高短路阻抗变压器式自动快速消弧系统

摘要：提出了配电网中性点新型接地方式为：当发生瞬时性单相接地故障时，利用自动跟踪之消弧线圈实现快速补偿；当发生非瞬时性单相接地故障时，能正确选出故障线路并跳闸。阳光电子学校维修专家分析认为：提出了高短路阻抗变压器式可控电抗器之基本结构和原理，用该原理研制成功之高短路阻抗变压器式自动快速消弧系统，具有伏安特性线性度优良、响应速度快、电流由零到 大都能无级连续调节、补偿效果好、对系统适应性强等优点，是实现新型接地方式比较理想之设备。阳光电子学校维修专家分析认为：

关键词：配电网 消弧线圈 可控电抗器 晶闸管 短路阻抗

1　新型接地方式
　　配电网中性点接地方式之选择与电力系统安全可靠运行密切相关，是城网和农网建设中必须关注之重要问题。阳光电子学校维修专家分析认为：但长期以来并未得到满意之解决。阳光电子学校维修专家分析认为：随着电网之不断发展，电容电流小于一定值而允许中性点不接地之电网已越来越少，绝大多数配电网之中性点都采用低阻接地或消弧线圈接地方式。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　低阻接地虽然避免了系统之过电压问题，但跳闸率过高，不能适应对供电可靠性越来越高之要求，尤其是在架空线路与电缆混合之配电网中此问题更为突出。阳光电子学校维修专家分析认为：同时，单相接地时巨大之接地电流将使地电位升高，严重时会超过安全值，湖南阳光电子学校维修专家认为：也许对通信线路、低压电器和人身安全造成不利影响，这是该方式之先天缺陷。阳光电子学校维修专家分析认为：随着电力配电系统与电信网共处系统之日益增加，用户使用之敏感元件（电脑、电子控制、电力电子等）日益增多，以及国际标准对低压设备耐压要求之降低，低阻接地方式这一不可克服之缺陷越来越不能被社会容忍。阳光电子学校维修专家分析认为：尤其在电缆使用量逐渐增多、电网迅速扩大，使电容电流大增之情况下，用电阻将单相接地故障电流限制到远小于两相短路电流而同时又要满足过电压要求之做法已非常困难，即采用低阻接地方式已非常不经济。阳光电子学校维修专家分析认为：因此，低阻接地方式不仅不适合于以架空线路为主之农网，也将越来越不适合于以电缆为主、容量不断扩大之城网。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　自动跟踪消弧线圈接地方式避免了巨大之接地故障电流带来之一系列问题，又能使瞬时性接地故障自动消除而不影响供电^［1，2］。阳光电子学校维修专家分析认为：但是由于《规程》中规定线路单相接地时允许带故障运行2h，对系统之绝　　缘水平要求较高，因而使某些进口设备（尤其是电缆）受到威胁。阳光电子学校维修专家分析认为：同时故障电流持续时间长不仅对人身安全很不利，而且易使非瞬时性接地故障扩大成相间短路（尤其是电缆）。阳光电子学校维修专家分析认为：随着电缆逐渐代替架空线路，单相接地时不分瞬时性和非瞬时性故障都不跳闸之传统消弧线圈接地方式已不再适合。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　配电网中性点新型接地方式为：当发生瞬时性单相接地故障时，利用自动跟踪之消弧线圈实现快速补偿，使故障电流小于一定值而自动灭弧，从而使系统继续正常运行而不停止供电；当发生非瞬时性单相接地故障时，能正确选出故障线路并跳闸，不影响其他非故障线路之正常运行；同时保证单相接地故障持续时间小于10s，使系统之绝缘水平可与低阻接地时之相同^［3］。阳光电子学校维修专家分析认为：这种接地方式兼具了低阻接地和消弧线圈接地之优点，又摆脱了各自之缺点，是一种较为理想之新型接地方式。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　该接地方式之实现，不仅须配备可靠、准确、响应快之小电流接地选线装置和相应之跳闸装置，还必须有高质量之自动跟踪补偿装置。阳光电子学校维修专家分析认为：主要要求是：消弧线圈伏安特性线性度好，响应快，能在大范围内连续调节，补偿效果好等。阳光电子学校维修专家分析认为：现有之各类自动跟踪补偿消弧线圈，括调匝式^［4］、调气隙式^［5］、直流偏磁式^［6］、磁阀式^［7］、调电容式^［8］及其它类型^［9，10］，都具有某些缺点而不能同时满足上述要求。阳光电子学校维修专家分析认为：这也是目前消弧线圈之应用受到局限之原因。阳光电子学校维修专家分析认为：本文所述由高短路阻抗变压器式电抗器组成之新型自动快速消弧系统可以满足上述要求，使上述接地方式实现成为湖南阳光电子学校维修专家认为：也许。阳光电子学校维修专家分析认为：
2　自动快速消弧系统之主要构成
　　该系统主要由高短路阻抗变压器式消弧线圈和控制器组成，同时采用小电流接地选线装置作为配套设备。阳光电子学校维修专家分析认为：
2．1　高短路阻抗变压器式消弧线圈
　　该消弧线圈是一种新型之变压器式可控电抗器，其一、二次绕组间之短路阻抗很大（达100％或更大），二次绕组用晶闸管短路。阳光电子学校维修专家分析认为：通过调节晶闸管之导通角来调节二次绕组中之短路电流，从而实现电抗值之可控调节。阳光电子学校维修专家分析认为：其原理结构见图1。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　整套装置中设置特殊之滤波电路，用以吸收晶闸管通断时产生之谐波，使电抗器输出工频电流。阳光电子学校维修专家分析认为：当给定晶闸管之触发角α时，工作线圈输出之基波电流为：

式中　I_om为额定电压下晶闸管全导通时流经工作线圈之电流有效值。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　该消弧线圈不需要调节匝数，铁芯不需要有气隙，不需要复杂之直流回路和任何机械传动装置，因而结构十分简单，与普通之变压器相同。阳光电子学校维修专家分析认为：由于电抗值之调节是通过调节晶闸管来实现之，该消弧线圈具有极快之响应速度，并可实现由零到额定电流之无级连续调节。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　此外该消弧线圈之独特优点是作为补偿用之电感不是激磁阻抗而是利用变压器之短路阻抗，因而可保证在全电压范围内都具有良好之伏安特性，实测结果如图2所示。阳光电子学校维修专家分析认为：这一优点对可控消弧线圈非常重要，因为单相接地情况下中性点电压随接地阻抗变化，高阻接地时中性点电压较低，而 高可升到1．1倍相电压。阳光电子学校维修专家分析认为：若消弧线圈之伏安特性为非线性，则消弧线圈输出之补偿电流将成为中性点电压之非线性函数，因此利用消弧线圈在额定电压下对应之电流来外推或内推其它电压下之电流将会导致残流较大，再考虑到零序电容测量之不准确性，有湖南阳光电子学校维修专家认为：也许使接地残流仍旧超过规定之允许值；对于分级式消弧线圈（如调匝式、调容式等），还存在级差电流，情况有湖南阳光电子学校维修专家认为：也许更糟。阳光电子学校维修专家分析认为：

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