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零点开关及其在电网中的应用
日期:2008-3-21 23:58:14 来源:Control Engineering China  
点击: 作者:未知
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1 原理

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  “零点开关”是一种设置在各种电网中的零点上运行的开关。

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  零点开关的工作原理,是将原来设置在Y形接线的发电机绕组、变压器绕组或Y形接线的用电负载的额定电压端的负载开关,如油开关,移动到这些电气设备的中性点上。

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  由于当电网处于正常状态时,采用零点开关可使此开关的运行电压,由电网的额定电压下降到零电压,故可以显著改善开关本身的安全运行条件,对于那些高压、超高压的开关尤其如此。并且,对于发电机和变压器而言,采用零点开关还可以进一步完善和加强对发电机和变压器的保护。因此,推广零点开关还有助于保障电网中的发电机和变压器等重要设备的安全运行。

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2 零点开关在高压电网中的推广

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  图1所示为一个简单的单元电网。其中,W1为发电机绕组,W2为升压变压器原边绕组,K1,K4为油开关,K2,K3为隔离开关。假设发电机和变压器均为Y形接线。由图可见,发电机和变压器的油开关都设置在设备的额定电压端,而O1,O2是它们各自Y形接线的中性点。

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  如果要使用零点开关,可将图l中的2个油开关K1,K4分别移动到各自绕组的中性点上,而隔离开关K2,K3仍然保留在原来的

位置上。那么在零点设置的这2个油开关就都变成了零点开关Q1,Q2,如图2所示。
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  这样做的好处是:首先,当油开关处于闭合状态即正常工作状态时,其工作电压由线路上的额定高电压降为零电压,可以实现高压开关在高压电网特别是在超高压电网中的“零电压运行”。由于运行电压的大幅度降低,大大改善了高压开关安全运行的条件,因此,采用零点开关对于高压开关防止鼠害、鸟害之类事故的发生,具有明显的实际意义。

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  其次,如果在同一电网中有若干个并联运行的降压变压器的副边,或者是若干并联负载的中性点上,都采用了零点开关。那么,其中一个零点开关QA在进行通断操作时,所产生的操作过电压向另一个零点开关QB传播时.中途将受到那个零点开关QB前面的变压器绕组WB的阻隔,如果将WB比作一个滤波电抗器,此滤波电抗器所承受的电压,相当于电网的全部额定电压,是各种滤波电抗器中所承受电压的最大街,可见其滤波功能最为慢大,故由它来滤除零点开关产生的操作过电压之类的电磁干扰时.其能力也是最强大、最彻底的。由于有这样一个滤波电抗器对零点开关QA在进行负载操作时.产生的操作过电压等电磁干扰进行滤波,所以能够通过这个滤波电抗器的电磁干扰将是非常小的。而且,如果在零点开关的两端再并联滤波电容,且把中性点直接接地(或经小电容接地),将操作零点开关而产生的高频电磁干扰直接导入地中,那么,还可进一步减少操作过电压对电网的干扰。可见零点开关,对于改善电网中负载开关的安全运行和降低开关所受到的外来操作过电压干扰的水平有显著的效果。因此,广泛采用零点开关可以显著降低操作过电压引起零点开关误动的可能性,提高电网的运行质量。

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  按照图2配置零点开关时,由于变压器副边的零点开关Q1设置在变压器副边的中心点上,当变压器副边电路发生短路故障时,不仅是变压器副边的外部故障(例如外部线路在B点发生接地短路故障)电流会流经Q1,而且变压器副边绕组上(例如在A点)发生的变压器内部故障电流也将流经Q1。因此,设置零点开关Q1可以对包括变压器内部故障的所有副边电路故障进行保护。也就是说,变压器副边零点开关的设置扩大了负载开关Q1的保护范围。

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  在图2所示的单元电网中。对于电路的负载W2如果它的油开关Q2也采用零点开关,若此时短路发生在电网的C(负载上)处,短路电流仍然会经过发电机的零点开关Q1虽然也能引起Q1的保护装置动作,但是,本来应该由负载的高压开关切断的C处故障(负载故障)电流,也要由Q1来切断,这样会使保护装置切断故障的动作时间延长。进一步分析,如果图2所示的电网是一个在线路段B处存在分支电路的电网,负载端C的故障都由Q1来切断,还会使连接于分支点B的其他处于正常状态的用电设备也将被同时断电,导致故障影响扩大。随着短路点由A向C逐渐移动,故障点逐渐远离保护装置Q1的设置地点,线路阻抗的逐渐加入使短路阻抗逐渐增大、短路电流逐渐降低,进而使动作的可靠性、灵敏度逐渐降低,可能发生保护装置拒动的情况。可见,在图2所示的线路中如果存在分支线路,在这种情况下使用零点开关,将会使零点开关Q1的保护装置切断故障的快速性和选择性下降,可能会扩人事故的影响。因此,一般对于存在分支电路的电网中的负载来说,普遍采用零点开关可能尚有一些困难需要克服。 来源:高压开关网

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  对于如图2所示一对一的无分支单元电网,例如在由企业变压器和单独配电的电动机所组成的单元电网中,常常可以采用零点开关。这种电网的线路通常较短,线路阻抗很小,A点和C点的短路电流基本相同。此时电网负载端的油开关Q2虽然不能参与切断短路电流,但是

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