CN205509513U - 基于快速开关型串联补偿装置 - Google Patents

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王恒
张晓军
武佳
吴耀辉
谢冬其
成正勇
胡均浩
葛万勇
袁静
王喆
魏圣钢
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Abstract

本实用新型公开了一种基于快速开关型串联补偿装置，包括A相、B相和C相；A相、B相和C相中的每相均包括串补电容器组、金属氧化物限压器、阻尼电阻和阻尼电抗，还包括两个隔离开关、第一电压互感器、第一电流互感器和第二电流互感器；其中，第一电压互感器与串补电容器组并联；第一电流互感器与串补电容器组串联；金属氧化物限压器与第二电流互感器串联的串联电路与串补电容器组并联；阻尼电阻与阻尼电抗并联构成阻尼装置。本实用新型信号处理速度达到3ms以内，通过上述措施来确保线路发生短路后的11ms内将串联电容器快速旁路，大幅度缩短了过电压的持续时间，使氧化锌组件所需能容量大大减少，从而达到减小安装空间和降低造价的目的。

Description

基于快速开关型串联补偿装置
技术领域
本实用新型属于中压配网串联补偿技术领域，具体涉及一种串联补偿装置。
背景技术
随着经济的快速发展，用电负荷日益增长，与此同时，电网公司及电力用户对电压质量的要求也越来越高。然而我国配电网建设相对落后，尤其是农网供电线路，普遍存在供电线路半径大，供电负荷分散，线路分支多等客观因素，造成末端电压偏低，甚至有的已远远超出电网供电电压质量标准，给用电用户带来不可估量的影响。
串联补偿装置是解决配电网远距离供电电压质量的最佳方法和途径，在配电网中串联一组电容器，可以抵消线路上的感抗，在补偿度小于1时，可以等效“缩短”了线路的物理长度，提高末端电压，增加***输送能力，降低网损，节约能源。可以看出，电容器组是串联补偿装置的核心，因此，电容器组的保护设备必不可少。
如图1所示，传统的电容器组保护设备(即串补装置)主要包括串补电容器组1、金属氧化物限压器(MOV)2、旁路断路器3、阻尼电阻4、阻尼电抗5、旁路开关12和火花间隙13。当线路发生短路故障时，短路电流会在串补电容器组1上产生高电压，MOV 2的作用就是吸收短路电流的能量，限制串补电容器组1上的过电压。当MOV 2吸收的能量超过其自身允许的极限吸收能量时，启动火花间隙13及旁路断路器3，此时串补电容器组1及MOV2被旁路，从而对串补电容器组1进行保护。
但是，上述传统的串补装置由于火花间隙13、旁路断路器3的结构复杂，造成整体装置技术复杂、体积庞大，在中压配电线路上得不到广泛应用，同时，由于氧化锌组件(MOV 2)所需的巨大能容量，使得氧化锌组件并联柱数增多，安装空间和造价都进一步增大。
发明内容
为了解决了上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于快速开关型串联补偿装置。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种基于快速开关型串联补偿装置，包括A相、B相和C相；A相、B相和C相中的每相均包括串补电容器组、金属氧化物限压器、阻尼电阻和阻尼电抗，其特征在于，还包括两个隔离开关、第一电压互感器、第一电流互感器和第二电流互感器；其中，第一电压互感器与串补电容器组并联；第一电流互感器与串补电容器组串联；金属氧化物限压器与第二电流互感器串联的串联电路与串补电容器组并联；阻尼电阻与阻尼电抗并联构成阻尼装置。
进一步的，还包括一个旁路断路器和一个快速开关；每相中的串补电容器组的两端分别串联一隔离开关后连接旁路断路器的两端；每相中的阻尼装置与快速开关串联后再与金属氧化物限压器和第二电流互感器组成的串联电路并联；
进一步的，还包括两个第二电压互感器，其中一个第二电压互感器连接在A相的串补电容器组的出线端与B相的串补电容器组的出线端之间，另一个第二电压互感器连接在B相的串补电容器组的出线端与C相的串补电容器组的出线端之间。
本实用新型的有益效果是：基于快速开关型串联补偿装置，采用合闸时间小于8ms的快速真空开关替代传统串补装置所采用的可控火花放电间隙和旁路开关，信号处理速度可以达到3ms以内，通过上述措施来确保线路发生短路后的11ms内将串联电容器快速旁路，大幅度缩短了过电压的持续时间，使氧化锌组件所需能容量大大减少，从而达到了减小安装空间和降低造价的目的。
附图说明
图1是传统的串联补偿装置的结构示意图；
图2是本实用新型的基于快速开关型串联补偿装置的结构示意图；
图3是串补自动控制示意图。
图中各标号含义：1.串补电容器组，2.金属氧化物限压器，3.旁路断路器，4.阻尼电阻，5.阻尼电抗，6.快速开关，7.隔离开关，8.第一电压互感器，9.第二电压互感器，10.第一电流互感器，11.第二电流互感器，12.旁路开关，13.火花间隙。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
如图2所示，本实用新型给出的基于快速开关型串联补偿装置，采用三相一体箱式结构，包括A相、B相和C相；其中，A相、B相和C相中的每相均包括串补电容器组1、金属氧化物限压器(MOV)2、阻尼电阻4、阻尼电抗5、两个隔离开关7、第一电压互感器8、第一电流互感器10和第二电流互感器11；其中，第一电压互感器8与串补电容器组1并联，用于采集串补电容器组1两端的三相电压；第一电流互感器10与串补电容器组1串联，用于采集串补电容器组1的三相电流；MOV 2与第二电流互感器11串联的串联电路与串补电容器组1并联；第二电流互感器11用于采集流过MOV 2的三相电流；阻尼电阻4与阻尼电抗5并联构成阻尼装置。
本实用新型还包括一个旁路断路器3(三相一体)和一个快速开关6(三相一体)。上述每相中的串补电容器组1的两端分别串联一隔离开关7后连接旁路断路器3的两端；每相中的阻尼装置与快速开关6串联后再与MOV 2和第二电流互感器11组成的串联电路并联；快速开关6是实现串补电容器组1投切的关键部件，代替了传统串补装置的旁路开关12与火花间隙13。
本实用新型还包括两个第二电压互感器9，其中一个第二电压互感器9连接在A相的串补电容器组的出线端与B相的串补电容器组的出线端之间，另一个第二电压互感器9连接在B相的串补电容器组的出线端与C相的串补电容器组的出线端之间；第二电压互感器9用于采集出线侧的***电压Uab、Ubc。
如图3所示，使用本实用新型时有两种状态：投入状态和退出状态。
投入状态：旁路断路器3分闸，快速开关6分闸，隔离开关7合闸。
退出状态：旁路断路器3合闸，快速开关6合闸，隔离开关7分闸。
投入状态和退出状态进行转换的方法为：
由退出状态转换到投入状态的方法：首先合闸隔离开关7，然后分闸快速开关6与旁路断路器3；
由投入状态转换到退出状态的方法：首先合闸快速开关6，然后合闸旁路断路器3，最后分闸隔离开关7。
应用本实用新型进行线路故障处理包括如下步骤：
步骤1：当线路出现短路故障，执行步骤2；当线路出现过电压故障，执行步骤3；当线路出现过流故障(即第一电流互感器10采集到的流过串补电容器组1的电流大于或等于设定的保护阈值)，执行步骤4；
步骤2：进行短路故障处理。具体是：短路电流必定在串补电容器组1上产生高电压，当串补电容器组1两端的电压大于或等于MOV 2的动作电压时，MOV 2工作，使串补电容器组1短接，以限制串补电容器组1的过电压。同时，控制器对此故障有双层保护，硬件保护与软件保护，当控制器通过第二电流互感器11检测到MOV2中有电流通过，且电流到达硬件保护门限或软件保护阈值时，都能对快速开关6与旁路断路器3发出合闸指令，这样保证串补电容器组1与MOV 2在11ms内快速旁路。
步骤3：过电压故障处理，具体是：采集第二电压互感器9发送的***电压Uab、Ubc，当Uab与Ubc其中任意一个电压大于或等于设定的电压保护阈值，且过压时间超过控制器中设定的延时时间时，在3ms内对快速开关6发出合闸指令，使串补电容器组1快速旁路；
步骤4：过流故障处理，具体是：采集第一电流互感器10发送的流过串补电容器组1的三相电流，当其中任意一相电流大于或等于设定的电流保护阈值，且过流时间超过设定的延时时间时，在3ms内使快速开关6在11ms内合闸，从而使串补电容器组1快速旁路。
以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。
上述方法的操作可以通过人工控制监控实现，也可以通过如微处理器、单片机等控制单元的自动控制实现。电压互感器与电流互感器的输出均与控制器相连，控制器的输出与快速开关6和旁路断路器3相连。
经试验，从短路电流出现开始，上述短路保护操作可在11ms内将串补电容器组1快速短接，大幅度缩短了过电压的持续时间，从而使金属氧化物限压器MOV2所需的能容量大大减少。同时，采用MOV 2电流作为快速开关6的动作指令，直接硬件驱动，响应速度快，抗干扰能力强。

Claims (3)

1.一种基于快速开关型串联补偿装置，包括A相、B相和C相；A相、B相和C相中的每相均包括串补电容器组、金属氧化物限压器、阻尼电阻和阻尼电抗，其特征在于，还包括两个隔离开关、第一电压互感器、第一电流互感器和第二电流互感器；其中，第一电压互感器与串补电容器组并联；第一电流互感器与串补电容器组串联；金属氧化物限压器与第二电流互感器串联的串联电路与串补电容器组并联；阻尼电阻与阻尼电抗并联构成阻尼装置。
2.如权利要求1所述的基于快速开关型串联补偿装置，其特征在于，还包括一个旁路断路器和一个快速开关；每相中的串补电容器组的两端分别串联一隔离开关后连接旁路断路器的两端；每相中的阻尼装置与快速开关串联后再与金属氧化物限压器和第二电流互感器组成的串联电路并联。
3.如权利要求1所述的基于快速开关型串联补偿装置，其特征在于，还包括两个第二电压互感器，其中一个第二电压互感器连接在A相的串补电容器组的出线端与B相的串补电容器组的出线端之间，另一个第二电压互感器连接在B相的串补电容器组的出线端与C相的串补电容器组的出线端之间。
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