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一种触发型火花间隙
申请号	CN201610900410.0	申请日	2016-10-14	公开(公告)号	CN106571583A	公开(公告)日	2017-04-19
申请人	中国电力科学研究院; 国家电网公司;			发明人	刘之方; 李国富; 李志远; 董勤晓; 周玮; 余辉; 陈没; 李永亮; 高克利; 李会兵; 闫晔; 党冬;
摘要	本发明公开了一种触发型火花间隙装置，包括：空气间隙G1和G2、电容器组C1和C2、开关 TG、变压器 T、触发电路 TC以及开关K，所述空气间隙G1和G2 串联；电容器组C1与空气间隙G1并联、电容器组C2和空气间隙G2并联；所述开关TG与所述变压器T的高压绕组串联后和空气间隙G1并联；所述开关K与所述变压器T的低压绕组连接，所述开关K的通断状态由触发电路 TC控制；所述变压器T的低压绕组通过开关K与串联电容器组的最低一级或多级电容器连接；以及所述开关K闭合时，变压器T绕组的连接方式应使得高压绕组输出与低压绕组极性相反的电压。本发明所述火花间隙的触发方式整体结构简单，触发系统的元件少，可靠性高，实用性强，具有很高的工程应用价值。
权利要求	1.一种触发型火花间隙装置，所述装置包括：空气间隙G1和G2、电容器组C1和C2、开关TG、变压器T、触发电路TC以及开关K，其特征在于，所述空气间隙G1和G2串联；电容器组C1与空气间隙G1并联、电容器组C2和空气间隙G2并联；所述开关TG与所述变压器T的高压绕组串联后和空气间隙G1并联；所述开关K与所述变压器T的低压绕组连接，所述开关K的通断状态由触发电路TC控制；所述变压器T的低压绕组通过开关K与串联电容器组的最低一级或多级电容器连接；所述开关K闭合时，变压器T绕组的连接方式应使得高压绕组输出与低压绕组极性相反的电压。 2.根据权利要求1所述的火花间隙装置，其特征在于，所述开关TG与所述变压器T的高压绕组串联后和空气间隙G1并联的回路中还可以包含电阻R。 3.根据权利要求1所述的火花间隙装置，其特征在于，所述电容器组C1和C2能够为单个电容器单元。 4.根据权利要求1所述的火花间隙装置，其特征在于，所述开关TG是密封的气体间隙、密封的真空间隙、敞开的空气间隙或者可控半导体开关。 5.根据权利要求1所述的火花间隙装置，其特征在于，所述开关K是密封的气体间隙、密封的真空间隙、敞开的空气间隙或者可控半导体开关。 6.根据权利要求1所述的火花间隙装置，其特征在于，所述变压器T的低压绕组通过开关K与串联电容器组的电压最低的一组电容器连接。 7.根据权利要求1所述的火花间隙装置，其特征在于，所述变压器T可以是电压互感器，并且所述变压器TC的输出极性与输入极性相反。
说明书全文	一种触发型火花间隙技术领域 [0001] 本发明涉及电力设备技术领域，并且更具体地，涉及一种触发型火花间隙。背景技术 [0002] 近些年，在我国投入运行的串补装置中，有一部分工程是由国外公司承接的，其中的火花间隙设备也由国外几家公司提供；另外一部分是国产串补装置，其中的火花间隙是由中国电力科学研究院提供的。在国际上，只有这几家公司能够提供串补装置用控制触发型火花间隙，但不同厂家提供的火花间隙工作原理有所不同。 [0003] 火花间隙是串补中的关键保护设备。当因线路故障，电容器组电压过高、限压器能量吸收能力超过保护定值的时候，火花间隙能够快速旁路，起到保护与之并联的电容器组和限压器的作用。火花间隙一般由两个间隙串联组成一个间隙系统，在需要火花间隙动作旁路串补电容器组时，串补控制保护系统通过光纤发给间隙触发控制箱触发命令，间隙触发控制箱再给间隙系统发出触发信号，最终使火花间隙放电，从而使火花间隙旁路电容器组。通过大量的试验研究工作发现，触发系统中采用密封触发间隙可以提高间隙系统的触发可靠性，但仅在密封间隙一侧的电极上进行点火放电时具有较严重的极性效应，即在一种电压极性下的点火放电电压很低，而另一种极性下的点火放电电压却很高，而且延时很大；当在密封间隙的高、低压电极上同时点火时能够消除这种极性效应，使两个极性的可靠点火放电电压都很低，有效提高了保护配合的性能，从而在同一电压下触发火花间隙时，提高了触发放电的稳定性和可靠性。 [0004] 由中国电科院自主研制的触发型火花间隙在国内外串补工程中已经得到广泛应用，并已应用到特高压串补工程中。在原理上，中国电科院的现有产品与国外公司的产品有所不同：触发系统中采用了高、低压电极同时点火的密封间隙，消除了极性效应，同时降低了可靠触发放电的电压值，提高了保护配合性能，提高了触发放电的稳定性和可靠性。但由于该间隙的触发原理中采用了高、低压电极同时点火的密封间隙，所以整个触发系统元件较多，相对较复杂。发明内容 [0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种触发型火花间隙装置，所述装置包括：空气间隙G1和G2、电容器组C1和C2、开关TG、变压器T、触发电路TC以及开关K，[0006] 所述空气间隙G1和G2串联；电容器组C1与空气间隙G1并联、电容器组C2和空气间隙G2并联； [0007] 所述开关TG与所述变压器T的高压绕组串联后和空气间隙G1并联； [0008] 所述开关K与所述变压器T的低压绕组连接，所述开关K的通断状态由触发电路TC控制； [0009] 所述变压器T的低压绕组通过开关K与串联电容器组的最低一级或多级电容器连接；以及 [0010] 所述开关K闭合时，变压器T绕组的连接方式应使得高压绕组输出与低压绕组极性相反的电压。 [0011] 优选地，其中所述开关TG与所述变压器T的高压绕组串联后和空气间隙G1并联的回路中还可以包含电阻R。 [0012] 优选地，其中所述电容器组C1和C2能够为单个电容器单元。 [0013] 优选地，其中所述开关TG是密封的气体间隙、密封的真空间隙、敞开的空气间隙或者可控半导体开关。 [0014] 优选地，其中所述开关K是密封的气体间隙、密封的真空间隙、敞开的空气间隙或者可控半导体开关。 [0015] 优选地，其中所述变压器T的低压绕组通过开关K与串联电容器组的电压最低的一组电容器连接。 [0016] 优选地，其中所述变压器T可以是电压互感器，并且所述变压器TC的输出极性与输入极性相反。 [0017] 本发明的有益效果在于： [0018] 所述触发电路的能量获取方式是从主电容器组中的电压最低的一组电容器上取能，在取到能量的同时，触发控制箱获取到电容器组的实时电压信息，实现了间隙系统判断自身瞬时电压的功能。所述火花触发电路在接到串补控制保护发来的触发指令时，进行间隙自身的电压判断，可以避免一些干扰信号导致间隙触发放电，使得间隙的触发可靠性大幅提高。 [0019] 所述变压器T在接线时有一定的规则，使得其一次输入电压(低压侧)与二次输出电压(高压侧)的相位是相反的，从而在发出触发脉冲后使得开关TG两端承受的电压瞬间大幅增大，促使开关TG自导通。本发明触发方式的开关TG触发导通的可靠性更高，且触发系统元件少，结构更简单。本发明所述火花间隙的触发方式整体结构简单，触发系统的元件少，可靠性高，实用性强，具有很高的工程应用价值。附图说明 [0020] 通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式： [0021] 图1为根据本发明实施方式的火花间隙的工作原理图；以及 [0022] 图2为根据本发明实施方式的另一实施例的结构示意图。具体实施方式 [0023] 现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。 [0024] 除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。 [0025] 图1为根据本发明实施方式的火花间隙的工作原理图。如图1所示，所述触发型火花间隙包括：空气间隙G1和G2、电容器组C1和C2、开关TG、变压器T、触发电路TC以及开关K，所述空气间隙G1和G2串联；电容器组C1与空气间隙G1并联、电容器组C2和空气间隙G2并联；所述开关TG与所述变压器T的高压绕组串联后和空气间隙G1并联；所述开关K与所述变压器T的低压绕组连接，所述开关K的通断状态由触发电路TC控制；所述变压器T的低压绕组通过开关K与串联电容器组的最低一级或多级电容器连接；以及所述开关K闭合时，变压器T绕组的连接方式应使得高压绕组输出与低压绕组极性相反的电压。 [0026] 优选地，其中所述开关TG是密封的气体间隙、密封的真空间隙、敞开的空气间隙或者可控半导体开关。优选地，所述开关K是密封的气体间隙、密封的真空间隙、敞开的空气间隙或者可控半导体开关。优选地，其中所述电容器组C1和C2能够为单个电容器单元。由于电容器组C1和C2的均压作用，在串补控制保护装置以额定值正常运行时，使得两个串联连接的空气间隙G1和G2各承担串补电容器组额定电压的1/2，开关TG也承担串补电容器组额定电压的1/2。在线路出现接地故障时，由于限压器的作用，假设使电容器组的电压最高上升到UPL，两个空气间隙G1和G2在动作前承担的电压约为UPL/2。所述空气间隙G1和G2与开关TG的距离调整是以保证在没有触发的情况下间隙在最大可能经受的过电压下不会自放电，但在给出触发脉冲后能够使得间隙可靠放电为原则。 [0027] 所述触发电路TC从电容器组C中电压最低的一组电容器Cz1上获取能量，并且所述触发电路获取主电容器组C的实时电压值。所述触发电路TC负责接收串补控制保护装置发出的触发指令并向所述变压器T发出触发脉冲。触发脉冲经变压器T升压后，使开关TG的两个电极上的压差突然明显增大，超出开关TG的自放电电压，从而促使开关TG迅速击穿。所述开关TG击穿后，与所述空气间隙G1并联的电容器C1和C2将通过变压器T的一次绕组放电，使得所述空气间隙G1承担的电压迅速下降，而所述空气间隙G2承担的电压迅速上升直至G2自放电，紧接着全部电压施加到所述空气间隙G1上，使所述空气间隙G1也迅速自放电，至此，两个串联连接的空气间隙G1、G2全部放电，串补电容器组C及限压器(被保护设备)被旁路，完成了一次间隙触发放电过程。所述火花间隙适用于工作在串联补偿装置和串联谐振型故障电流限制器中，用于快速旁路电容器组。 [0028] 图2为根据本发明实施方式的另一实施例的结构示意图。如图2所示，包括空气间隙G1和G2、触发电路TC、开关TG、电阻R、变压器T、电容器C1、C2、串补主电容器组单元Cz1、Cz2、……Czn、高压端HV以及低压端LV。 [0029] 已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。 [0030] 通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。 [0031] 已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。 [0032] 通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

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