CN102709881A - 一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置 - Google Patents

一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置 Download PDF

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本发明涉及一种高压输变电过程中抑制变压器中性点直流电流的装置，尤其涉及一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置。本发明包括可调电阻回路、状态转换开关回路和过电压旁路回路，所述三个回路并联后串联在变压器中性点和接地极之间；所述的可调电阻回路范围值为0～4Ω。本发明采用在有直流电流的变压器中性点串联电阻器阻断中性点直流，因此可设置阻值抑制变压器中性点直流，保证其它设备不需要进行参数调整与其配合，尤其是所有继电保护定值不需重新设置。当状态转换开关处于分断状态时，变压器中性点通过可调电阻回路接地，以此阻断变压器中性点的电流。具有结构简单、可靠性高，提高过电压旁路启动的可靠性。

Description

一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置
技术领域
本发明涉及一种高压输变电过程中抑制变压器中性点直流电流的装置，尤其涉及一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置。
背景技术
随着现代科技的发展特别是大功率电力电子器件技术的突破，直流输电以其输送容量大、造价低、损耗小、不易老化、寿命长且输送距离不受限制等众多优点得到越来越多的发展。早在20世纪80年代，我国已开始建设直流工程。截至2010年我国已规划建成多条直流输电线路，尤其±800KV特高压直流输电线路。按照规划,在2020年之前，我国还将兴建一系列高压直流输电工程（约30个，包括±500kV 、±660kV 、±800kV、±1000kV直流输电工程）。如：溪洛渡－浙西（±800kV/±1000kV ），溪洛渡－株洲（±660kV），云南－广东第2回（±800kV）等。当直流输电系统单极大地运行时，大地极电流通过交流系统的变压器中性点流入交流系统，对交流输电系统产生不同程度的影响，尤其是交流变压器中性点叠加直流分量后产生磁偏，造成磁饱和，在交流系统中产生谐波、振荡及噪声，影响了交流系统的安全稳定运行。因此，直流送电对交流输电的影响将越来越明显，对变压器中性点直流电流的研究也由此产生。
目前，抑制变压器中性点直流电流的方法主要有：1、电容隔直法：通过在变压器中性点串联电容抑制电流，此方法能彻底抑制直流电流,但同时将此电流完全排斥到其他接地设备中，可能对其他设备造成危害；2、电阻隔直法：通过在变压器中性点串联小电阻抑制电流，此方法能通过灵活配置不同阻值电阻不同程度抑制直流电流，将系统中变压器中性点电流均配置在安全水平以下。3、直流电流反向注入法：在变压器中性点周围施加与产生中性点直流的反电动势抑制中性点直流，此方法装置复杂，消耗电能较多，也不能实现对直流电流的完全抑制。
公开号为CN1625010A的中国发明专利申请公开说明书中记载了一种“反向电流法限制变压器中性点直流电流的方法”，其技术方案主要是：（1）在变电所外选择一个独立的补偿接地极；（2）将直流发生装置的“地”端与独立的补偿接地极连接、直流发生装置的“输出”端与变压器接地的中性点连接；（3）变压器中性点直流电流检测装置测量变压器中性点直流电流，获得中性点直流电流值和方向；（4）直流发生装置的控制器自动启动直流发生装置向变压器中性点注入与直流偏磁相反的电流。该方法虽然不改动变器的原有接线，抵消直流偏磁的效果明显，但是，此方法装置复杂，消耗电能较多，而且也不能实现对直流电流的完全抑制。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，是具有结构简单、安全可靠，并能灵活配置抑制变压器中性点直流电流的装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，包括可调电阻回路、状态转换开关回路和过电压旁路回路，所述三个回路并联后串联在变压器中性点和接地极之间；所述的可调电阻回路范围值为0 ~ 4Ω 。
所述过电压旁路回路包括整流桥、第一晶闸管、第一过电压触发单元、电感和续流二极管，整流桥的两臂与可调电阻回路、状态转换开关回路并联，整流桥与第一晶闸管、电感串联，第一晶闸管两端并联有第一过电压触发单元，电感两端并联有续流二极管。
所述电感为串联的开关闭合电感和阻尼电感。
所述可调电阻回路为电阻两端并联一个过电压间隙放电装置。
所述可调电阻回路为电阻两端并联一个氧化锌过电压击穿放电回路。
所述可调电阻回路为电阻两端并联一个氧化锌过电压击穿放电回路。
所述第一晶闸管为两只或两只以上并联运行的晶闸管。
所述晶闸管第一过电压触发单元为双套并联的第二过电压触发单元和第三过电压触发单元。
所述第一转换开关为双开关或单开关多触点的开关。
本发明的有益效果如下：
 1、由于本发明采用在有直流电流的变压器中性点串联电阻器阻断中性点直流，因此，该装置可设置阻值抑制变压器中性点直流，并保证其它设备不需要进行参数调整与其配合，尤其是所有继电保护定值不需重新设置。当状态转换开关处于分断状态时，变压器中性点通过可调电阻回路接地，以此阻断变压器中性点的电流。
2、由于本发明同时还利用旁路晶闸管和状态转换开关与电阻器配合，因此，当出现中性点过电压时可以迅速实现安全可靠地金属性接地。
3、由于本发明可在电阻两端增加过电压间隙放电装置或氧化锌过电压击穿放电回路，因此，该装置的可靠性高。
4、由于本发明采用双套晶闸管触发电路，因此提高了过电压旁路启动的可靠性。
5、由于本发明状态转换开关可采用双开关或单开关多触点，因此，可以提高该装置的闭合故障电流能力。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明实施例一的电路结构图；
图3是本发明实施例二的电路结构图；
图4是本发明实施例三的电路结构图；
图5是本发明实施例四的电路结构图；
图6是本发明实施例五的电路结构图。
图中：变压器中性点1，可调电阻回路2，状态转换开关回路3，过电压旁路回路4，隔直电阻5，第一转换开关6，第二转换开关61，第三转换开关62，整流桥7，第一晶闸管8，第二晶闸管81，第三晶闸管82，第一过电压触发单元9，第二过电压触发单元91，第三过电压触发单元92，电感10，开关闭合电感 101，阻尼电感 102，续流二极管11，过电压间隙放电装置12，压敏电阻 13。
具体实施方式
本发明为一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，如图1所示，本发明包括可调电阻回路2、状态转换开关回路3、过电压旁路回路4三个基本回路，这三个回路并联后一端串联到变压器中性点1上，另一端接地。当状态转换开关处于分断状态时，变压器中性点通过可调电阻回路2接地，以此阻断变压器中性点的电流，所述的可调电阻回路2范围值为0 ~ 4Ω 。状态转换开关回路3由可控制闭合/分断的开关组成，其状态决定了装置的运行状态；当开关闭合时，装置的所有器件被旁路，变压器中性点通过开关接点金属性接地。在电阻接地的情况下，因变压器中性点1的直流电流被电阻器抑制，从而在电阻器两端形成电压。当电阻器两端电压高于某一个电压极限——电压门限时，过电压旁路回路4导通，同时利用导通电流驱动状态转换开关闭合——进入直接接地状态。由于电压门限远高于直流系统在电阻器两端形成的最高电压，因此，只有当交流系统发生三相不平衡故障时，电阻器两端电压才能超越电压门限。
实施例1：
如图2所示，图2是本发明实施例一的电路结构图。图中，旁路回路由整流桥7、第一晶闸管8、第一过电压触发单元9、电感10和续流二极管11组成，整流桥7的两臂与可调电阻回路2、状态转换开关回路3并联，整流桥7与第一晶闸管8、电感10串联，第一晶闸管8两端并联有第一过电压触发单元9，电感10两端并联有续流二极管11。
旁路回路4与隔直电阻5、第一转换开关6并联后串联到变压器中性点上。其中，隔直电阻5起到抑制变压器中性点直流的作用，同时对中性点交流低阻抗接地。当状态第一转换开关6处于闭合状态时，为直接接地运行状态；当该第一转换开关6处于断开状态时，为电阻运行状态。整流桥7起电压极性变换作用，无论电阻5及状态第一转换开关6两侧的电压极性如何，整流桥7保证施加到第一晶闸管8上的电压为阳极接正，阴极接负；当施加到第一晶闸管8上的电压高于触发门限时，第一过电压触发单元9导通并触发第一晶闸管8导通；当第一晶闸管8导通时，导通电流使电感10励磁并驱动状态转换开关6脱扣闭合；当第一晶闸管8电流下降时，续流二极管11迅速释放电感10的电流。
图2中的电感10可以是串联的开关闭合电感101和阻尼电感102，其中，开关闭合电感101用于当快速旁路启动时，利用第一晶闸管8导通电流驱动第一转换开关6闭合；阻尼电感102用于抑制第一晶闸管8导通电流的上升速率，起保护第一晶闸管8的作用。
实施例2：
如图3所示，图3是本发明实施例二的电路结构图。是电阻法抑制变压器中性点直流电流装置的实施例2。在其它结构与实施例1相同的基础上，为增加装置的可靠性，可以在电阻5两端增加一个过电压间隙放电装置12或氧化锌过电压击穿放电回路，如，在电阻5两端并联一个压敏电阻13。
实施例3：
如图4所示，图4是本发明实施例三的电路结构图。当该装置应用到具有较大的中性点故障电流的系统时，在其它结构与实施例1相同的基础上，第一晶闸管8可以双或多只并联运行，以提高装置的电流能力。如图4，即为两只晶闸管第二晶闸管81，第三晶闸管82并联运行时的抑制变压器中性点直流电流装置。
实施例4：
如图5所示，图5是本发明实施例四的电路结构图。在其它结构与实施例1相同的基础上，采用双套晶闸管触发电路，即晶闸管第一过电压触发单元9为双套并联的第二过电压触发单元91和第三过电压触发单元92，以提高过电压旁路启动的可靠性。
实施例5：
如图6所示，图6是本发明实施例五的电路结构图。在其它结构与实施例1相同的基础上，状态转换开关即第一转换开关6可采用双开关或单开关多触点的开关，即第二转换开关61和第三转换开关62，以提高装置的闭合故障电流的能力。如图6，即为采用双开关时的抑制变压器中性点直流电流装置。

Claims (9)

1.一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，其特征在于：包括可调电阻回路（2）、状态转换开关回路（3）和过电压旁路回路（4），所述三个回路并联后串联在变压器中性点（1）和接地极之间；所述的可调电阻回路（2）范围值为0 ~ 4Ω 。
2.根据权利要求1所述的一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，其特征在于：所述过电压旁路回路（4）包括整流桥（7）、第一晶闸管（8）、第一过电压触发单元（9）、电感（10）和续流二极管（11），整流桥（7）的两臂与可调电阻回路（2）、状态转换开关回路（3）并联，整流桥（7）与第一晶闸管（8）、电感（10）串联，第一晶闸管（8）两端并联有第一过电压触发单元（9），电感（10）两端并联有续流二极管（11）。
3.根据权利要求2所述的一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，其特征在于：所述电感（10）为串联的开关闭合电感（101）和阻尼电感（102）。
4.根据权利要求2或3所述的一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，其特征在于：所述可调电阻回路（2）为电阻（5）两端并联一个过电压间隙放电装置（12）。
5.根据权利要求2或3所述的一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，其特征在于，所述可调电阻回路（2）为电阻（5）两端并联一个氧化锌过电压击穿放电回路。
6.根据权利要求4所述的一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，其特征在于：所述可调电阻回路（2）为电阻（5）两端并联一个氧化锌过电压击穿放电回路。
7.根据权利要求1、2、3、6中任一项权利要求所述的一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，其特征在于：所述第一晶闸管（8）为两只或两只以上并联运行的晶闸管。
8.根据权利要求1、2、3、6中任一项权利要求所述的一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，其特征在于：所述晶闸管第一过电压触发单元（9）为双套并联的第二过电压触发单元（91）和第三过电压触发单元（92）。
9.根据权利要求7所述的一种可调电阻法抑制变压器中性点直流电流的装置，其特征在于：所述第一转换开关（6）为双开关或单开关多触点的开关。
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