一种并联电抗器智能投切装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到涉及一种并联电抗器智能投切装置，特别适用于35kV等并联电抗 器的智能投切。
【背景技术】
[0002] 35kV并联电抗器在电力系统中主要用于无功补偿，当系统无功发生变化时需要及 时对这些电抗器进行投切。近年来，在投切并联电抗器时发生了多起由于操作过电压引起 的事故，这些事故轻则引起过电压保护装置动作（如避雷器等），严重的将造成设备烧毁， 甚至爆炸。空母线投切并联电抗器时的线路侧操作过电压甚至会引起所变损毁，主变出口 短路等故障。35kV并联电抗器投切过电压的问题严重威胁着电力系统的安全运行和电站运 维人员的人身安全。
[0003] 对并联电抗器投切过电压产生机理，已经有很多非常成熟的研宄成果。目前认为 并联电抗器投切过电压的产生主要有以下几个原因：（1)截流过电压。当断路器在开断电 感性小电流时，由于电弧不稳定，在电流过零前会出现电流截断现象。并联电抗器投切等效 回路以电容、电感为主，这种回路电压电流不能突变，截流必然引起强烈的电磁振荡，造成 过电压。（2)复燃过电压。断路器开断过程中如果断口间恢复电压上升率大于绝缘恢复速 度，恢复电压会将断口击穿产生复燃过电压。复燃发生后，断路器断口间出现高频电流，高 频电流过零时，断口再次熄弧，熄弧后由于断口开距不够，仍将出现复燃。由于电压级升效 应，断口重复"开断-复燃"这一过程，直到断口间的绝缘距离足够大时，电弧熄灭。经统计， 单次开断中复燃次数最高达128次，三相复燃过程持续时间最长达5ms，后复燃相瞬态恢复 电压上升率可高达13kV/y s，无保护情况下相间过电压可超过8. Opu，相对地过电压均可 超过4. Opu，严重威胁设备安全。
[0004]目前常用的并联电抗器操作过电压抑制措施主要是在线路中安装氧化锌避雷器 和RC阻容吸收装置，这些装置实施复杂、成本高，且不足以有效治理并联电抗器投切过电 压。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种并联电抗器智能投切装置，通过 引入深度滤波器进行高压并联电容器的智能投切，以实现35kV等高压设备的无功补偿设 备的智能投切。
[0006] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种并联电抗器智能投切装置，由 IGBT组、电流互感器、控制器、光电转换系统、深度滤波器和触发板组成，其中IGBT组包括A 相IGBT、B相IGBT和C相IGBT，光电转换系统包括光电转换器和传输光纤，其主要功能是 实现控制器和IGBT组触发板之间的电信号进行光电信号的转换，并将光信号通过光纤传 输；触发板与每个IGBT的控制极相连，用以输出触发IGBT组所需的触发信号，电流互感器 检测A相、B相和C相的相电流，输出表征A相、B相和C相相电流的电压信号，三相电压信 号经过深度滤波器后与控制器相连，其中深度滤波器包括低通滤波电路、电压比较电路和 光耦隔离电路；电流互感器的另一端连接相应的电抗器，控制器通过光电转换系统与触发 板相连，通过执行上位机发出的指令，发送触发信号给IGBT组的触发板，使得与其并联的 接触器得以实现电流智能投切的效果；所述并联电抗器投切装置在投切时，首先通过控制 器对于IGBT组的触发极施加正向电压，使得IGBT组导通，并联电抗器正常运行，当控制器 接收到上位机发出的分闸指令后，控制器检测深度滤波器传输过来的电压过零信号，即系 统中的电流过零信号，当系统某一相电流过零时，便停止对相应的IGBT的触发极施加正向 电压，则IGBT断开，实现了并联电抗器的切断。
[0007] 所述深度滤波器中B相和A相之间电压的低通滤波电路的幅频特性、相频特性和 截止频率为：
【主权项】
1. 一种并联电抗器智能投切装置，其特征在于：由IGBT组、电流互感器、控制器、光电 转换系统、深度滤波器和触发板组成，其中IGBT组包括A相IGBT、B相IGBT和C相IGBT， 光电转换系统包括光电转换器和传输光纤，其主要功能是实现控制器和IGBT组触发板之 间的电信号进行光电信号的转换，并将光信号通过光纤传输；触发板与每个IGBT的控制极 相连，用以输出触发IGBT组所需的触发信号，电流互感器检测A相、B相和C相的相电流， 输出表征A相、B相和C相相电流的电压信号，三相电压信号经过深度滤波器后与控制器相 连，其中深度滤波器包括低通滤波电路、电压比较电路和光耦隔离电路；电流互感器的另一 端连接相应的电抗器，控制器通过光电转换系统与触发板相连，通过执行上位机发出的指 令，发送触发信号给IGBT组的触发板，使得与其并联的接触器得以实现电流过零切断的效 果；所述并联电抗器投切装置在投切时，首先通过控制器对于IGBT组的触发极施加正向电 压，使得IGBT组导通，并联电抗器正常运行，当控制器接收到上位机发出的分闸指令后，控 制器检测深度滤波器传输过来的电压过零信号，即系统中的电流过零信号，当系统某一相 电流过零时，便停止对相应的IGBT的触发极施加正向电压，则IGBT断开，实现了并联电抗 器的切断。 所述深度滤波器中B相和A相之间电压的低通滤波电路的幅频特性、相频特性和截止 频率为：
其中，RdP R2代表分压电阻；C代表滤波电容；uBA'代表滤波后的电压信号，|Η(ω) I、 Φ (ω)和f。分别代表滤波器的幅频特性，相频特性和截止频率，ω为频域特性中的频率坐 标。 电压信号Uba'经过电压比较器，要满足以下输入电压条件：
其中，V。代表电压比较器的电源电压；U ΒΑρ_ρ代表电压Uba的峰峰值；U dW代表初始相电 压表和fH分别代表所设定的下限频率和上限频率；λ = 1. 5~2代表安全系数，最优值 为 L 78。 所述深度滤波器中A相和C相之间电压的低通滤波电路的幅频特性、相频特性和截止 频率为：
其中，RdP R2代表分压电阻；C代表滤波电容；uBA'代表滤波后的电压信号，|Η(ω) I、 Φ (ω)和f。分别代表滤波器的幅频特性，相频特性和截止频率，ω为频域特性中的频率坐 标。 电压信号Uca'经过电压比较器，要满足以下输入电压条件：
其中，V。代表电压比较器的电源电压；u CAp_p代表电压u CA的峰峰值；u dW代表初始相电 压表和fH分别代表所设定的下限频率和上限频率；λ = 1. 5~2代表安全系数，最优值 为 L 65。 所述深度滤波器中C相和B相之间电压的低通滤波电路的幅频特性、相频特性和截止 频率为：
其中，RdP R2代表分压电阻；C代表滤波电容；ura'代表滤波后的电压信号，|Η(ω) I、 Φ (ω)和&。分别代表滤波器的幅频特性，相频特性和截止频率，ω为频域特性中的频率坐 标。 电压信号Uffl'经过电压比较器，要满足以下输入电压条件：
其中，V。代表电压比较器的电源电压；U 表电压U 的峰峰值；U dW代表初始相电 压表和fH分别代表所设定的下限频率和上限频率；λ = 1. 5~2代表安全系数，最优值 为 L 96。
【专利摘要】一种并联电抗器智能投切装置，由IGBT组、电流互感器、控制器、光电转换系统、深度滤波器和触发板组成，光电转换系统包括光电转换器和传输光纤，其主要功能是实现控制器和IGBT组触发板之间的电信号进行光电信号的转换，并将光信号通过光纤传输；触发板与每个IGBT的控制极相连，用以输出触发IGBT组所需的触发信号，电流互感器检测A相、B相和C相的相电流，输出相应的电压信号，三相电压信号经过深度滤波器后与控制器相连，电流互感器的另一端连接相应的电抗器，控制器通过光电转换系统与触发板相连，通过执行上位机发出的指令，发送触发信号给IGBT组的触发板，使得与其并联的接触器得以实现电流过零切断的效果。
【IPC分类】H02J3-18
【公开号】CN104682403
【申请号】CN201510063999
【发明人】吕春美, 汤珂奇, 岳平, 杨成钢, 赵汉鷹, 闫东, 宋艳
【申请人】吕春美
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月9日