本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)和企業(yè)供電系統(tǒng)領(lǐng)域,即中性點(diǎn)高阻尼電阻器。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)與企業(yè)供電系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行，能否減少事故，與各電壓級(jí)系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式密切相關(guān)，中性點(diǎn)接地方式不同，安全運(yùn)行效果亦完全不同。

總結(jié)電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地方式的優(yōu)缺點(diǎn)，從供電連續(xù)性，可靠性，單相接地可持續(xù)運(yùn)行時(shí)間、對(duì)諧振的抑制效果、故障點(diǎn)燒損程度、高頻電弧重燃和工頻電弧重燃過(guò)電壓的抑制水平、對(duì)繼電保護(hù)的影響、人身安全，以及總體事故率等多方面比較，已有高電阻接地的技術(shù)的特征，在對(duì)地電容電流7A左右，不超過(guò)10A的系統(tǒng)內(nèi)，可有效抑制各種形式的諧振過(guò)電壓，抑制工頻與高頻電弧重燃過(guò)電壓，抑制中性點(diǎn)位移電壓。系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，可帶一點(diǎn)接地持續(xù)運(yùn)行2小時(shí)，在較小系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)于不接地、消弧線圈接地、低電阻接地和直接接地等接地方式。可降低事故率，保持供電連續(xù)性，提高供電可靠性。

已有技術(shù)存在的缺陷或問(wèn)題：

適用范圍小。僅適應(yīng)電容電流7A以下的供電系統(tǒng)，只能解決較小供電系統(tǒng)的供電可靠性問(wèn)題，適用范圍只能限于架空線路為主的配電網(wǎng)或電纜較少的配電網(wǎng)，如行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620–1997《交流電氣裝量過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配電》第314條明確規(guī)定“故障電流較小的6～10KV系統(tǒng)為防止諧振和弧光接地過(guò)電壓，可采用高電阻接地方式”；DL/T5000-2000《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第13.3.2規(guī)定“當(dāng)高壓廠用電系統(tǒng)的接地電容電流在7A以下時(shí)，其中性點(diǎn)宜采用高電阻接地方式；當(dāng)接地電容電流為7A及以上時(shí)其中性點(diǎn)宜采用低電阻接地方式，也可采用不接地方式”。而實(shí)際運(yùn)行的供電系統(tǒng)電容電流大部分在3～60A之間，其中單位電壓級(jí)系統(tǒng)3～7A為少數(shù)，大部分為7～60A，另有少部分系統(tǒng)達(dá)到100A左右或超過(guò)100A以上，因此只適應(yīng)10A左右電容電流的系統(tǒng)，范圍較小，不能解決大部分供電系統(tǒng)的問(wèn)題（關(guān)于系統(tǒng)容量大小，一般以主變壓器容量、發(fā)電機(jī)容量或負(fù)荷的大小劃分）。但從過(guò)電壓防護(hù)的意義上劃分，則以各電壓等級(jí)系統(tǒng)的工頻對(duì)地電容電量的大小劃分，依現(xiàn)代電網(wǎng)的狀況或應(yīng)考慮殘余諧波及放大因素。

高溫時(shí)電阻率變化超差，影響阻尼效果。電力系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓事故90%以上由諧振過(guò)電壓引發(fā)，如何解決諧振是重中之重。電阻具有阻尼諧振的特點(diǎn)，阻尼效果取決于阻尼區(qū)間電阻值的選擇和高溫時(shí)電阻值的穩(wěn)定性，根據(jù)在某系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，偏差以不可超過(guò)±3%為宜，偏差或大或小都將不同程度地影響阻尼效果。即高溫時(shí)電阻率的穩(wěn)定性非常重要。

目前已有的高值電阻器多為鎳鉻、鎳鐵、鐵鉻鋁合金等，高溫環(huán)境下電阻率的變化為3%～15%不等，有的甚至超過(guò)100%或更高，這種較大的正誤差或負(fù)誤差，都將不同程度地影響阻尼效果，使電阻的有效阻尼區(qū)間變小。尤其系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，電阻器的電阻值必須保持在高溫狀態(tài)下基本穩(wěn)定不超差，以有效抑制分頻諧振。若偏差較大，則必然影響阻尼效果，進(jìn)而影響對(duì)高頻電弧重燃的抑制效果，發(fā)生過(guò)電壓擊穿絕緣事故，影響供電連續(xù)性。這種電阻率超差是減小適應(yīng)范圍的重要因素，即除抑制工頻和高頻電弧重燃過(guò)電壓之外，抑制諧振是最重要的問(wèn)題。

電阻器體積大、占地面積大。因懼怕單相接地時(shí)電阻器溫度升高導(dǎo)致電阻率變化，進(jìn)而影響阻尼諧振效果，防止高溫時(shí)燒壞電阻器及其它附件，被迫采用人為加大裝置體積，加大散熱空間和占地面積的辦法，但盡管如此限于電阻片材質(zhì)性能因素仍存在電阻率超差問(wèn)題，最終影響阻尼諧振效果和減小了適用范圍。另外在外殼制造上，體積大，成本高。

根據(jù)在多個(gè)企業(yè)6～10KV電網(wǎng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)，流經(jīng)電阻電流選擇的10A，可應(yīng)用電容電流為60A的系統(tǒng)，若選擇電阻電流為18～20A時(shí)，或許可適應(yīng)電容電流100A的系統(tǒng)。按界限劃分電阻電流20A時(shí)仍屬于高值電阻的范疇。

應(yīng)用方式：應(yīng)用方式為三種形式：

1、沒(méi)有中性點(diǎn)時(shí)，可人為制造中性點(diǎn)之后接入。

2、變電站主變壓器中性點(diǎn)引出時(shí)，可直接接入中性點(diǎn)。

3、以等效方式接入中性點(diǎn)。

應(yīng)用領(lǐng)域：適用于突然斷電會(huì)造成危害人員生命，或爆炸或造成重大設(shè)備事故或造成重大經(jīng)濟(jì)損失等重要用戶(hù)。如：電力、石油、化工、冶金、電氣化鐵路、煤礦等非金屬礦山和金屬礦山、機(jī)場(chǎng)、港口、通訊機(jī)統(tǒng)、廣播電視、軍事工業(yè)、雷達(dá)等軍用設(shè)施以及所有重要的供電系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供了一種高溫狀態(tài)下電阻率變化不超過(guò)±2%，在鎳鉻合金中加入適量鈦的鎳鉻鈦合金高效阻尼電阻材料的電阻，用于中性點(diǎn)高阻尼電阻器。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案：中性點(diǎn)高阻尼電阻器，包括殼體,其特征在于殼體內(nèi)有接地變壓器、高阻尼電阻器、監(jiān)視測(cè)量裝置，接地變壓器的中性點(diǎn)連接高阻尼電阻器，再連接電流互感器，最后接到大地；所述的高阻尼電阻是在高溫狀態(tài)下電阻率變化不超過(guò)±2%。

連接方法是系統(tǒng)ABC三相電連接至接地變壓器。監(jiān)視測(cè)量裝置包括溫度計(jì)、電流表等。

將高阻尼電阻器連接于糸統(tǒng)中性點(diǎn)外大地之間，如果系統(tǒng)無(wú)中性點(diǎn)，可采用Z型接線的接地變壓器人為制造系統(tǒng)中性點(diǎn)。

高阻尼電阻由以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分制成：Ni17.3%, Ti 3.9% ,Cr1% ,W14.8%， Fe63%。

可抑制各種形式的諧振過(guò)電壓，抑制工頻弧光接地過(guò)電壓，抑制高頻弧光接地過(guò)電壓，降低中性點(diǎn)位移電壓，根據(jù)在某系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)電容電流I_C的適應(yīng)范圍可達(dá)到1:6，即電阻電流I_R選擇10A時(shí)，可適應(yīng)電容電流I_C為60A的系統(tǒng)。單相接地可持續(xù)運(yùn)行時(shí)間為2小時(shí)，提高了供電連續(xù)性，保留了中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地方式的優(yōu)點(diǎn)，克服了不接地、消弧線圈接地、直接接地、低電阻接地和常規(guī)高電阻接地的缺點(diǎn)。在電容電流不大于60A的系統(tǒng)內(nèi)，相對(duì)于其它接地方式是事故率最低，可靠性最高的接地方式。在某些企業(yè)有諧波的電網(wǎng)進(jìn)行的技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果，已實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行無(wú)事故，即可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行的良好效果。

本方案設(shè)計(jì)的中性點(diǎn)高阻尼電阻器特指高溫狀態(tài)下電阻率變化不超過(guò)±2%，可滿(mǎn)足60A電容電流系統(tǒng)，可有效抑制高頻電弧重燃，可在高溫狀態(tài)下帶單相接地持續(xù)運(yùn)行2小時(shí)的特種高溫、高值合金電阻。

在鎳鉻合金中加入適量鈦，即形成鎳鉻鈦合金，利用鈦金屬在882.5℃左右高溫時(shí)電阻率由151/uΩ.cm突降至139.5/uΩ.cm左右趨向平穩(wěn)的特性，將中性點(diǎn)電阻的電阻值限制在±2%的允許范圍內(nèi)。以此保持電阻器在合理阻尼區(qū)間運(yùn)行，發(fā)揮阻尼諧振作用，并以此擴(kuò)大對(duì)電容電流的適用范圍。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

1、高溫時(shí)電阻率變化小，電阻率不超過(guò)±2%，阻尼區(qū)間拓寬，拓寬對(duì)電容電流的適應(yīng)范圍至I_r：I_c=1:6以上，遠(yuǎn)大于1:1，對(duì)單位電壓級(jí)系統(tǒng)的電容電流適應(yīng)范圍大，可使大部分單位電壓等級(jí)系統(tǒng)得到有效保護(hù)，可解決絕大部分系統(tǒng)的供電連續(xù)性與可靠性，降低事故率，提高供電可靠性，大量地減少經(jīng)濟(jì)損失。

2、有效抑制高頻電弧重燃過(guò)電壓，兼顧抑制工頻電弧重燃過(guò)電壓。

3、不懼怕高溫，無(wú)需加大裝置的散熱空間，縮小電阻接地裝置體積，節(jié)約材料成本。

4、該技術(shù)對(duì)高溫的適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)需考慮大的散熱空間，可縮小電阻接地裝置體積約20%，降低成本。

5、使用最佳成分配比尤其是鈦的含量為T(mén)i ~3.9% 的情況下，在熱處理?xiàng)l件下和冷處理后具有好的組織穩(wěn)定性，提高了鎳鎢鈦合金高效阻尼電阻的熱穩(wěn)定性，高溫狀態(tài)下，即882.5℃~1200℃，電阻率變化不超過(guò)±2%。應(yīng)用在電網(wǎng)中性點(diǎn)電阻器中可以達(dá)到更好的阻尼效果。

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1是鎳鉻鈦合金電阻率溫度曲線圖。

圖2是中性點(diǎn)電阻阻尼諧振效果區(qū)簡(jiǎn)圖。

圖3 非線性諧振回路。

圖4 非線性諧振回路的伏安特性。

圖5有電阻存在的非線性諧振回路。

圖6 有電阻存在的非線性諧振回路的伏安特性。

圖7是系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地裝置接線示意圖。

圖8是系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)中性點(diǎn)電阻接地示意圖。

圖9是系統(tǒng)中性點(diǎn)需要用等效電阻示意圖。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1、2，根據(jù)企業(yè)6～10KV系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和采用該型高阻尼電阻接地方式前后的運(yùn)行效果比較，I_R:I_C可達(dá)到1:6，即電阻電流10A時(shí)，可適應(yīng)60A電容電流的系統(tǒng)。并實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電連續(xù)性與可靠性，即通過(guò)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐突破I_R≥I_C的界限。日常運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)高效阻尼，系統(tǒng)單相接地時(shí)，不立即斷電，以防止重要用戶(hù)一類(lèi)負(fù)荷因事故突然斷電發(fā)生重大經(jīng)濟(jì)損失或危及人員生命安全。帶單相接地的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間為2小時(shí)，以方便倒換電源或有準(zhǔn)備停產(chǎn)或有準(zhǔn)備撤離人員。在結(jié)構(gòu)上，因此種合金材料耐高溫性能好，無(wú)需特殊考慮散熱空間，裝置體積可整體減小20%以上，降低柜體成本。

參見(jiàn)圖3，諧振有多種形式，如由帶鐵芯的電感元件、空載變壓器、電壓互感器等和系統(tǒng)中的電容元件組成的諧振回路。

受鐵芯飽和的影響，鐵芯電感元件的電感參數(shù)是非線性的，這種含有非線性電感元件的回路，在滿(mǎn)足一定諧振條件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生鐵磁諧振。圖3是由線性電容和鐵芯電感組成的諧振回路。

參見(jiàn)圖4，由于鐵芯的飽和程度會(huì)隨著電流的增大而增大，電感L會(huì)隨著電流的增大而逐漸降低，因此回路中電感的伏安特性是非線性的。

圖4 中的曲線1是電容C的伏安特性曲線。曲線2是非線性電感L的伏安特性曲線,即在兩者的交點(diǎn)b處，滿(mǎn)足諧振條件。曲線3是和的差值，即回路的總壓降,也即電源電壓值，可寫(xiě)成：

。

參見(jiàn)圖5，當(dāng)回路中接入電阻后（本方案），當(dāng)計(jì)入電阻的作用時(shí)，回路的總壓降將變?yōu)棣′，可寫(xiě)成

參見(jiàn)圖6，加入電阻后，其伏安特性如圖6所示。ΔU′的曲線可以圖4中曲線3為基礎(chǔ)，根據(jù)電阻的伏安特性曲線IR作出，如圖6所示。例如當(dāng)時(shí)，可得，取，則有：。取，即可得和相應(yīng)的ΔU′點(diǎn)。由圖可見(jiàn)，此時(shí)激發(fā)諧振所需的電壓將增高。諧振激發(fā)后，當(dāng)電源電壓降低到正常電壓E時(shí)，諧振點(diǎn)將從c點(diǎn)，轉(zhuǎn)移到c′點(diǎn)，此時(shí)L、C兩端的過(guò)電壓下降。

因此，要徹底消除基波鐵磁諧振，必須人為地加入高效阻尼電阻R，使圖7中ΔU曲線上的d點(diǎn)抬高為d″點(diǎn)，即使之略高于正常工作時(shí)的電壓E，這樣在正常工作電壓下，諧振就不能自保持了。此時(shí)根據(jù)d點(diǎn)的電流值I，可以算出所需的電阻R為：。

參見(jiàn)圖7，接地變壓器表T，中性點(diǎn)電阻R，電流互感器CT。以10kV系統(tǒng)為例，當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有中性點(diǎn)時(shí)，在10kV系統(tǒng)母線，連接接地變壓器T，接地變壓器采用Z形接線，目的是使接地變零序阻抗最小，接地變的目的是制造一個(gè)人為的系統(tǒng)中性點(diǎn)，接地變壓器中性點(diǎn)連接電阻器，經(jīng)過(guò)電流互感器后接入大地。

參見(jiàn)圖8，主變壓器二次線圈B，接地變壓器表T，中性點(diǎn)電阻R。以10kV系統(tǒng)為例，如果系統(tǒng)有中性點(diǎn)，比如主變壓器二次線圈為Y型接線，在系統(tǒng)中性點(diǎn)直接連接電阻器，然后經(jīng)過(guò)電流互感器接地。

參見(jiàn)圖9，發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)G，單相接地變壓器T。如果系統(tǒng)有中性點(diǎn)，但需要采用等效電阻接地時(shí)，中性點(diǎn)與地之間接入單相接地變壓器，單相接地變壓器二次側(cè)接入中性點(diǎn)電阻和電流互感器，此時(shí)雖然電阻接在接地變二次側(cè)，通過(guò)接地變一次、二次線圈變比，等效為系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地，此種接線方式一般接于發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和主變壓器中性點(diǎn)。