[發(fā)明專利]一種包括可控接地變壓器的設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380041345.5
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN104662761B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設計）人: K·溫特;A·溫特
• 申請（專利權）人: 瑞典中立公司
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08;G05F1/14;H02J3/18;H02P13/06;H01F29/04
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權代理有限公司 11270
• 代理人: 歸瑩;張穎玲

本發(fā)明涉及一種包括可控接地變壓器的設備，該可控接地變壓器(1)被設置為對具有電力變壓器(3)的交變電流網(wǎng)絡的接地中的殘余工作電流進行補償。接地變壓器(1)的初級繞組被耦合到電力網(wǎng)絡上或者被耦合到與電力網(wǎng)絡同步的電源上，并且接地變壓器(1)的次級繞組被耦合在電力網(wǎng)絡的零點(N)與接地(E)之間，其中，接地變壓器(1)包括兩個或更多分接開關(10a、10b)，并且設備包括一被配置為控制分接開關(10a、10b)的單元以相對于饋送電力變壓器的電壓系統(tǒng)對接地變壓器(1)的次級電壓的幅度和相位角(a)進行控制。本發(fā)明還涉及一種通過使用該設備在交變電流網(wǎng)絡中產(chǎn)生零點電壓的方法。

技術領域

本發(fā)明涉及一種包括可控接地變壓器的設備，該可控接地變壓器被布置用于對具有電力變壓器的交變電流網(wǎng)絡的接地中的殘余工作電流進行補償。本發(fā)明進一步涉及一種借助于電力變壓器在交變電流網(wǎng)絡中產(chǎn)生零點電壓的方法。

背景技術

今天，電力的輸送主要借助于三相電壓系統(tǒng)來完成。為了滿足該系統(tǒng)的基本要求——電力的產(chǎn)生和消耗在每一時刻都必須平衡——而建立了巨大的國家輸電網(wǎng)絡，其中全部的電力生產(chǎn)者和消耗者相連。隨后，就基本要求而言，將國家輸電網(wǎng)絡連接到跨過輸電網(wǎng)絡提供了額外優(yōu)點。一個此類輸電網(wǎng)絡例如為斯堪的納維亞北歐電網(wǎng)(NORDELnetwork)。

為了減少輸電網(wǎng)絡中的傳輸損耗，能量的運輸在高壓下進行、較優(yōu)地在400kV下進行。從輸電網(wǎng)絡輸出到消耗者的能量通過配電變壓器來實現(xiàn)，每個配電變壓器則為有限的地理區(qū)域供電。配電主要在10-30kV電壓下進行。大型工業(yè)消耗者在此可以被直接耦合到配電網(wǎng)絡上，而較小的消耗者和家庭由通過另一到400/230V的變壓來供電。

輸電網(wǎng)絡由于其網(wǎng)格結構而具有很高的可用性。然而，具有星形網(wǎng)絡結構的配電網(wǎng)絡構成了輸電系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。發(fā)生在個別配電線路中的錯誤可以導致大量消耗者斷開。因而，錯誤保護技術旨在提高配電網(wǎng)絡的可用性。

在此背景下，必須注意到大多數(shù)電氣故障的發(fā)生是由于一個相與接地之間的隔離穿透——所謂的接地錯誤，此時實際的能量傳輸被限制于各個相之間的電壓系統(tǒng)。從保護的觀點來看，期望單獨地對接地錯誤進行處理，并且如果可能的話，對殘余工作電流進行限制以避免線路斷開。

最為成功的保護概念是以Waldemar Petersén在1917年研發(fā)的基本原則為基礎的。通過將三相系統(tǒng)的零點經(jīng)過具有匹配的網(wǎng)絡電容的電感——所謂的Petersén線圈——接地，殘余工作電流能夠減小到原來的十分之一至五十分之一。電流限制通常足以保證單相弧的自淬滅，單相弧代表空中線路網(wǎng)絡中的擾動的主要部分。

今天，Petersén的諧振接地在斯堪的納維亞和其他的歐洲配電網(wǎng)絡中占主導地位。這些網(wǎng)絡的整體可用性優(yōu)于其他可比較的具有系統(tǒng)接地的替代性概念的配電網(wǎng)絡。

在配電網(wǎng)絡從空中線路網(wǎng)絡向地下電纜網(wǎng)絡的不斷轉換中，由于電纜的電容更高，所以殘余工作電流增大到原來的30至50倍，這雙重作用于Petersén的諧振接地：一方面，剩余的空中線路部分中的自淬滅作用隨著殘余工作電流的增大而減小，直至最終完全停止；并且另一方面，由于火線與接地(屏蔽)之間的距離很短，所以自淬滅作用在電纜網(wǎng)絡中完全不工作。因此，問題就是對于殘余電流沒有進行補償。

這個問題在90年代初期被發(fā)現(xiàn)并得到了解決。在那個時間研發(fā)出來的用于殘余電流補償?shù)脑O備今天被用作Petersén線圈的補充，然而曾經(jīng)還被應用在配電網(wǎng)絡中直到配電網(wǎng)絡基于完全不同的接地概念來進行設計。

相比于Petersén線圈僅僅增大接地電路中的源阻抗，殘余電流補償通過迭加一個反電壓消除了與接地故障相關的驅動電壓。這并不是完全瑣碎的任務，這是因為驅動電壓最初僅是部分已知的。

根據(jù)戴維南定理，故障電流由故障的位置處的驅動電壓、故障阻抗和源阻抗來決定。反過來，為了完全消除故障的位置處的驅動電壓，在故障阻抗是未知的并且源阻抗僅能夠通過Petersén線圈來部分影響的情況下，需要消除故障的位置處的驅動的電壓。