CN218940680U - 一种消弧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种消弧装置，涉及配电网系统接地故障技术领域，包括：变压器、电压选择开关、控制器、电压互感器、电流互感器；变压器的原边绕组端与系统母线电连接，变压器的原边中性点端经过电压选择开关后与变压器的副边绕组端电连接，变压器的副边中性点端经过电流互感器后与大地相连；控制器的输入端分别与电压互感器的电压信号接入端子和电流互感器的电流信号接入端子电连接；控制器的输出端与电压选择开关电连接，用于分别控制电压选择开关各相上的导通和开断。本实用新型装置可以将故障相电压降低到不能维持故障点电弧燃烧的残压，消除单相接地故障的故障点电弧。

Description

一种消弧装置

技术领域

本实用新型涉及配电网系统接地故障技术领域，尤其是一种消弧装置。

背景技术

在3～66KV中性点不直接接地系统中，发生单相接地故障是最常见的一种故障。当发生单相接地故障时，由于系统三相线电压仍保持平衡，所以供电系统仍然可以正常工作，但需要及时处理故障，否则容易造成系统短路故障使故障扩大，带来安全事故。

目前中性点不直接接地系统常见的单相接地故障消弧装置有消弧线圈和开关消弧装置。消弧线圈由于调节精度不够，流通故障点的电流难以补偿到位，致使故障点不能有效灭弧；而且消弧线圈产生的零序电压是被动的，一旦故障点熄弧，故障相电压迅速恢复，很可能在故障点绝缘还没有完全恢复之前再次被击穿，造成消弧失败。开关类消弧装置在判相死区和接线错误情况下容易出现合错相和异名相接地，造成系统相间短路影响系统正常运行。

经检索，中国专利公开号为CN211266474U的公开了一种消弧系统，该消弧系统包括矢量变压器、矢量电压选择开关，其中，矢量变压器的一次绕组的第一端与配电网连接，一次绕组的第二端经过矢量电压选择开关与矢量变压器的二次绕组的第一端连接，二次绕组的第二端接地，二次绕组的输出电压与一次绕组的电压存在相位差。本实用新型能够在配电网发生单相接地故障时，为系统的中性点提供合适相位和幅值的矢量电压，其结果可以降低故障相对地电压，使故障点电压降低到不能维持电弧燃烧的电压水平，以达到灭弧的目的。但是，该专利的消弧系统对故障点电压的补偿率仍有待提高，补偿电压的调节方式和补偿电压的精度也有待提高。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种消弧装置，能够有效消除单相接地故障的故障点电弧，提高对故障点电压的补偿率。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案，包括：

一种消弧装置，包括:第一变压器、电压选择开关、第二变压器、可控硅组、涌流抑制单元；

所述第一变压器为三相变压器；所述电压选择开关为三相的分相操作开关；所述第一变压器的原边绕组端的三相分别与系统母线三相端子电连接，所述第一变压器的原边中性点端和电压选择开关的公共端电连接，经过电压选择开关的三相线后分别与第一变压器的副边绕组端的三相电连接；

所述第一变压器的原边中性点端与第二变压器的原边输入端电连接，所述第一变压器的副边中性点端经过可控硅组与第二变压器的副边输入端电连接；所述可控硅组由多个并联的可控硅构成；

所述第二变压器的原边输出端经涌流抑制单元后接地；所述涌流抑制单元由并联的电阻和可控硅构成。

消弧装置还包括：电流互感器、电压互感器、控制器；

所述第二变压器的副边输出端经电流互感器后接地；所述电流互感器用于采集第二变压器副边输出的电流信号；

所述电压互感器分别与系统母线的三相端子电连接，用于获取系统母线各相上的电压信号；

所述控制器的输入端分别与电压互感器和电流互感器电连接，用于通过电压互感器获取系统母线各相上的电压信号，以及用于通过电流互感器获取第二变压器副边输出的电流信号；

所述控制器的输出端分别与电压选择开关、可控硅组连接，用于分别控制电压选择开关各相上的导通和断开，以及分别控制可控硅组中各个双向可控硅的导通和断开。

所述第一变压器的原边和副边均为Z型接法。

所述电压选择开关为接触器，或断路器，或可控硅。

所述控制器采用单片机芯片。

所述可控硅采用双向可控硅。

所述可控硅组的公共端还经氧化锌避雷器后接地，用于可控硅源端的过电压保护。

所述涌流抑制单元中还并联有氧化锌避雷器，用于可控硅源端的过电压保护。

本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型提供一种消弧装置，在中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，电压选择开关将第一变压器副边某相输出电压通过第一变压器原边中性点注入至系统，该相输出电压和系统故障相电压方向相反、幅值相等，可以主动将故障相电压降低到不能维持故障点电弧燃烧的残压，有效消除单相接地故障的故障点电弧。

(2)本实用新型提供一种消弧装置，当系统发生单相接地故障后，控制器由电压互感器获取的系统电压信号判断出接地故障相，从而控制电压选择开关的其中一相导通，电压选择开关将第一变压器副边某相输出电压通过第一变压器原边中性点注入至系统，该相输出电压和系统故障相电压方向相反、幅值相等，可以主动将故障相电压降低到不能维持故障点电弧燃烧的残压，有效消除单相接地故障的故障点电弧，随后，控制器由电流互感器获取的电流信号判断出成功消弧后，再控制电压选择开关中该相断开。

(3)可控硅组用于进行调压，使得第二变压器的副边输出电压可调，控制器根据故障相的残压值，控制可控硅组中的双向可控硅导通来调节第二变压器的输出档位，将故障点残压值控制在小于燃弧电压以内。本实用新型的可控硅组调档动作快、体积小、静音，且无截流过电压和电弧产生。

(4)系统发生单相接地的开始时刻，涌流抑制单元通过串联的电阻来减小第二变压器原边的瞬间电流，从而在系统中性点电压突变时的抑制涌流，即能够在系统发生单相接地故障瞬间时抑制涌流。

(5)本实用新型采用Z型接线(或称曲折型接线)的变压器作为第一变压器，与普通变压器的区别是每相线圈分别绕在两个磁柱上，这样连接的好处是零序磁通可沿磁柱流通，而普通变压器的零序磁通是沿着漏磁磁路流通，因此，Z型结构的变压器的零序阻抗很小(10Ω左右)，金属性接地时能补偿80％的故障点电压，远大于普通变压器，如Y型结构的变压器。金属性接地是指单相接地时的故障点接地阻抗很低，接近于零。

(6)本实用新型从第一变压器原边中性点反向补偿电压，能把故障点电压研制的更低，更容易熄弧。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构电路连接示意图。

附图标记说明：

1—第一变压器，2—电压选择开关，3—第二变压器，4—可控硅组，

5-涌流抑制单元，6-电流互感器，7-电压互感器，8-控制器

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

由图1所示，一种消弧装置，包括：第一变压器1、电压选择开关2、第二变压器3、可控硅组4、涌流抑制单元5、电流互感器6、电压互感器7、控制器8；

第一变压器1为三相变压器，原边和副边均为Z型接法。电压选择开关2为三相的分相操作开关。

第一变压器1的原边绕组端的三相分别与系统母线的三相端子电连接，从而接入系统；所述系统即为中性点不直接接地系统。

第一变压器1的原边中性点端和电压选择开关2的公共端电连接，电压选择开关2输出端的三相分别与第一变压器1的副边绕组端的三相电连接；即第一变压器1的原边中性点端经过电压选择开关2的三相线后分别与第一变压器1的副边绕组端的三相电连接。

第一变压器1的原边中性点端与第二变压器3的原边输入端电连接，所述第一变压器1的副边中性点端经过可控硅组4与第二变压器3的副边输入端电连接。可控硅组4由多个并联的双向可控硅KG构成，用于进行调压，使得第一变压器1的副边输出电压可调。用于第二变压器3调档开关，使得第二变压器3的输出电压可调。

可控硅组4的公共端还经氧化锌避雷器M2后接地，用于可控硅源端的过电压保护。

第二变压器3的原边输出端经涌流抑制单元5后接地。涌流抑制单元5由并联的电阻R和双向可控硅KG构成，用于抑制电压突变时的涌流；涌流抑制单元5中还并联有氧化锌避雷器M1，用于可控硅源端的过电压保护。

第二变压器3的副边输出端经电流互感器6后接地；所述电流互感器6用于采集第二变压器3副边输出的电流信号。

电压互感器7分别与系统母线的三相端子电连接，用于获取系统母线各相上的电压信号。

控制器8的输入端分别与电压互感器7的电压信号接入端子和电流互感器6的电流信号接入端子电连接，通过电压互感器7获取系统母线各相上的电压信号，通过电流互感器6获取第二变压器3副边输出的电流信号。

控制器的输出端分别与电压选择开关2、可控硅组4连接，用于分别控制电压选择开关2各相上的导通和断开，以及分别控制可控硅组4中各个双向可控硅的导通和断开。

其中，当系统发生单相接地故障后，控制器8由电压互感器7的电压信号接入端子处获取的系统电压信号判断出接地故障相，控制电压选择开关2的其中一相导通，电压选择开关2将第一变压器1的副边某相输出电压通过第一变压器1的原边中性点注入至系统，该相输出电压和系统故障相电压方向相反、幅值相等，从而可以主动将故障相电压降低到不能维持故障点电弧燃烧的残压，有效消除单相接地故障的故障点电弧，随后，控制器8由电流互感器6的电流信号接入端子处获取的电流信号判断出成功消弧后，再控制电压选择开关2中的该相断开。

控制器8根据故障相的残压值，控制可控硅组4中的双向可控硅导通来调节第二变压器3的输出档位，将故障点残压值控制在小于燃弧电压以内。

系统发生单相接地的开始时刻，涌流抑制单元5通过串联一个电阻R来减小第二变压器原边线圈的瞬间电流，从而在系统中性点电压突变时的抑制涌流，即在系统发生单相接地故障瞬间时抑制涌流。

以上仅为本实用新型创造的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型创造，凡在本实用新型创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种消弧装置，其特征在于，包括:第一变压器(1)、电压选择开关(2)、第二变压器(3)、可控硅组(4)、涌流抑制单元(5)；

所述第一变压器(1)为三相变压器；所述电压选择开关(2)为三相的分相操作开关；所述第一变压器(1)的原边绕组端的三相分别与系统母线三相端子电连接，所述第一变压器(1)的原边中性点端和电压选择开关(2)的公共端电连接，经过电压选择开关(2)的三相线后分别与第一变压器(1)的副边绕组端的三相电连接；

所述第一变压器(1)的原边中性点端与第二变压器(3)的原边输入端电连接，所述第一变压器(1)的副边中性点端经过可控硅组(4)与第二变压器(3)的副边输入端电连接；所述可控硅组(4)由多个并联的可控硅构成；

所述第二变压器(3)的原边输出端经涌流抑制单元(5)后接地；所述涌流抑制单元(5)由并联的电阻和可控硅构成。

2.根据权利要求1所述的一种消弧装置，其特征在于，还包括：电流互感器(6)、电压互感器(7)、控制器(8)；

所述第二变压器(3)的副边输出端经电流互感器(6)后接地；所述电流互感器(6)用于采集第二变压器(3)副边输出的电流信号；

所述电压互感器(7)分别与系统母线的三相端子电连接，用于获取系统母线各相上的电压信号；

所述控制器(8)的输入端分别与电压互感器(7)和电流互感器(6)电连接，用于通过电压互感器(7)获取系统母线各相上的电压信号，以及用于通过电流互感器(6)获取第二变压器(3)副边输出的电流信号；

所述控制器(8)的输出端分别与电压选择开关(2)、可控硅组(4)连接，用于分别控制电压选择开关(2)各相上的导通和断开，以及分别控制可控硅组(4)中各个双向可控硅的导通和断开。

3.根据权利要求1所述的一种消弧装置，其特征在于，所述第一变压器(1)的原边和副边均为Z型接法。

4.根据权利要求1所述的一种消弧装置，其特征在于，所述电压选择开关(2)为接触器，或断路器，或可控硅。

5.根据权利要求2所述的一种消弧装置，其特征在于，所述控制器(8)采用单片机芯片。

6.根据权利要求1所述的一种消弧装置，其特征在于，所述可控硅采用双向可控硅。

7.根据权利要求1所述的一种消弧装置，其特征在于，所述可控硅组(4)的公共端还经氧化锌避雷器后接地，用于可控硅源端的过电压保护。

8.根据权利要求1所述的一种消弧装置，其特征在于，所述涌流抑制单元(5)中还并联有氧化锌避雷器，用于可控硅源端的过电压保护。

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