CN115940081A - 一种基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统过电压及绝缘防护技术领域，尤其为一种基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，包括进线端、出线端和非线性电阻片；所述进线端分为上进线端、下出线端，均为外部接线端子，与外部系统A、B、C三相的其中一相相连。本发明提出了一种基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置电路拓扑，针对该拓扑提出了一种典型应用方案，针对该典型方案给出了装置连接方式及结构图。利用本发明的拓扑可以将储能器件能量完全吸收，从源头上抑制能量的震荡，将各种过电压有效阻尼抑制在极低的水平，实现多场景过电压抑制，保护设备本体安全。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统过电压及绝缘防护技术领域，尤其是一种基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置。
背景技术
短路故障电流的快速开断是断路器最重要的性能之一，尤以发电机、主变压器出口三相短路为甚，断路器承受不了大的额定电流&高短路遮断容量而造成发电机定子或主变绕组烧毁。电力系统的操作、截流、谐振及雷击等过电压时刻都在威胁着电气设备的绝缘及电力系统的安全运行，其中尤以单相间歇性弧光接地过电压最为严重，常因单相接地进而变成多相接地，且因处理不及时引起事故扩大而造成电力系统的大面积停电。电力系统中存在着分布电感、电容，在电路换路过渡过程中，由于(电源侧或负载侧)的储能器件间能量的转换诱发振荡而产生过电压。针对上述问题，本发明提出采用多特性非线性电阻片组合的过电压防护电路装置，将储能器件能量完全吸收，从源头上抑制了能量的震荡，可将相-相、相-地的各种过电压有效阻尼抑制在极低的水平，可对发电机、电力变压器、高压电动机等弱绝缘设备完全能起到积极的保护作用。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，以解决上述背景技术中提出的缺陷。
本发明采用的技术方案如下：
提供一种基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，包括：进线端、出线端和非线性电阻片；所述进线端分为上进线端、下出线端，均为外部接线端子，与外部系统A、B、C三相的其中一相相连。
作为本发明的一种优选技术方案：所述非线性电阻片由三种不同规格的电阻片组成，分别为氧化锌电阻片、碳化硅电阻片和PTC电阻片；所述氧化锌电阻片与碳化硅电阻片并联，并联之后与PTC电阻片串联，氧化锌电阻片与碳化硅电阻片并联后的上面公共节点与上进线端相连，PTC电阻片下节点与下出线端相连。
作为本发明的一种优选技术方案：所述防护装置由防护单元极柱、自带中性点星型连接电路、接地点、三相真空断路器组成三相电路拓扑；所述防护单元由4个固封极柱组成，分别为A柱、B柱、C柱、G柱；所述A柱、B柱、C柱用于抑制A相、B相、C相相对地及相间母线过电压，吸收A相、B相、C相系统过电压振荡能量；所述G柱用于系统非对称故障情况下零序电压的抑制及能量吸收。
作为本发明的一种优选技术方案：所述A柱、B柱、C柱、G柱接线形式如下：A柱上进线与三相真空断路器A相出线连接，B柱上进线与三相真空断路器B相出线连接，C柱上进线与三相真空断路器C相出线连接；A柱下出线与B柱下出线及C柱下出线连接形成中性点；A柱、B柱、C柱整体上形成自带中性点星型连接电路；所述G柱上进线端与中性点连接，下出线端与系统接地点相连。
作为本发明的一种优选技术方案：所述防护单元极柱、自带中性点星型连接电路、接地点形成非线性电阻片固定式手车。
作为本发明的一种优选技术方案：所述三相真空断路器A相进线与系统A相母线连接，三相真空断路器B相进线与系统B相母线连接，三相真空断路器C相进线与系统C相母线连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述三相真空断路器为手车式真空断路器，额定电流为250A。
作为本发明的一种优选技术方案：所述防护装置由非线性电阻片固定式手车，真空断路器手车、柜体、测控室、电缆室、穿墙套管组成；所述柜体为标准的KYNA28-12柜体，用于固定和安装非线性电阻片固定式手车、真空断路器手车及其它附属器件；所述测控室用于显示和记录母线电压值、非线性电阻片固定式手车动作次数、泄漏电流及过电压波形；所述电缆室用于柜内电缆接线；所述穿墙套管用于过电压防护柜与变电站母线并线时绝缘防护。
作为本发明的一种优选技术方案：所述非线性电阻片固定式手车位于柜体正面最下方，真空断路器手车位于柜体正面中部，测控室位于柜体正面上部，电缆室位于柜体后面上部，穿墙套管位于柜体后面中上部；母线三相通过穿墙套管进入柜体与三相真空断路器手车上触臂连接，三相真空断路器手车下触臂与非线性电阻片固定式手车上下触臂之间用母排连接；非线性电阻片固定式手车上下触臂均连接在上述母排上面。
作为本发明的一种优选技术方案：当所述防护装置安装到现有变电站低压母线出现间隔时，待装置接入调试完成后，三相真空断路器自动断开，或装置过电压保护吸能达到极限，非线性电阻片电流达到100mA时，三相真空断路器自动断开，迅速将装置从系统隔离，防止装置本体故障导致系统母线跳闸。
本发明提供的基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，与现有技术相比，其有益效果有：
本发明提出了一种基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置电路拓扑，针对该拓扑提出了一种典型应用方案，针对该典型方案给出了装置连接方式及结构图。利用本发明的拓扑可以将储能器件能量完全吸收，从源头上抑制能量的震荡，将各种过电压有效阻尼抑制在极低的水平，实现多场景过电压抑制，保护设备本体安全。
附图说明
图1为本发明优选实施例的防护单元极柱示意图；
图2为本发明优选实施例中三相系统防护电路拓扑图；
图3为本发明优选实施例中装置结构图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-图3，本发明优选实施例提供了一种基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，包括：进线端、出线端和非线性电阻片；所述进线端分为上进线端、下出线端，均为外部接线端子，与外部系统A、B、C三相的其中一相相连。
所述非线性电阻片由三种不同规格的电阻片组成，分别为氧化锌电阻片、碳化硅电阻片和PTC电阻片；所述氧化锌电阻片与碳化硅电阻片并联，并联之后与PTC电阻片串联，氧化锌电阻片与碳化硅电阻片并联后的上面公共节点与上进线端相连，PTC电阻片下节点与下出线端相连。
所述防护装置由防护单元极柱、自带中性点星型连接电路、接地点、三相真空断路器组成三相电路拓扑；所述防护单元由4个固封极柱组成，分别为A柱、B柱、C柱、G柱；所述A柱、B柱、C柱用于抑制A相、B相、C相相对地及相间母线过电压，吸收A相、B相、C相系统过电压振荡能量；所述G柱用于系统非对称故障情况下零序电压的抑制及能量吸收。
所述A柱、B柱、C柱、G柱接线形式如下：A柱上进线与三相真空断路器A相出线连接，B柱上进线与三相真空断路器B相出线连接，C柱上进线与三相真空断路器C相出线连接；A柱下出线与B柱下出线及C柱下出线连接形成中性点；A柱、B柱、C柱整体上形成自带中性点星型连接电路；所述G柱上进线端与中性点连接，下出线端与系统接地点相连。
所述防护单元极柱、自带中性点星型连接电路、接地点形成非线性电阻片固定式手车。
所述三相真空断路器A相进线与系统A相母线连接，三相真空断路器B相进线与系统B相母线连接，三相真空断路器C相进线与系统C相母线连接。
所述三相真空断路器为手车式真空断路器，额定电流为250A。
所述防护装置由非线性电阻片固定式手车，真空断路器手车、柜体、测控室、电缆室、穿墙套管组成；所述柜体为标准的KYNA28-12柜体，用于固定和安装非线性电阻片固定式手车、真空断路器手车及其它附属器件；所述测控室用于显示和记录母线电压值、非线性电阻片固定式手车动作次数、泄漏电流及过电压波形；所述电缆室用于柜内电缆接线；所述穿墙套管用于过电压防护柜与变电站母线并线时绝缘防护。
所述非线性电阻片固定式手车位于柜体正面最下方，真空断路器手车位于柜体正面中部，测控室位于柜体正面上部，电缆室位于柜体后面上部，穿墙套管位于柜体后面中上部；母线三相通过穿墙套管进入柜体与三相真空断路器手车上触臂连接，三相真空断路器手车下触臂与非线性电阻片固定式手车上下触臂之间用母排连接；非线性电阻片固定式手车上下触臂均连接在上述母排上面。
当所述防护装置安装到现有变电站低压母线出现间隔时，待装置接入调试完成后，三相真空断路器自动断开，或装置过电压保护吸能达到极限，非线性电阻片电流达到100mA时，三相真空断路器自动断开，迅速将装置从系统隔离，防止装置本体故障导致系统母线跳闸。
本实施例中，如图1所示，防护装置由防护单元固封极柱组成包括：进线端、出线端、非线性电阻片。进线端分上进线端、下出线端，上下端均为外部接线端子，与外部系统A、B、C其中一相相相连。非线性电阻片由三种不同规格的电阻片组成，其中R0为氧化锌(ZnO)电阻片，R1为碳化硅(SiC)电阻片，R2为PTC电阻片，其中，PTC电阻片的主要成分为碳酸钡。氧化锌(ZnO)电阻片与碳化硅(SiC)电阻片并联，并联之后与PTC电阻片串联，氧化锌(ZnO)电阻片与碳化硅(SiC)电阻片并联后的上面公共节点与上进线端相连，PTC电阻片下节点与下出线端相连。防护单元形成一个整体，经固封后形成1个极柱，上进线端形成极柱上触臂，下出线端形成极柱下触臂。可以用于变电站母线过电压保护、出线间隔对地短路故障保护、发电机出线保护、变压器回路过电压保护等多类场景。
如图2所示，三相电路拓扑组成包含：防护单元极柱、自带中性点星型连接电路、接地点、三相真空断路器。防护单元由4个固封极柱组成，分别为A柱，B柱，C柱，G柱。A柱上进线与三相真空断路器A相出线连接，B柱上进线与三相真空断路器B相出线连接，C柱上进线与三相真空断路器C相出线连接；A柱下出线与B柱下出线及C柱下出线连接形成中性点；A柱，B柱，C柱整体上形成自带中性点星型连接电路。G柱上进线端与中性点连接，下出线端与系统接地点相连。防护单元极柱、自带中性点星型连接电路、接地点形成非线性电阻片固定式手车。三相真空断路器A相进线与系统A相母线连接，三相真空断路器B相进线与系统B相母线连接，三相真空断路器C相进线与系统C相母线连接。
如图3所示，装置由非线性电阻片固定式手车，真空断路器手车、柜体、测控室、电缆室、穿墙套管组成。柜体为标准的KYNA28-12柜体。非线性电阻片固定式手车位于柜体正面最下方，真空断路器手车位于柜体正面中部，测控室位于柜体正面上部，电缆室位于柜体后面上部，穿墙套管位于柜体后面中上部。母线三相通过穿墙套管进入柜体与三相真空断路器手车上触臂连接，三相真空断路器手车下触臂与非线性电阻片固定式手车上下触臂之间用母排连接。非线性电阻片固定式手车上下触臂均连接在上述母排上面。
当装置安装到现有变电站低压母线出线间隔时，三相真空断路器断开，待装置接入调试完成后三相真空断路器合上。当装置过电压保护吸能达到极限时，测控室监视到的非线性电阻片电流达到100mA以上，此时三相真空断路器断开，迅速将装置从系统隔离，防止装置本体故障导致系统母线跳闸。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，其特征在于：包括：进线端、出线端和非线性电阻片；所述进线端分为上进线端、下出线端，均为外部接线端子，与外部系统A、B、C三相的其中一相相连。
2.根据权利要求1所述的基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，其特征在于：所述非线性电阻片由三种不同规格的电阻片组成，分别为氧化锌电阻片、碳化硅电阻片和PTC电阻片；所述氧化锌电阻片与碳化硅电阻片并联，并联之后与PTC电阻片串联，氧化锌电阻片与碳化硅电阻片并联后的上面公共节点与上进线端相连，PTC电阻片下节点与下出线端相连。
3.根据权利要求2所述的基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，其特征在于：所述防护装置由防护单元极柱、自带中性点星型连接电路、接地点、三相真空断路器组成三相电路拓扑；所述防护单元由4个固封极柱组成，分别为A柱、B柱、C柱、G柱；所述A柱、B柱、C柱用于抑制A相、B相、C相相对地及相间母线过电压，吸收A相、B相、C相系统过电压振荡能量；所述G柱用于系统非对称故障情况下零序电压的抑制及能量吸收。
4.根据权利要求3所述的基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，其特征在于：所述A柱、B柱、C柱、G柱接线形式如下：A柱上进线与三相真空断路器A相出线连接，B柱上进线与三相真空断路器B相出线连接，C柱上进线与三相真空断路器C相出线连接；A柱下出线与B柱下出线及C柱下出线连接形成中性点；A柱、B柱、C柱整体上形成自带中性点星型连接电路；所述G柱上进线端与中性点连接，下出线端与系统接地点相连。
5.根据权利要求4所述的基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，其特征在于：所述防护单元极柱、自带中性点星型连接电路、接地点形成非线性电阻片固定式手车。
6.根据权利要求5所述的基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，其特征在于：所述三相真空断路器A相进线与系统A相母线连接，三相真空断路器B相进线与系统B相母线连接，三相真空断路器C相进线与系统C相母线连接。
7.根据权利要求6所述的基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，其特征在于：所述三相真空断路器为手车式真空断路器，额定电流为250A。
8.根据权利要求7所述的基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，其特征在于：所述防护装置由非线性电阻片固定式手车，真空断路器手车、柜体、测控室、电缆室、穿墙套管组成；所述柜体为标准的KYNA28-12柜体，用于固定和安装非线性电阻片固定式手车、真空断路器手车及其它附属器件；所述测控室用于显示和记录母线电压值、非线性电阻片固定式手车动作次数、泄漏电流及过电压波形；所述电缆室用于柜内电缆接线；所述穿墙套管用于过电压防护柜与变电站母线并线时绝缘防护。
9.根据权利要求8所述的基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，其特征在于：所述非线性电阻片固定式手车位于柜体正面最下方，真空断路器手车位于柜体正面中部，测控室位于柜体正面上部，电缆室位于柜体后面上部，穿墙套管位于柜体后面中上部；母线三相通过穿墙套管进入柜体与三相真空断路器手车上触臂连接，三相真空断路器手车下触臂与非线性电阻片固定式手车上下触臂之间用母排连接；非线性电阻片固定式手车上下触臂均连接在上述母排上面。
10.根据权利要求9所述的基于多特性非线性电阻片组合的过电压防护装置，其特征在于：当所述防护装置安装到现有变电站低压母线出现间隔时，待装置接入调试完成后，三相真空断路器自动断开，或装置过电压保护吸能达到极限，非线性电阻片电流达到100mA时，三相真空断路器自动断开，迅速将装置从系统隔离，防止装置本体故障导致系统母线跳闸。
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