[发明专利]单相同步发电机、单相电源、消弧系统及消弧方法

说明书

本发明公开了一种单相同步发电机、单相电源、消弧系统及消弧方法。该单相同步发电机包括从内向外布置的内定子组件、转子组件和外定子组件，其中，该内定子组件包括用于接入直流电的第一励磁绕组；该转子组件通过联轴器与外部电动机连接并随其旋转，以使该转子组件内侧的第一发电绕组产生三相交流电，其中该三相交流电经整流提供至该转子组件外侧的第二励磁绕组；以及该外定子组件包括用于提供单相电源输出的第二发电绕组。本发明通过单相同步发电机给接地变压器提供合适相位和幅值的补偿电压，可以降低接地故障点电压，消除接地故障点电弧。

技术领域

本发明涉及电力领域，具体涉及一种单相同步发电机、单相电源、消弧系统及消弧方法。

背景技术

国内6KV至35KV配电网多为中性点不接地系统。据统计，该配电网系统70％以上的故障都是单相接地故障。在发生单相接地故障的情况下，电弧难以熄灭，并且容易产生高倍的高频过电压和工频过电压，危害系统正常运行。如果电弧长时间难以熄灭，那么还将可能发生相间短路事故，导致更严重的后果。

相关技术中，通常在配电网中性点接入消弧线圈，以补偿接地故障点的电流，消除接地故障点的电弧。但是近年来，随着电缆化率的提高，配电网系统的对地电容电流在不断增大，阻性电流、高频电流和谐波电流的绝对值也在增大。由于上述消弧线圈只能对流过接地故障点的工频容性电流进行补偿，因此难以有效地消弧。

相关技术中还采用转移消弧技术，即，在配电网系统母线侧通过选择开关将接地故障点直接金属接地，以转移接地故障点的电流，消除接地故障点的电弧。但是，在上述消弧过程中，由于接地故障相判断不准确，可能造成异名相接地，从而导致相间短路，引发更严重的短路事故。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种单相同步发电机、单相电源、消弧系统及消弧方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种单相同步发电机，包括从内向外布置的内定子组件、转子组件和外定子组件，其中，所述内定子组件包括用于接入直流电的第一励磁绕组；所述转子组件通过联轴器与外部电动机连接并随其旋转，以使所述转子组件内侧的第一发电绕组产生三相交流电，其中所述三相交流电经整流提供至所述转子组件外侧的第二励磁绕组；以及所述外定子组件包括用于提供单相电源输出的第二发电绕组。

优选地，所述转子组件包括：通过所述联轴器与所述外部电动机连接的转子铁心，设在所述转子铁心内侧的所述第一发电绕组，设在所述转子铁心外侧的所述第二励磁绕组，以及设在所述转子铁心外侧的槽口位置的笼型结构绕组。

优选地，所述笼型结构绕组由若干导条组成，所述导条的数目与所述转子铁心的槽数相同。

优选地，所述导条的横截面积与所述第二发电绕组的绕线横截面积相同。

优选地，所述外定子组件和所述转子组件外侧的气隙是其额定气隙的1.2倍至1.8倍。

根据本发明的另一个方面，提供了一种单相电源，包括三相异步电动机和上述任一种单相同步发电机，其中所述单相同步发电机通过联轴器与所述三相异步电动机连接并随其旋转。

优选地，所述单相同步发电机与所述三相异步电动机一体装配成型。

根据本发明的又一个方面，提供了一种消弧系统，包括：接地变压器，其第一端与配电网连接，第二端通过发电机单元接地；电压传感器，与所述配电网连接；以及测控单元，分别与所述电压传感器和所述发电机单元连接，所述测控单元根据所述电压传感器反馈的所述配电网的电压，判断所述配电网是否发生接地故障，并且，在发生接地故障的情况下，所述测控单元控制所述发电机单元相应地调节补偿电压的幅值和角度，其中，所述发电机单元为上述任一种单相电源。