一種消諧裝置及系統的製作方法
2023-11-10 06:40:17 1
本實用新型涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種消諧裝置及系統。
背景技術：
當電力系統發生單相接地故障或者電力系統中的電流有較大波動時，將會發生鐵磁諧振現象，使電力系統產生諧振過電壓，較高地諧振過電壓會引起電力系統中的電壓互感器爆炸、電壓互感器的熔斷器燒毀，直接威脅到電力系統的安全運行。
相關技術中，對於電力系統中產生的鐵磁諧振，採用預調式消弧線圈進行消諧是一種有效的解決方式。採用預調式消弧線圈消諧是指在電力系統處於正常工作狀態時，預先將消弧線圈調至合適位置，使流經消弧線圈的電流與電力系統中電容電流大小近似相等，當電力系統出現接地故障後，電力系統的中性點電壓(即加載在預調式消弧線圈上的電壓)將升高，使預調式消弧線圈產生對地電感電流，從而對電力系統中的電容電流進行補償，進而避免了鐵磁諧振的產生。
但是，預調式消弧線圈僅適用於中性點接地的電力系統，對於中性點不接地的電力系統，如電容電流小於10A的小電流電力系統，目前缺乏一種切實有效地消諧裝置。
技術實現要素：
為克服相關技術中存在的問題，本實用新型提供一種消諧裝置及系統。
根據本實用新型實施例的第一方面，提供一種消諧裝置，包括三相五柱式電抗器和阻尼電阻，其中：
所述三相五柱式電抗器包括電抗器初級繞組和電抗器次級繞組，所述電抗器初級繞組包括第一電抗器初級繞組、第二電抗器初級繞組和第三電抗器初級繞組，所述第一電抗器初級繞組、第二電抗器初級繞組和第三電抗器初級繞組的一端並聯接地，所述第一電抗器初級繞組、第二電抗器初級繞組和第三電抗器初級繞組的另一端用於連接三相電源；
所述電抗器次級繞組包括第一電抗器次級繞組、第二電抗器次級繞組和第三電抗器次級繞組，所述第一電抗器次級繞組、第二電抗器次級繞組和第三電抗器次級繞組依次串聯成開口三角，所述開口三角的一端接地、另一端與所述阻尼電阻的一端連接，所述阻尼電阻的另一端接地。
優選地，所述三相五柱式電抗器的旁軛設有氣隙，所述氣隙大小為5～15mm。
根據本實用新型實施例的第二方面，提供一種消諧系統，包括電磁式電壓互感器、三相電源以及上述方案中的消諧裝置，其中：
所述消諧裝置的第一電抗器初級繞組、第二電抗器初級繞組和第三電抗器初級繞組的另一端分別與所述三相電源中的A相電源、B相電源和C相電源連接；
所述電磁式電壓互感器包括互感器初級繞組和互感器次級繞組，所述互感器初級繞組包括第一互感器初級繞組、第二互感器初級繞組和第三互感器初級繞組，所述第一互感器初級繞組、第二互感器初級繞組和第三互感器初級繞組的一端並聯接地,所述第一互感器初級繞組、第二互感器初級繞組和第三互感器初級繞組的另一端分別與所述A相電源、B相電源和C相電源連接。
優選地，當所述消諧系統用於10kV系統消諧時，所述開口三角的額定電壓為500V，所述阻尼電阻為20Ω～45Ω。
優選地，所述三相五柱式電抗器的電抗值小於或等於所述電磁式電壓互感器電抗值的十分之一。
優選地，當所述消諧系統用於10kV系統消諧時，所述消諧裝置的電阻為1kΩ～10kΩ、感抗為3kΩ～6kΩ。
優選地，當所述消諧系統用於35kV系統消諧時，所述消諧裝置的電阻為5kΩ～30kΩ、感抗為11kΩ～22kΩ。
本實用新型的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：
本實施例提供的消諧裝置，包括三相五柱式電抗器和阻尼電阻。本實施例提供的消諧系統包含電磁式電壓互感器、三相電源和上述消諧裝置，應用於電容電流小於10A的中性點不接地系統。在中性點不接地系統進行消諧時，將消諧裝置與電磁式電壓互感器並聯，使消諧裝置成為中性點不接地系統對地電容電流的低阻抗洩放通道，從而避免了對地電容電流對電磁式電壓互感器及電磁式電壓互感器熔斷器的衝擊，有效防止了電磁式電壓互感器燒毀、電磁式電壓互感器熔斷器熔斷；消諧裝置與電磁式電壓互感器並聯，即能夠及時對中性點不接地系統對地電容電流進行洩放，使中性點不接地系統避免增加電流檢測和控制電路，增強了中性點不接地系統運行的穩定性、安全性和可靠性。
應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性和解釋性的，並不能限制本實用新型。
附圖說明
此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本實用新型的實施例，並與說明書一起用於解釋本實用新型的原理。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例提供的一種消諧裝置的結構示意圖；
圖2為本實用新型實施例提供的一種三相五柱式電抗器中電抗器初級繞組的結構示意圖；
圖3為本實用新型實施例提供的一種消諧系統的結構示意圖；
圖4為本實用新型實施例提供的一種消諧系統接入中性點不接地系統的等效電路示意圖；
圖1-4中，符號表示為：
11-第一電抗器初級繞組，12-第二電抗器初級繞組，13-第三電抗器初級繞組，21-第一電抗器次級繞組，22-第二電抗器次級繞組，23-第三電抗器次級繞組，3-阻尼電阻，4-氣隙，51-第一互感器初級繞組，52-第二互感器初級繞組，53-第三互感器初級繞組。
具體實施方式
這裡將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式並不代表與本實用新型相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本實用新型的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
本實施提供的消諧裝置，應用於電容電流小於10A的中性點不接地系統，對於中性點不接地系統，由於不能通過在系統中性點連接消諧裝置並接地的方式實現消除鐵磁諧振，系統的安全運行受到嚴重威脅。
參見圖1，為根據一示例性實施例示出的一種消諧裝置的結構示意圖，如圖1所示，本實施例提供的消諧裝置，包括三相五柱式電抗器和阻尼電阻3。
具體的，三相五柱式電抗器包括電抗器初級繞組和電抗器次級繞組。電抗器初級繞組包括第一電抗器初級繞組11、第二電抗器初級繞組12和第三電抗器初級繞組13。第一電抗器初級繞組11、第二電抗器初級繞組12和第三電抗器初級繞組13的一個同名端並聯接地，第一電抗器初級繞組11、第二電抗器初級繞組12和第三電抗器初級繞組13的另一個同名端用於連接三相電源。本實施例中，三相電源為中性點不接地系統的A相電源、B相電源和C相電源。
電抗器次級繞組包括第一電抗器次級繞組21、第二電抗器次級繞組22和第三電抗器次級繞組23，第一電抗器次級繞組21、第二電抗器次級繞組22和第三電抗器次級繞組23依次串聯成開口三角，開口三角的一個同名端接地、另一個同名端與阻尼電阻3的一端連接，阻尼電阻3的另一端接地。
進一步的，本實施例提供的消諧裝置中的三相五柱式電抗器的旁扼還設有氣隙4，參見圖2，為本實用新型實施例提供的一種三相五柱式電抗器中電抗器初級繞組的結構示意圖。如圖2所示，電抗器初級繞組還包括2個旁扼，旁扼上設有氣隙4。三相五柱式電抗器的旁扼能夠通過零序磁通，並且通過旁扼上的氣隙4形成零序磁通迴路，使三相五柱式電抗器相當於零序電抗器，從而使中性點不接地系統發生單相接地故障後，在三相五柱式電抗器的三相電抗器初級繞組可通過零序電流。
本實施例中，旁扼上氣隙4的大小優選為5～15mm，氣隙4的個數為2個。通過在在旁扼上設置氣隙4，使通過三相五柱式電抗器的零序電流大於1A，從而起到洩放電流的作用，且使通過的零序電流仍然在三相五柱式電抗器的額定電流範圍之內。當然，應用本實施例提供的消諧裝置進行消諧時，氣隙4的個數可根據旁扼的長度做出適當調整，均應屬於本實用新型的保護範圍。
本實施例提供的消諧系統，應用於電容電流小於10A的中性點不接地系統，用於對鐵磁諧振產生的諧振過電壓進行消除。參見圖3，為本實用新型實施例提供的一種消諧系統的結構示意圖。如圖3所示，消諧系統包括電磁式電壓互感器、三相電源以及上述消諧裝置。
具體的，消諧裝置的第一電抗器初級繞組11、第二電抗器初級繞組12和第三電抗器初級繞組13的另一個同名端分別與三相電源中的A相電源、B相電源和C相電源連接。
電磁式電壓互感器包括互感器初級繞組和互感器次級繞組，互感器初級繞組包括第一互感器初級繞組51、第二互感器初級繞組52和第三互感器初級繞組53，第一互感器初級繞組51、第二互感器初級繞組52和第三互感器初級繞組53的一個同名端並聯接地,第一互感器初級繞組51、第二互感器初級繞組52和第三互感器初級繞組53的另一個同名端分別與A相電源、B相電源和C相電源連接。
進一步的，三相五柱式電抗器的電抗值小於或等於電磁式電壓互感器電抗值的十分之一。
當消諧系統用於10kV系統消諧時，開口三角的額定電壓為500V，阻尼電阻3為20Ω～45Ω。消諧裝置的電阻為1kΩ～10kΩ、感抗為3kΩ～6kΩ。
當消諧系統用於35kV系統消諧時，消諧裝置的電阻為5kΩ～30kΩ、感抗為11kΩ～22kΩ。
參見圖4，為本實用新型實施例提供的一種消諧系統接入中性點不接地系統的等效電路示意圖。如圖4所示，Rd為中性點不接地系統的接地過渡電阻，K為等效接地開關，Ua為接地相電壓，即A相電壓，Rz為等效的阻尼電阻3，Lwb為三相五柱式電抗器，FU為電磁式電壓互感器熔斷器，Lpt為電磁式電壓互感器的電感，Lpt/3為電磁式電壓互感器的一相等效電感，3C0為中性點不接地系統的等效零序電容，R0為中性點不接地系統的等效對地電阻，R0/3為R0的一相等效對地電阻，U00為三相不平衡電壓。本實用新型實施例中，三相五柱式電抗器中開口三角的額定電壓取500V，阻尼電阻3取值40Ω，消諧裝置提供的阻性電流約為1A、感性電流1A～2A，對應的消諧裝置總阻抗Rz約為6kΩ，總電抗XLwb約為3kΩ～6kΩ。而電磁式電壓互感器的阻抗基本上在1MΩ以上，電磁式電壓互感器的電感Lpt/3約為300kΩ。由此可見，本實用新型提供的消諧系統為對地電容的洩放提供了低阻抗通道，從而避免洩放電流對電磁式電壓互感器及電磁式電壓互感器熔斷器的衝擊。
由上述實施例可見，本實施提供的消諧裝置及系統，應用於電容電流小於10A的中性點不接地系統。在中性點不接地系統進行消諧時，將消諧裝置與電磁式電壓互感器並聯，使消諧裝置成為中性點不接地系統對地電容電流的低阻抗洩放通道，從而避免了對地電容電流對電磁式電壓互感器及電磁式電壓互感器熔斷器的衝擊，有效防止了電磁式電壓互感器燒毀、電磁式電壓互感器熔斷器熔斷；消諧裝置與電磁式電壓互感器並聯，即能夠及時對中性點不接地系統對地電容電流進行洩放，使中性點不接地系統避免增加電流檢測和控制電路，增強了中性點不接地系統運行的穩定性、安全性和可靠性。
本領域技術人員在考慮說明書及實踐這裡實用新型的公開後，將容易想到本實用新型的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本實用新型的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本實用新型的一般性原理並包括本實用新型未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本實用新型的真正範圍和精神由下面的權利要求指出。
應當理解的是，本實用新型並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍進行各種修改和改變。本實用新型的範圍僅由所附的權利要求來限制。