[发明专利]一种10kV电容限流取电装置及保护方法

权利要求书

1.一种10kV电容限流取电保护方法，其特征在于，电力系统相电压在额定值的±10％范围内，负载不大于取电装置额定负载时，稳压模块保证取电装置电压稳定；当电力系统中的工频过电压作用在取电装置时，第二保护模块动作，使工频过电流流经高压取电电容、变压器与第二保护模块，第一保护模块不动作，稳压模块正常工作；当电力系统中的雷电及操作冲击过电压作用在取电装置时，第一保护模块动作，使得浪涌电流流经高压取电电容与第一保护模块，限制取电装置瞬时电压峰值，第二保护模块不动作，稳压模块正常工作，当高压取电端出现12kV以内工频过电压时，第二保护模块动作并具有0～180°导通角，吸收部分过电流；

当高压取电端进行42～48kV工频过电压试验时，变压器交流电压峰值升高，第二保护模块动作，具有0～90°导通角，吸收大部分过电流；

当高压取电端出现操作过电压、雷电过电压时，第一保护模块动作并吸收浪涌电流，第一保护模块瞬时电压峰值不高于20kV；

第一保护模块的动作电压U_dz1满足条件如下：

U_dz1≥k₁U_1maxpk

其中，k₁为冲击电压动作裕度系数，U_1maxpk为变压器原边电压最大值；

第二保护模块的动作电压U_dz2为：

其中，k₂为工频过电压动作系数，P_s为稳压模块的吸收功率，I_de为高压取电端为额定电压时的整流桥输出平均电流；

稳压模块的吸收功率P_s计算如下：

P_s＝1.1k_sU_dI_de

其中，k_s为稳压模块功率裕度系数，U_d为直流稳定电压，I_de为高压取电端为额定电压时的整流桥输出平均电流。

2.一种10kV电容限流取电装置，其特征在于，利用权利要求1所述的方法，包括：

高压取电电容(1)，用于取电主回路的电流限制；

接地电容(2)，用于防止变压器断线导致的取电装置电位悬浮；

第一保护模块(3)，用于雷电过电压、操作过电压的限压保护及防止变压器断线引起的原边电压过高；

变压器(4)，用于高压小电流与低压大电流的转换以及与高压电力系统电位的隔离；

第二保护模块(5)，用于6.4～48kV工频过电压的限压保护；

整流滤波模块(6)，用于将交流电转换为直流电；

稳压模块(7)，用于在高压取电端电压在额定值±10％范围内，负载、高压取电电压波动时稳定取电装置直流电压；

储能模块(8)，用于能量储存及负载的后备供给。

3.根据权利要求2所述的10kV电容限流取电装置，其特征在于，高压取电电容(1)为1～10nF。

4.根据权利要求2所述的10kV电容限流取电装置，其特征在于，接地电容(2)为10～100pF。

5.根据权利要求2所述的10kV电容限流取电装置，其特征在于，高压取电电容(1)为1000～10000pF，变压器(4)的铁芯截面积为1～10cm²，一次绕组匝数为5000～50000匝，一次额定电压为500～3000V，二次额定电压为3～300V。