一种用于干式空心电抗器投切过电压保护的保护电路

摘要

一种用于干式空心电抗器投切过电压保护的保护电路，涉及一种干式空心电抗器的过电压保护电路。解决了现有电抗器过电压保护电路，无法对保护对象进行分时保护，及对过电压幅值的控制能力低的问题。可以根据被截断的电流选择合适的元件参数使本发明的保护电路满足，被截断电流较低时，阻容吸收装置控制电抗器两端的过电压幅值，使其不能达到保护间隙的击穿电压，保护间隙处于断路状态，电抗器和各自的阻容元件构成RLC振荡电路，被截断电流较大时，电抗器两端的过电压幅值较高，保护间隙被击穿，电容及其保护电阻被短路，本发明应用在对电抗器保护领域。

主权项

一种用于干式空心电抗器投切过电压保护的保护电路，它包括断路器(QF)、第一电抗器(DK‑1)、第二电抗器(DK‑2)、第三电抗器(DK‑3)、第一阻容吸收装置、第二阻容吸收装置、第三阻容吸收装置、第一保护间隙(Ga)、第二保护间隙(Gb)和第三保护间隙(Gc)，所述的第一阻容吸收装置包括第一主电阻(R_SA)和第一吸收电容(C_SA)，所述的第二阻容吸收装置包括第二主电阻(R_SB)和第二吸收电容(C_SB)，所述的第三阻容吸收装置包括第三主电阻(R_SC)和第三吸收电容(C_SC)，所述的断路器(QF)的三相输入端与电网连接，所述的断路器(QF)三相输出端中A相输出端同时与第一电抗器(DK‑1)的一端和第一主电阻(R_SA)的一端连接，所述的断路器(QF)三相输出端中B相输出端同时与第二电抗器(DK‑2)的一端和第二主电阻(R_SB)的一端连接，所述的断路器(QF)三相输出端中C相输出端同时与第三电抗器(DK‑3)的一端和第三主电阻(R_SC)的一端连接，所述的第一主电阻(R_SA)的另一端同时与第一吸收电容(C_SA)的一端和第一保护间隙(Ga)的一端连接，所述的第二主电阻(R_SB)的另一端同时与第二吸收电容(C_SB)的一端和第二保护间隙(Gb)的一端连接，所述的第三主电阻(R_SC)的另一端同时与第三吸收电容(C_SC)的一端和第三保护间隙(Gc)的一端连接，所述的第一电抗器(DK‑1)的另一端、第一吸收电容(C_SA)的另一端、第一保护间隙(Ga)的另一端、第二电抗器(DK‑2)的另一端、第二吸收电容(C_SB)的另一端、第二保护间隙(Gb)的另一端、第三电抗器(DK‑3)的另一端、第三吸收电容(C_SC)的另一端和第三保护间隙(Gc)的另一端同时和电源地连接；其特征在于，所述的保护电路以两种工作方式工作，分别为阻容吸收方式和保护间隙—电阻方式，(A)：阻容吸收方式：在被截断电流小于临界电流时，所有阻容吸收装置均能限制电抗器两端过电压幅值，使每个阻容吸收装置所对应的电抗器两端过电压幅值小于或等于阻容吸收装置所对应的保护间隙的击穿电压，上述保护间隙处于断路状态，当任意一个断路器断开产生截流后，所述断路器所属的电抗器和该电抗所属阻容元件构成RLC振荡电路，回路电流方程满足：$LC\frac{{\mathrm{di}}^2}{dt}+RC\frac{di}{dt}+i=0---\left(1\right),$其中，i表示回路电流；R表示电阻元件的电阻；C表示电容元件的电容；L表示电抗器的电抗；在的条件下，i₀为截流值，回路电流方程的解为：$i=\frac{{\omega }_0}{\omega }{i}_0{e}^{-\delta t}sin(\omega t+\pi /2)---\left(2\right),$其中：为固有振荡角频率，为衰减系数，为实际振荡频率，当δ足够小时，ω＝ω₀；则：i＝i₀e^‑δtsin(ωt+π/2)   (3)，可见，流过电抗器上电流波形是衰减振荡波；电抗器上的电压e_阻容为：则有,(B)：保护间隙—电阻方式：在被截断电流大于临界电流时，任意一个阻容吸收装置已无法限制住该阻容吸收装置所对应的电抗器两端的过电压的幅值，此时所述电抗器所属的保护间隙被击穿，所述电抗器所属的电容及其保护电阻被短路，此时的保护间隙与主电阻构成保护间隙—电阻保护装置，当任意一个断路器投切动作时形成截流，所述的断路器所对应的电抗器两端形成过电压过电压达到保护间隙击穿电压e_b时，保护间隙击穿，电抗器对电阻放电，i₀为截流值，则电抗器上的电流i_a变化为：$i_a=i_0\exp (-\frac{R}{L}t)---\left(6\right),$其中：t表示时间；电抗器上的电压e_间隙变化规律为：则有，e_间隙|＝i₀R   (8)，取截流电流为两种保护方式的临界电流:a、当时，以阻容吸收方式工作，b、时，保护球间隙击穿，以保护间隙—电阻的方式工作。