專利名稱：防共振消弧線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地設(shè)備、具體地為防共振消弧線圈。
我國有一定數(shù)量的6-35千伏電網(wǎng)，其中性點(diǎn)接地采用經(jīng)消弧線圈接地的方式，這些消弧線圈雖具有補(bǔ)償、消弧和防鐵磁諧振等功能，可有效提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。但由于這些消弧線圈無防共振性能，當(dāng)消弧線圈電感與電網(wǎng)三相對地電容匹配構(gòu)成調(diào)諧共振時，將產(chǎn)生中性點(diǎn)對地工頻電壓超過相電壓的中性點(diǎn)位移過電壓，威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行。為避免上述現(xiàn)象發(fā)生，消弧線圈整定必須限定在大于一定過補(bǔ)償度的狹窄區(qū)內(nèi)運(yùn)行，但即使這樣，對6、10千伏消弧線圈接地電網(wǎng)，還不能完全避免因斷線故障所引起的中性點(diǎn)位移過電壓。
本實(shí)用新型的目的是針對上述中性點(diǎn)接地消弧線圈所存在的問題，旨在設(shè)計(jì)一種整定不需限定補(bǔ)償區(qū)，可在全部補(bǔ)償區(qū)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，并能避免中性點(diǎn)位移過電壓現(xiàn)象發(fā)生的消弧線圈。
本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)方式為，防共振消弧線圈，由電感Lp與防共振阻抗Zf串聯(lián)構(gòu)成，Zf由非線性電感
、電阻Rf，電容Cf并列組成。
本實(shí)用新型用于6、10、35千伏電網(wǎng)的額定電壓值分別為3637伏、6062伏、21218伏，補(bǔ)償電流為6、10千伏的為5安，35千伏的為6安。合理選擇Lp、Rf、Cf值，并設(shè)計(jì)出與Lp、Rf、Cf值良好匹配的
非線性特性，可使本實(shí)用新型具備以下特點(diǎn)1、非線性電感
由優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片制成鐵芯，繞以線圈制成，設(shè)計(jì)
鐵芯深度飽和電壓值約為防共振消弧線圈額定電壓值的20％，使本線圈在電源作用電為相電壓0.2-1.4倍的范圍內(nèi)，Lp和Zf串聯(lián)的阻抗呈現(xiàn)為非線性度很小的感抗，因而具有補(bǔ)償、消弧和防鐵磁諧振等功能。補(bǔ)償電流中雖含有諧波電流，但因單相接地時，電源阻抗為感抗，作用電壓值為相電壓，數(shù)值高，諧波電流相對較小，因而對補(bǔ)償、消弧功能無影響。
2、在電網(wǎng)正常運(yùn)行時，由于作用于本線圈上的電壓低，
的鐵芯未飽和，Lp和Zf串聯(lián)的阻抗呈現(xiàn)為電阻性阻抗，故本線圈可在全部補(bǔ)償范圍內(nèi)避免調(diào)諧共振。
3、電網(wǎng)發(fā)生斷線故障時，使電網(wǎng)中性點(diǎn)不對稱電壓升高，
鐵芯深度飽和，電網(wǎng)三相對地電容與Lp、Zf構(gòu)成的回路，在中性點(diǎn)不對稱電源電壓作用下，電流顯著增大，諧波分量相應(yīng)也大，此時由于回路中存在非線性元件
及產(chǎn)生的諧波電流，能有效抑制調(diào)諧共振，故不致引起中性點(diǎn)位移過電壓。
4、Rf電阻能有效防止
引起的鐵磁諧振。
本實(shí)用新型可單獨(dú)、也可和消弧線圈并列接入電網(wǎng)使用，下面用附圖所示實(shí)施例作進(jìn)一步說明。


圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)及接線圖圖2
的非線性特性設(shè)計(jì)實(shí)施圖圖3單獨(dú)接入電網(wǎng)接線圖圖4圖3分析計(jì)算電路圖圖5與消弧線圈并列接入電網(wǎng)圖圖6圖5分析計(jì)算電路圖參照圖1，電感Lp和阻抗Zf串聯(lián)，Zf由非線性電感
、電阻Rf、電容Cf并聯(lián)組成，Rf、Cf的耐受電壓、熱容量應(yīng)與
的深度飽和電壓相匹配。
圖2為用于35千伏電網(wǎng)、補(bǔ)償電流為6A的防共振消弧線圈的
非線性特性設(shè)計(jì)圖，圖中Uf、If均以有效值表示，其非線性電感特性如圖中曲線所示。
圖3為補(bǔ)償電流為6安，單獨(dú)接入35千伏電網(wǎng)的實(shí)例圖，其防共振性能計(jì)算按圖4進(jìn)行。圖3中1為6-35千伏電網(wǎng)、2為相應(yīng)電壓級曲折形接線T0變、3為防共振消弧線圈。圖4中U0為電網(wǎng)1的中性點(diǎn)不對稱電壓，CG為電網(wǎng)1的三相對地電容。1/3RT0為T0變2的1/3零序電阻，1/LT0為T0變的1/3零序電感，RLp為Lp電感的等值損耗電阻。防共振消弧線圈參數(shù)為RLp30歐、Lp電抗值XLp2829歐、Cf的容抗值3100歐、Rf值10千歐，
線性特性如圖2曲線所示、1/3RT0歐、1/3LT0電抗值50歐。
當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行，
的鐵芯未飽和時，鐵芯磁密取16千高斯，并計(jì)及
的勵磁電抗和等值并聯(lián)損耗電阻，按一般計(jì)算方法求得本防共振消弧線圈3上的電壓≤1244伏時，P、m點(diǎn)間的阻抗為1153-1153歐。35千伏電網(wǎng)的相電壓Uφ為21218伏。當(dāng)單相接地電容電流為15A,CG為2.25微法時，計(jì)算得U0的最大允許值為2065伏，大于電網(wǎng)正常的U0值(3％Uφ)。中性點(diǎn)位移電壓為1281伏，小于電網(wǎng)正常允許U0值(0.15Uφ)，故電網(wǎng)可正常運(yùn)行。
當(dāng)電網(wǎng)架空線發(fā)生嚴(yán)重故障時，U0值升高，
的鐵芯進(jìn)入深度飽和，回路電流增大，回路電流的諧波分量也增大。慮及回路中各電壓之間的相位關(guān)系，U0工頻基波電壓應(yīng)與回路其它各電壓之和相平衡。其它電壓為CG、Lp上兩者的基波電壓差和綜合諧波電壓差，回路電阻上的基波電壓和綜合諧波電壓，1/3LTp、Lf上的基波電壓和綜合諧波電壓。當(dāng)設(shè)CG的工頻容抗數(shù)值與Lp的工頻感抗數(shù)值相等，均為2829歐時，回路工頻基波電流為5.5安、綜合諧波電流峰值為基波電流輻值的20％。相電壓Uφ取21218伏，算出不出現(xiàn)中性點(diǎn)位移過電壓的U0最大允許值為0.62Uφ。而當(dāng)CG的容抗值大于或小于2829歐時，求得U0的最大允許值均大于0.62Uφ。電網(wǎng)所有饋路-相全部脫離電源的極不對稱情況下，產(chǎn)生中性點(diǎn)不對抗電壓為0.5Uφ，因0.62Uφ＞0.5Uφ，故能滿足不出現(xiàn)中性點(diǎn)位移過電壓要求。
參照圖5,4為6-35千伏大、中電容電流電網(wǎng)，5為相應(yīng)電壓級大、中容量T0變，6為相應(yīng)電壓級消弧線圈、3為本防共振消弧線圈。圖6為6安本線圈與補(bǔ)償電流為50A的消弧線圈并列使用于35千伏電網(wǎng)的計(jì)算分析圖。圖中P、m點(diǎn)間參數(shù)同圖4，其它參數(shù)為RLK4.5歐、Lk的電抗XLK424.4歐1/3RT02.5歐、1/3L′T0電抗值4歐。
正常運(yùn)行下，Lf的鐵芯未飽和，當(dāng)P、m點(diǎn)電壓≤1244伏時，P、m點(diǎn)間的阻抗為“1153-1153”歐，將此阻抗與h、m點(diǎn)間阻抗“4.5+1424.4”歐并聯(lián)，再與左側(cè)支路構(gòu)成回路后進(jìn)行計(jì)算。取相電壓值Uφ為21218伏，當(dāng)單相接地電容電流為54.3安時，求得U0′的最小允許值為460伏，中性點(diǎn)位移電壓為1258伏，而電網(wǎng)正常運(yùn)行下的U0′不超過0.02Uφ，為425伏，小于最小允許值460伏，求得中性點(diǎn)位移電壓為1258伏，小于正常允許值0.15Uφ，故電網(wǎng)能正常運(yùn)行。
當(dāng)電網(wǎng)架空線饋路發(fā)生嚴(yán)重?cái)嗑€故障時，要計(jì)算不出現(xiàn)中性點(diǎn)位移過電壓的U0′最大允許值，須先計(jì)算電網(wǎng)單相接地電容電流為不同數(shù)值時，從h、m左側(cè)看入的不同工頻入口阻抗值(從h,m左側(cè)看入的各次諧波入口阻抗，可看作為零，對計(jì)算結(jié)果無影響)，再分別與右側(cè)p、f、m含非線元件
支路進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算得出電網(wǎng)單相接地電容電流分別為35A、40A、50A、60A、65A時，不出現(xiàn)中性點(diǎn)位移過電壓的U0′最大允許值分別為0.59Uφ、0.39Uφ、0.116Uφ、0.113Uφ、0.154Uφ。從計(jì)算結(jié)果看，單相接地電容電流為35A、40A及35A以下時，U0′允許值高，能滿足要求。而為60A時，U0′允許值為0.113Uφ。而要產(chǎn)生0.113Uφ的U0′，只有當(dāng)架空線饋路三相對地電容電流高達(dá)17A，一相全斷線脫離電源時才會出現(xiàn)，這種情況出現(xiàn)的概念很小。這是因?yàn)?，架空線饋路電容電流大，是由于線路末端高壓用戶內(nèi)接有高壓電纜，而一般高壓用戶連接的高壓電纜線很短，按設(shè)計(jì)，其三相對地電容電流應(yīng)不超過10A，以此為準(zhǔn)，上述計(jì)算說明，均能滿足不出現(xiàn)中性點(diǎn)位移過電壓要求。
從以上分析計(jì)算說明，本實(shí)用新型可單獨(dú)、也可與消弧線圈并列接入電網(wǎng)使用。使用時均能保證電網(wǎng)在全部補(bǔ)償范圍內(nèi)正常運(yùn)行，且調(diào)整靈活、簡便，并能避免因架空線斷線故障所引起的中性點(diǎn)位移過壓現(xiàn)象發(fā)生。
權(quán)利要求1.防共振消弧線圈，其特征在于由電感Lp與防共振阻抗Zf串聯(lián)構(gòu)成，Zf由非線性電感
、電阻Rf、電容Cf并列組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈，其特征在于非線性電感
是由優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片制成鐵芯，繞以線圈所制成的。
專利摘要防共振消弧線圈,由電感Lp和防共振阻抗Z
文檔編號H02H9/00GK2344908SQ9823639
公開日1999年10月20日 申請日期1998年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月23日
發(fā)明者周配明 申請人:周配明