[发明专利]采用一种干式空心并联电抗器组合式过电压保护电路实现的过电压保护方法

摘要

采用一种干式空心并联电抗器组合式过电压保护电路实现的过电压保护方法，属于电抗器过电压保护领域。解决了现有干式空心并联电抗器过电压保护装置复燃过电压保护效果差的问题。截流过电压保护：当断路器开关K开断时，出现截流过电压，设i₀为工频截流值，U₀为电抗器工频电压峰值，当t＝0时，断路器产生截流，阻容保护装置工作，当保护装置吸收电容C上的电压不大于避雷器残压时，阻容保护装置直接完成对电抗器截流过电压保护，当t＝t₀时，保护装置吸收电容C的电压大于避雷器残压U₁，避雷器动作，当t＝t₁时，保护装置吸收电容C上的电压小于或等于避雷器残压U₁时，避雷器退出动作，继续由阻容装置完成对电抗器截流过电压保护。本发明主要用在电抗器上。

主权项

采用一种干式空心并联电抗器组合式过电压保护电路实现的过电压保护方法，所述一种干式空心并联电抗器组合式过电压保护电路包括阻容保护装置(1)和避雷器，所述阻容保护装置(1)与电抗器(2)并联，避雷器与阻容保护装置(1)的电容并联；电抗器(2)包括电抗器等效电容C_L，电抗器电感L，电抗器等效电阻R_L，阻容保护装置(1)包括保护装置阻尼电阻R和保护装置吸收电容C；所述的保护装置阻尼电阻R的一端同时与电抗器等效电容C_L的一端、电抗器电感L的一端和电抗器等效电阻R_L的一端连接，保护装置阻尼电阻R的另一端与保护装置吸收电容C的一端连接，保护装置吸收电容C的另一端同时与电抗器等效电容C_L的另一端、电抗器电感L的另一端和电抗器等效电阻R_L的另一端连接，避雷器和保护装置吸收电容C并联连接；一种干式空心并联电抗器组合式过电压保护电路还包括断路器单元(3)和供电单元(4)；供电单元(4)包括母线电压源V_S、母线侧引线电感L_S、母线侧等效电容C_S和母线侧等效阻尼电阻R_S；断路器单元(3)包括断路器开关K、断路器开断后等效电感L_p和断路器开断后等效电容C_p；断路器单元(3)与电抗器(2)通过电抗器侧引线电感L_w连接；母线电压源V_S的正极与母线侧引线电感L_S的一端连接，母线侧引线电感L_S的另一端同时与母线侧等效阻尼电阻R_S的一端、断路器开关K的一端和断路器开断后等效电感L_p的一端连接，断路器开关K的另一端同时与断路器开断后等效电容C_p的另一端和电抗器侧引线电感L_w的一端连接，断路器开断后等效电容C_p的一端与断路器开断后等效电感L_p的另一端连接，母线侧等效阻尼电阻R_S的另一端与母线侧等效电容C_S的一端连接，母线侧等效电容C_S的另一端同时与母线电压源V_S的负极和电抗器等效电容C_L的另一端连接，电抗器侧引线电感L_w的另一端同时与电抗器等效电容C_L的一端、电抗器电感L的一端、电抗器等效电阻R_L的一端和保护装置阻尼电阻R的一端连接；其特征在于，过电压保护方法的具体过程为：截流过电压保护：当断路器开关K开断时，电抗器侧回路形成振荡，出现截流过电压，设i₀为工频截流值，U₀为电抗器工频电压峰值，当t＝0时，断路器产生截流，阻容保护装置(1)工作，电抗器上的截流过电压为：$u=U_0{e}^{-{\mathrm{\δ}}_{2}t}\cos {\mathrm{\ω}}_{t}t-\sqrt{\frac{L}{C}}{i}_0{e}^{-{\mathrm{\δ}}_{2}t}\sin {\mathrm{\ω}}_{2}t---\left(1\right),$其中，为电抗器电感L、保护装置阻尼电阻R和保护装置吸收电容C构成的振荡回路的振荡角频率，为电抗器电感L、保护装置阻尼电阻R和保护装置吸收电容C构成的振荡回路的衰减系数，当保护装置吸收电容C上的电压不大于避雷器残压时，阻容保护装置(1)直接完成对电抗器截流过电压保护，当t＝t₀时，保护装置吸收电容C的电压大于避雷器残压U₁，避雷器动作，此时电抗器(2)的电流为i_t0，则电抗器(2)上的截流过电压为：$\left\{\begin{array}{c}u=(U_1-R{i}_{t0})e^{\frac{-R}{L}(t-t_0)}\\ U_1=e^{-{\mathrm{\δ}}_{2}t}[(U_0+R{i}_0)\cos {\mathrm{\ω}}_2{t}_0+(R\sqrt{\frac{C}{L}}{U}_0-\sqrt{\frac{L}{C}}{i}_0)\\ i_{t0}=e^{-{\mathrm{\δ}}_{2}t}(i_0\cos {\mathrm{\ω}}_2{t}_0+\frac{U_0}{{\mathrm{\ω}}_{2}L}\sin {\mathrm{\ω}}_2{t}_0)\end{array}\sin {\mathrm{\ω}}_2{t}_0]\right.---\left(2\right),$当t＝t₁时，保护装置吸收电容C上的电压小于或等于避雷器残压U₁时，避雷器退出动作，继续由阻容装置完成对电抗器截流过电压保护；其中，t表示时间，t₀表示避雷器开始动作时间，t₁表示避雷器退出动作时间，复燃过电压保护：当截流过电压幅值大于U₀‑U_r时，电抗器(2)与母线电压的差值U_r作用到断路器上，使断路器断口击穿，从而使得电抗器(2)上产生复燃过电压，当t＝0时，断路器产生复燃，阻容吸收装置工作，电抗器(2)上的复燃过电压为：$u=U_0-e^{-{\mathrm{\δ}}_{4}t}{U}_r(\cos {\mathrm{\ω}}_{4}t-\mathrm{RC}{\mathrm{\ω}}_{4}t\sin {\mathrm{\ω}}_{4}t)---\left(3\right),$其中，为母线侧等效电容C_S、母线侧等效阻尼电阻R_S、电抗器侧引线电感L_w、保护装置阻尼电阻R和保护装置吸收电容C构成的振荡回路的振荡角频率，为母线侧等效电容C_S、母线侧等效阻尼电阻R_S、电抗器侧引线电感L_w、保护装置阻尼电阻R和保护装置吸收电容C构成的振荡回路的衰减系数，U_r表示断路器断口击穿电压，当保护装置吸收电容C上的电压不大于避雷器残压时，阻容保护装置(1)直接完成对电抗器复燃过电压保护，当t＝t₀时，保护装置吸收电容C上的电压大于避雷器残压U₁，避雷器动作，此时吸收电路的电流为i_t0，则电抗器(2)上的复燃过电压为：$\left\{\begin{array}{c}u=U_1+\frac{R}{R_s+R}(U_0-U_1)[1-e^{\frac{-(R_s+R)}{L_w}(t-t_0)}]+{\mathrm{Ri}}_{t0}{e}^{\frac{-(R_s+R)}{L_w}(t-t_0)}\\ U_1=U_0-U_r{e}^{-{\mathrm{\δ}}_4{t}_0}\cos {\mathrm{\ω}}_4{t}_0\\ i_{t0}=-{\mathrm{\ω}}_4{\mathrm{CU}}_r{e}^{-{\mathrm{\δ}}_4{t}_0}\sin {\mathrm{\ω}}_4{t}_0\end{array}\right.---\left(4\right),$当t＝t₁时，保护装置吸收电容C上的电压小于或等于避雷器残压U₁时，避雷器退出动作，继续由阻容装置完成对电抗器复燃过电压保护。