並聯後接在可控矽的控制端G1、G2的兩端，繞線電阻R01與電容C1、繞線電阻R02與電容C2組成的兩個串聯支路分別並接在消弧線圈的二次繞、雙相併聯可控矽的兩端。在系統正常運行條件下，其中的電壓繼電器YJ導通，中間繼電器ZJ斷開，雙向可控矽導通，阻尼電阻R投入運行；當系統發生接地故障時，電壓繼電器YJ斷開，雙向可控矽SCR1-2斷開，阻尼電阻R退出運行；當接地消失後，人為的控制中間繼電器ZJ使中間繼電器ZJ閉合，雙向可控矽SCR1-2導通，電壓繼電器YJ隨之導通，阻尼電阻R投入運行，中間繼電器ZJ斷開；繞線電阻R01與電容C1、繞線電阻R02與電容C2組成的兩個串聯支路為雙向可控矽提供保護。
本發明是針對預調式消弧線圈正常條件下運行在諧振點附近導致中性點電壓過高的缺點而提出的一種解決方案。本發明將阻尼電阻放在消弧線圈的二次側，解決了放在一次側所存在的問題和危險，提高了系統的安全性和可靠性。與阻尼電阻放在一次側消諧設備相比，阻尼電阻放二次側設備所需耐壓和保護等級較低，降低了設備成本(降低了30％)，且易於控制，在實驗過程中成功率100％，提高了可靠性，同時也使阻尼電阻放一次側所發生的消弧線圈不能及時投入運行的故障類型降低為0，提高了系統的安全性。
圖1本發明系統原理電路圖；圖2為本發明可控矽觸發控制電路原理框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
消弧線圈消諧振方法的實現如圖1所示U0為系統的不平衡電壓，C為電網系統的對地電容，L為帶二次繞組的消弧線圈，PT為用來測量中性點電壓的電壓互感器，R為消除一次系統諧振的阻尼電阻，可控矽觸發控制電路和阻尼電阻、消弧線圈二次側組成串聯迴路；在系統正常運行條件下，可控矽觸發控制電路中的可控矽是導通的，阻尼電阻R投入運行，儘管一次迴路中消弧線圈運行在諧振點附近，由於阻尼電阻的投入運行，使系統的中性點電壓控制在設定的安全範圍內，保證電網的安全可靠運行；當系統發生接地故障，中性點的電壓迅速升高，電壓的狀態信號通過電壓互感器PT傳遞給可控矽觸發控制電路，自動斷開可控矽，阻尼電阻被切除，消弧線圈則有效的補償系統中的電容電流；當接地消失後，通過控制可控矽觸發控制電路，使可控矽導通，阻尼電阻投入運行，繼續起到消除一次迴路諧振的作用。
阻尼電阻的選取原則應滿足系統安全運行的要求，即在系統出現最大不平衡電壓時應保證消弧線圈系統的中性點的電壓不高於國標規定的允許值。
由系統原理圖可得消弧線圈中性點的電壓UN計算如式(1)所示 系統迴路阻抗如式(2)所示jXLRR+jXL-jXC=XL2R+j(R2XL-R2XC-XL2XC)R2+XL2---(2)]]>當系統發生諧振時
R2XL=R2XC+XL2XC---(3)]]>即XC=R2XLR2+XL2]]>國標規定系統的中性點電壓不高於15％的系統相電壓UN＜0.15Uφ(4)由上式可得UXL2RR2+XL2jXLR+jXLRU---(5)]]>其中ε為系統電壓的不對稱度，其最大值為1.5％，若使上式在任何條件下都成立，需要阻尼電阻R滿足以下條件R99XL---(6)]]>其中XL為消弧線圈的最小電抗值。
二次迴路中可控矽觸發控制電路的構成如圖2所示R為阻尼電阻、SCR1-2為雙向可控矽、D1-2為二極體、C1-4為電容、R01-2為繞線電阻、RD為保護熔斷器、YJ為電壓繼電器、ZJ為中間繼電器。消弧線圈二次繞組與阻尼電阻、雙相併聯可控矽形成串聯迴路；雙向可控矽SCR1、電容C3、二極體D1並聯組成的支路和雙向可控矽SCR2、電容C4、二極體D2並聯組成的支路並聯，電壓繼電器YJ與中間繼電器ZJ並聯後接在可控矽的控制端G1、G2的兩端，繞線電阻R01與電容C1、繞線電阻R02與電容C2組成的兩個串聯支路分別並接在消弧線圈的二次繞、雙相併聯可控矽的兩端。
在系統正常運行條件下，電壓繼電器YJ導通，中間繼電器ZJ斷開，雙向可控矽導通，阻尼電阻R投入運行；當系統發生接地故障時，電壓繼電器YJ斷開，雙向可控矽SCR1-2斷開，阻尼電阻R退出運行；當接地消失後，人為的控制中間繼電器ZJ使中間繼電器ZJ閉合，雙向可控矽SCR1-2導通，電壓繼電器YJ隨之導通，阻尼電阻R投入運行，中間繼電器ZJ斷開；繞線電阻R01與電容C1、繞線電阻R02與電容C2組成的兩個串聯支路為雙向可控矽提供保護。
根據以上的設計，經過實際驗證，與阻尼電阻放一次側消諧設備相比，阻尼電阻放二次側設備所需耐壓和保護等級較低，降低了設備成本(降低了30％)，且易於控制，在實驗過程中成功率100％，提高了可靠性，同時也使阻尼電阻放一次側所發生的消弧線圈不能投入運行的故障類型降低為0，提高了系統的安全性。
以上為詳細說明，其消除三相不平衡原理和二次迴路控制原理的技術方案為本發明的較佳實施例。
權利要求
1.一種阻尼電阻放消弧線圈二次側的消除系統諧振方法，其特徵在於，包括以下步驟①在消弧線圈上增加一個二次繞組；②把阻尼電阻接在消弧線圈的二次繞組，並在此迴路上串上可控矽觸發控制電路；③在系統正常運行條件下，可控矽導通，阻尼電阻投入運行，此時預調式消弧線圈運行在諧振點附近，阻尼電阻抑制中性點電壓升高，當系統發生接地時，系統中性點的電壓升高超出了設定值，電壓互感器檢測到中性點的電壓情況，通過電壓繼電器控制可控矽觸發控制電路，自行斷開阻尼電阻迴路。
2.根據權利要求1所述的阻尼電阻放消弧線圈二次側的消除系統諧振方法，其特徵是，所述可控矽觸發控制電路，其構成為雙向可控矽SCR1、電容C3、二極體D1並聯組成的支路和雙向可控矽SCR2、電容C4、二極體D2並聯組成的支路並聯，電壓繼電器YJ與中間繼電器ZJ並聯後接在可控矽的控制端G1、G2的兩端，繞線電阻R01與電容C1、繞線電阻R02與電容C2組成的兩個串聯支路分別並接在消弧線圈的二次繞、雙相併聯可控矽的兩端。
3.根據權利要求2所述的阻尼電阻放消弧線圈二次側的消除系統諧振方法，其特徵是，所述可控矽觸發控制電路在系統正常運行條件下，其中的電壓繼電器YJ導通，中間繼電器ZJ斷開，雙向可控矽導通，阻尼電阻R投入運行；當系統發生接地故障時，電壓繼電器YJ斷開，雙向可控矽SCR1-2斷開，阻尼電阻R退出運行；當接地消失後，人為的控制中間繼電器ZJ使中間繼電器ZJ閉合，雙向可控矽SCR1-2導通，電壓繼電器YJ隨之導通，阻尼電阻R投入運行，中間繼電器ZJ斷開；繞線電阻R01與電容C1、繞線電阻R02與電容C2組成的兩個串聯支路為雙向可控矽提供保護。
4.根據權利要求1或3所述的阻尼電阻放消弧線圈二次側的消除系統諧振方法，其特徵是，所述阻尼電阻R滿足以下條件R99XL,]]>其中XL為消弧線圈的最小電抗值。
全文摘要
一種電氣技術領域的阻尼電阻放消弧線圈二次側的消除系統諧振方法，步驟為①在消弧線圈上增加一個二次繞組；②把阻尼電阻接在消弧線圈的二次繞組，並在此迴路上串上可控矽觸發控制電路；③在系統正常運行條件下，可控矽導通，阻尼電阻投入運行，此時預調式消弧線圈運行在諧振點附近，阻尼電阻抑制中性點電壓升高，當系統發生接地時，系統中性點的電壓升高超出了設定值，電壓互感器檢測到中性點的電壓情況，通過電壓繼電器控制可控矽觸發控制電路，自行斷開阻尼電阻迴路。本發明阻尼電阻放在消弧線圈的二次側，即使二次側阻尼電阻迴路發生故障，阻尼電阻不能及時投切，也不會影響當發生接地故障時消弧線圈的及時投運。
文檔編號H02H9/08GK101075738SQ20071004196
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月14日 優先權日2007年6月14日
發明者王建忠, 倪浩宏, 姚瑞清 申請人:思源電氣股份有限公司