專利名稱：新型電容器組操作過電壓限制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種用金屬氧化物非線性電阻與線性電阻構(gòu)成的電容器組操作過電壓限制器。
在電力系統(tǒng)及大型工礦企業(yè)中，為了調(diào)壓、調(diào)整功率分布及濾波的目的常裝設(shè)大容量的電容器組。這些電容器組常需隨運(yùn)行工況的變化而頻繁投切，在投切過程中由于電磁能量的轉(zhuǎn)變?？稍陔娙萜鹘M以及其所連接的其他電力裝置上激發(fā)過電壓，嚴(yán)重情況下可使絕緣擊穿或加速老化，產(chǎn)生事故。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。必須采取措施以限制投切電容器組時所產(chǎn)生的過電壓。國家標(biāo)準(zhǔn)GB3983-83規(guī)定了電容器極間操作過電壓耐壓水平為22]]>Un(Un為電容器的額定電壓)。電力裝置的對地絕緣水平對于中性點非有效接地系統(tǒng)一般在4～4.5倍運(yùn)行相電壓左右。
目前采取限制此種過電壓的措施有1、用電壓互感器以釋放電容器組在切除后的殘存電壓;
2、采用無重燃或加裝合閘電阻的斷路器以進(jìn)行電容器組的投切操作;
3、用無間隙金屬氧化物避雷器以限制電容器組極間過電壓及對地過電壓。
眾所周知，LC串聯(lián)電路合閘于直流電源+Um時，若電容的初始電壓為零時，則電容器上最大過電壓不超過2Um;而若電容器上初始電壓為-Um時，電容器上最大過電壓不超過3Um，(實際上電源系統(tǒng)是工頻電壓，為簡化說明而采用直流電源，這分析不會改變過程本質(zhì)，而其結(jié)果偏于保守)。利用電感互感器以釋放電容器組殘余電荷，避免了反極性合閘的可能性，對于限制正常操作過電壓是有效的，但對于斷路器重燃過電壓它卻無能為力。目前還不能保證斷路器無重燃，而頻繁操作的斷路器其重燃的機(jī)會增加，因而防止重燃過電壓是問題的關(guān)鍵。帶合閘電阻的斷路器操作時先接通合閘電阻R于LC電路，此時電阻R起了阻尼作用，若R≥2L/C]]>則回路中的電磁過程為非周期性的，不會有過電壓，當(dāng)R＜2
則為周期性的，有過電壓，R之值愈大則過電壓愈低，待電容器上電壓近穩(wěn)定值時再將R短路，達(dá)到正常工作狀態(tài);切除時先接入電阻R后再切除RLC電路，則可限制重燃過電壓。此措施原理上可以有效地限制投切電容器組過電壓，但因需要特殊結(jié)構(gòu)的斷路器，不但加重了設(shè)備投資，不易廣泛使用，而且增加了斷路器機(jī)構(gòu)故障的機(jī)會，也非理想的措施。在電容器組上并聯(lián)電阻R也能阻尼回路中之電磁振蕩，為防止正常運(yùn)行時電阻R的能量損耗，采用了金屬氧化物避雷器，這是目前所廣泛采用的措施，但此措施所能限制的過電壓水平一般高于2×2]]>Un，而且為吸收過電壓能量要有相當(dāng)大的尺寸和重量。
本發(fā)明的目的是利用金屬氧化物非線性電阻與線性電阻構(gòu)成的電容器組操作過電壓限制器，開發(fā)一種在保護(hù)性能和其他各項技術(shù)指標(biāo)都優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品的一種新產(chǎn)品。
本發(fā)明所依據(jù)的原理是通過與L并聯(lián)的電阻R對電磁過程阻尼(

圖1)，當(dāng)R≤1/2
時電磁過程為非周期性的，無過電壓，當(dāng)R＞1/2
時為周期性的，有過電壓，R之值愈低則過電壓愈低。但長期接入R勢必使能量損耗過高至不能接受的程度。為了解決這一矛盾，與R′串聯(lián)一金屬氧化物非線性電阻(MOV)，它的功能是在正常運(yùn)行時它呈現(xiàn)極大的電阻，有如將R′由主電阻路中開斷一樣，而在過電壓下它又是一個非常小的電阻，將R′接入至電路起阻尼作用。金屬氧化物非線性電阻的伏安特性如圖3所示，在其參考電壓Uref以下時它呈現(xiàn)高電阻特性，流過電流為微安級主毫安級(視乎其截面大小)，接近于隔絕了流過R′的電流，而當(dāng)外加電壓高于Uref時相當(dāng)于一數(shù)值甚微的動態(tài)電阻Rd與一數(shù)值相當(dāng)于Uref的反電動勢的串聯(lián)。金屬氧化物非線性電阻在過電壓下動作后的等值電路如圖4所示，Rd與R′串聯(lián)后并聯(lián)于電感L起阻尼作用，只需Uref足夠小，Rd亦足夠小，則阻尼作用實際上決定于R′。
大型變電站短路電抗甚小。為了限制合閘時之涌流損害電容器及其他設(shè)備，有必要安裝限流電抗器，其感抗一般為電容器組容抗的6%(按不同情況亦采用其值為3～13%的);容量不甚大的變電站中所裝設(shè)之電容器組若為多組非同時投切的亦有裝設(shè)6%的限流電抗器的必要;濾波器本身必然具有電抗器。在以上所述之情況下采用本發(fā)明之操作過電壓限壓器可以得到最理想的效果。由計算得知，當(dāng)R′+Rd＝
時，異極性合閘時電容器組過電壓Uc不超過1.44×2]]>Un(Un為電容器額定電壓)，而當(dāng)電容器無起始電壓時合閘則電容器上之最大過電僅為1.22×2]]>Un，大大地低于現(xiàn)有各種限壓措施之限壓水平。當(dāng)電源側(cè)之短路電抗不可忽略時，其等值電路如圖5所示，本發(fā)明的操作過電壓降制器之保護(hù)效能有所下降。根據(jù)計算，當(dāng)L1·0.5L2時取Rd+R′＝L2/C，其限壓水平仍不會超過22]]>Un，可適用于大多數(shù)的場合。本發(fā)明適用于帶有限流電抗器任何類型接法的電容器組，兼有限制極間過電壓和極地過電壓的功能，而對后者之效能更為顯著。例如通常采用的三相Y型接線中性點不接地電容器組(圖6)，無限制措施時單相重燃可在中性點產(chǎn)生最大為4.5
Un～6.8
Un之過電壓，極地過電壓可為5.87
Un～8.16
Un，而采用本發(fā)明之<p>
權(quán)利要求
1.一種采用金屬氧化物非線性電阻與線性電阻共同構(gòu)成的電容器組操作過電壓限制器，其特征在于，起壓敏開關(guān)作用的金屬氧化物非線性電阻與線性電阻串聯(lián)后，并聯(lián)于電感的兩端。
2.按照權(quán)利要求1所說的過電壓限制器，其特征在于，所說的電感可以是為限制涌流用的限流電抗器，也可以是為濾波目的的濾波器電感。
3.一種由金屬氧化物非線性電阻與線性電阻串聯(lián)后并聯(lián)于電感兩端的而構(gòu)成的電容器組操作過電壓限制器，其特征在于，所說的電壓限制器可適用于帶有限流電抗器和1或濾波器電感的大型電容器組電路中。
4.按照權(quán)利要求3所說的電壓限制器，其特征在于，所說的大型電容器組電路可以是單相、三相或多相系統(tǒng)中的各種結(jié)線方式。
全文摘要
一種用金屬氧化物非線性電阻與線性電阻串聯(lián)后并聯(lián)于電感兩端而構(gòu)成的電容器組操作過電壓限制器，可用于單相，三相或多相系統(tǒng)中的各種結(jié)線方式的電路中。能大幅度地限制投切電容器組時的過電壓，使之完全符號GB3983-83的國家標(biāo)準(zhǔn)和電力運(yùn)行規(guī)程要求。并具有尺寸小，重量輕，易于安裝，元件成本低，制造工藝簡單等優(yōu)點。
文檔編號H02H9/04GK1093497SQ9310346
公開日1994年10月12日 申請日期1993年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月8日
發(fā)明者梁毓錦 申請人:梁毓錦