一种35kV调匝式消弧线圈及级间电流的新型调节方法

摘要

一种35kV调匝式消弧线圈，其特征在于它包括35kV消弧线圈本体和35kV有载分接开关；其调节方法包括：①确定消弧线圈的调节参数及级数；②按等差调节计算预确定；③根据级数N为奇数还是偶数进行相应的分级电流计算处理；其优越性在于：既降低了运行时给消弧线圈及有载分接开关带来的绝缘安全隐患；又避免了系统发生单相接地消弧线圈运行时级间电流大于5A，残流不易满足的情况。

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及配电网接地补偿技术领域，特别是一种35kV调匝式消弧线圈及级间电流的新型调节方法。

(二)背景技术：

目前，消弧线圈级间电流的等差调节技术中，常常采用“下一级与上一级差值相等”的思想，其级差电流为：其中：ΔI_C--消弧线圈的等差级差电流；I_N--消弧线圈的第N级电流(最大电流级)；I₁--消弧线圈的第1级电流(最小电流级)；N--消弧线圈的调节级数；

则可得第i级电流为：I_i＝I₁+ΔI_C·(i-1)

而对于消弧线圈级间电流的等比调节，一般要求“下一级与上一级比值相等”，其公比：

$>K={\left(\frac{I_N}{I_1}\right)}^{\frac{1}{N-1}},\frac{I_2}{I_1}=\frac{I_3}{I_2}=......=\frac{I_N}{I_{N-1}}=K;$>

则有，I₂＝K·I₁，I₃＝K·I₂＝K²·I₁，

进一步也可得到第i级电流：I_i＝K^i-1·I₁。

35kV调匝式消弧线圈级间电流若采用“等差调节”，级差电流相对容易满足，但级差电压差别很大，尤其是在N级(最大电流级)运行时，电流小的前几级级差电压非常大，这给运行时消弧线圈及有载分接开关带来了很大的绝缘安全隐患。

35kV调匝式消弧线圈级间电流若采用“等比调节”，级间电压相差不大，但级间电流差别很大，尤其电流大的后几级，级间电流往往超过DL/T1057-2007自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件7.9款中级差电流不宜大于5A的规定，当系统发生单相接地，消弧线圈运行时残流不易满足。

(三)发明内容：

本发明内容的目的在于提供一种35kV调匝式消弧线圈及级间电流的新型调节方法，就是为了解决上述现有技术中存在的问题，是一种结构简单，并可以使级间电压、级间电流均差别不大的35kV调匝式消弧线圈级间电流的新型调节方法。

本发明的技术方案：一种35kV调匝式消弧线圈，其特征在于它包括35kV消弧线圈本体和35kV有载分接开关；其中，所述消弧线圈本体与有载分接开关通过电缆连接。

所述消弧线圈本体由消弧线圈铁心、消弧线圈A柱线圈、消弧线圈X柱线圈及电压测量绕组组成；所述消弧线圈A柱线圈和消弧线圈X柱线圈共同构成消弧线圈主绕组；所述电压测量绕组安装在消弧线圈主绕组下部内侧靠近铁心柱表面，通过接线端子引出。

所述消弧线圈A柱线圈和X柱线圈的匝数之和共同构成消弧线圈主绕组；所述消弧线圈A柱线圈接线出头为A1、A3、A5......AN及X柱线圈接线出头为X2、X4、X6......XN+1；所述N为不小于的正整数。

所述有载分接开关由分别编号的外部接线柱和内部辅助接线柱构成，且同序号的外部接线柱和内部辅助接线柱已在内部连接为同电位；所述有载分接开关的外部接线柱通过电缆分别与消弧线圈A柱线圈的接线出头A1、A3、A5......AN及X柱线圈的接线出头X2、X4、X6......XN+1连接；所述消弧线圈的接线出头的导通由有载分接开关完成，以实现分级调节。

一种35kV调匝式消弧线圈级间电流的新型调节方法，其特征在于它由以下步骤构成：

①消弧线圈的电流调节范围调节级数N及级间电流调节方式确定后，其级数位置、接线出头连接以及各级电流、匝数的对应关系如下所示：

即：当i为奇数时，连接消弧线圈A柱线圈接头Ai和消弧线圈X柱线圈接头X(i+1)作为消弧线圈的第i级，且同时记其电流为I_i，匝数为W_i的规律设定每一级的电流、匝数及相互连接的端子；

当i为偶数时，则连接消弧线圈X柱线圈接头Xi和消弧线圈A柱线圈接头A(i+1)；即，按照“第1级，电流I₁、匝数W₁，开关将A1-X2连接；第2级，电流I₂、匝数W₂，开关将X2-A3连接”的规律设定每一级的电流、匝数及相互连接的端子；

②根据步骤①中所设定的N级电流，即I₁、I₂......I_N，对每一级电流先按全部等差调节计算预确定；

③当级数N为奇数时，以级为分界点，级电流最终按等比调节计算确定，以降低级间电压；级电流最终按等差调节计算确定，以保证级间电流相等且小于5A；

④当级数N为偶数时，以级为分界点，级电流最终按等比调节计算确定，以降低级间电压；级电流最终按等差调节计算确定，以保证级间电流相等且小于5A。

本发明的优越性在于：采用本发明级间电流的新型调节方法充分利用等比调节级间电压较小、等差调节级间电流相等的优势，既降低了运行时给消弧线圈及有载分接开关带来的绝缘安全隐患；又避免了系统发生单相接地消弧线圈运行时级间电流大于5A，残流不易满足的情况。

(四)附图说明：

图1为本发明所涉一种35kV调匝式消弧线圈的整体结构示意图。

图2为本发明所涉一种35kV调匝式消弧线圈中35kV消弧线圈本体的结构示意图。

图3为本发明所涉一种35kV调匝式消弧线圈的35kV消弧线圈本体中A柱线圈和X柱线圈的接线出头及匝数分布示意图。

图4为本发明所涉一种35kV调匝式消弧线圈中有载分接开关中接线柱的分布示意图。

其中：1为消弧线圈铁心；2为消弧线圈A柱线圈；3为消弧线圈X柱线圈，A柱线圈和X柱线圈构成消弧线圈主绕组；4为35kV有载分接开关；5为消弧线圈本体与有载分接开关之间的连接电缆；6为电压测量绕组；7为电压测量绕组接线端子；8为外部接线柱；9为内部辅助接线柱。

(五)具体实施方式：

实施例：一种35kV调匝式消弧线圈(见图1)，其特征在于它包括35kV消弧线圈本体和35kV有载分接开关4；其中，所述消弧线圈本体与有载分接开关4通过电缆5连接。

所述消弧线圈本体(见图1、图2、图3)由消弧线圈铁心1、消弧线圈A柱线圈2、消弧线圈X柱线圈3及电压测量绕组6组成；所述消弧线圈A柱线圈2和消弧线圈X柱线圈3共同构成消弧线圈主绕组；所述电压测量绕组6安装在消弧线圈主绕组下部内侧靠近铁心柱表面，通过接线端子7引出。

所述消弧线圈A柱线圈2和X柱线圈3的匝数之和共同构成消弧线圈主绕组；所述消弧线圈A柱线圈2接线出头为A1、A3、A5......AN及X柱线圈3接线出头为X2、X4、X6......XN+1；所述N为不小于1的正整数(见图3)。

所述有载分接开关4(见图4)由分别编号的外部接线柱8和内部辅助接线柱9构成，且同序号的外部接线柱8和内部辅助接线柱9已在内部连接为同电位；所述有载分接开关4的外部接线柱8通过电缆5分别与消弧线圈A柱线圈2的接线出头A1、A3、A5......AN及X柱线圈3的接线出头X2、X4、X6......XN+1连接；所述消弧线圈的接线出头的导通由有载分接开关4完成，以实现分级调节。

一种35kV调匝式消弧线圈级间电流的新型调节方法，其特征在于它由以下步骤构成：

①消弧线圈的电流调节范围调节级数N及级间电流调节方式确定后，其级数位置、接线出头连接以及各级电流、匝数的对应关系如下所示：

即：当i为奇数时，连接消弧线圈A柱线圈2接头Ai和消弧线圈X柱线圈3接头X(i+1)作为消弧线圈的第i级，且同时记其电流为I_i，匝数为W_i的规律设定每一级的电流、匝数及相互连接的端子；

当i为偶数时，则连接消弧线圈X柱线圈3接头Xi和消弧线圈A柱线圈2接头A(i+1)；即，按照“第1级，电流I₁、匝数W₁，开关将A1-X2连接；第2级，电流I₂、匝数W₂，开关将X2-A3连接”的规律设定每一级的电流、匝数及相互连接的端子；

②根据步骤①中所设定的N级电流，即I₁、I₂......I_N，对每一级电流先按全部等差调节计算预确定；

③当级数N为奇数时，以级为分界点，级电流最终按等比调节计算确定，以降低级间电压；级电流最终按等差调节计算确定，以保证级间电流相等且小于5A；

④当级数N为偶数时，以级为分界点，级电流最终按等比调节计算确定，以降低级间电压；级电流最终按等差调节计算确定，以保证级间电流相等且小于5A。

下面以35kV调匝式消弧线圈三个典型容量(XHDCZ--1100/38.5，15～50A，11级；XHDCZ--1600/38.5，20～72A，15级；XHDCZ--2200/38.5，30～100A，21级)加以说明：

首先，计算消弧线圈的电量参数：

Z＝ωL；L∝W²；

式中：∝---正比于

ω—角频率，ω＝2πf

Z、L---对应级数位置匝数W下的阻抗、电感

W₁、W_i、W_N---对应级数位置下的匝数

I₁、I_i、I_N---对应级数位置下的电流

U---消弧线圈额定电压(35kV时，)

一般情况下I₁、I_N、N已知，根据铁心截面积、磁通密度先确定W_N，其余级电流I_i、匝数W_i由上式计算确定，分别用三种方法对三个典型容量对应的电流和匝数数据进行汇总统计，详见表1、表2、表3：

消弧线圈的级数位置、接线出头连接以及各级匝数的对应关系如下所示：

注1：接线出头连接见图3、图4，当i为偶数时，连接关系为Xi-A(i+1)结合图3，A柱线圈、X柱线圈接线出头之间匝数：

W_A1-A3＝W₁-W₂；W_A3-A5＝W₃-W₄------W_A(N-2)-AN＝W_(N-2)-W_(N-1)；

W_X2-X4＝W₂-W₃；W_X4-X6＝W₄-W₅------W_{X(N-1)-X(N+1)}＝W_(N-1)-W_N；

W_A1-A5＝W_A1-A3+W_A3-A5；W_X2-X6＝W_X2-X4+W_X4-X6；

式中：W_A1-A3为图3中A1、A3之间的匝数，其余类同。

W_A1-A5为图3中A1、A5之间的匝数，其余类同。

在N级运行(连接N-(N+1))时，消弧线圈匝数最少，匝电压最大，消弧线圈A柱线圈、X柱线圈接线出头之间电压及有载分接开关接线面板级间电压最高。对于有载分接开关接线面板(见图4)接线柱A1-A3，X2-X4之间，级间匝数最多，级间电压最大；对于消弧线圈A柱接线出头A1-A5、X柱接线出头X2-X6(见图2)之间，匝数最多，电压最大。

$>U_{A1-A3}=W_{A1-A3}·\frac{U}{W_N};U_{A1-A5}=W_{A1-A5}·\frac{U}{W_N};U_{A(N-2)-AN}=W_{A(N-2)-AN}·\frac{U}{W_N};$>

$>U_{X2-X2}=W_{X2-X4}·\frac{U}{W_N};U_{X2-X6}=W_{X2-X6}·\frac{U}{W_N};U_{X(N-1)-X(N+1)}=W_{X(N-1)-X(N+1)}·\frac{U}{W_N};$>

式中：U_A1-A5、U_X2-X6为图2中接线出头A1、A5及X2、X6之间电压

U_A1-A3、U_X2-X4为图2中接线出头A1、A3和X2、X4之间电压以及有载分接开关接线面板(见图4)接线柱A1-A3，X2-X4之间电压。

以下仅比较U_A1-A3、U_X2-X4、U_A1-A5、U_X2-X6、U_A(N-2)-AN、U_{X(N-1)-X(N+1)}

(1)XHDCZ--1100/38.5，15～50A，11级消弧线圈相关参数见表4：

由表4数据说明，若全部等比调节，级间电压差别不大，但级间电流差别很大，且由表1还可得出，I₁₀-I₉＝5.028A、I₁₁-I₁₀＝5.672A，超过了DL/T1057-2007自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件7.9款中级差电流不宜大于5A的规定。

若全部等差调节，级间电流相等且小于5A；级间电压U_1-3＝4049V，U_1-5＝6430V较大。

而对于本发明所涉及的新型调节方法，级间电流小于5A；与全部等差调节相比，U_1-3＝3215V下降20.6％；U_1-5＝5934V下降7.7％。

(2)XHDCZ--1600/38.5，20～72A，15级消弧线圈相关参数见表5：

由表5数据说明，若全部采用等比调节，级间电压差别不大，但级间电流差别很大，且由表2还可得出，I₁₃-I₁₂＝5.243A、I₁₄-I₁₃＝5.745A、I₁₅-I₁₄＝6.295A超过了DL/T1057-2007自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件7.9款中级差电流不宜大于5A的规定。

若全面采用等差调节，级间电流相等且小于5A；级间电压U_1-3＝3442V，U_1-5＝5655V较大。

对于本发明所涉新型调节方法，级间电流小于5A；与全部等差调节相比，U_1-3＝2557V下降25.7％；U_1-5＝4919V下降13％。

(3)XHDCZ--2200/38.5，30～100A，21级消弧线圈相关参数见表6：

由表6数据说明，若全部采用等比调节，级间电压差别不大，但级间电流差别很大，且由表3还可得出，I₁₉-I₁₈＝5.18A、I₂₀-I₁₉＝5.501A、I₂₁-I₂₀＝5.842A超过了DL/T1057-2007自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件7.9款中级差电流不宜大于5A的规定。

若全部采用等差调节，级间电流相等且小于5A；级间电压U_1-3＝2149V，U_1-5＝3742V较大。

采用本发明新型调节方法，级间电流小于5A；与全部等差调节相比，U_1-3＝1556V下降27.6％；U_1-5＝3001V下降19.8％。

综上，本发明所涉新型调节方法与全部等比调节相比，所有级差电流均符合DL/T1057-2007自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件7.9款中级差电流不宜大于5A的规定；与全部等差调节相比，U_1-3、U_2-4、U_1-5、U_2-6明显降低。并且，根据图2、图4，在N级(最大电流级)运行时，降低了消弧线圈及有载分接开关出线接头之间的绝缘安全隐患。