CN106786448A - 一种用于变阻抗变压器的过电压保护装置 - Google Patents

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艾绍贵
樊益平
卢文华
马奎
李江涛
王曙鸿
摆存曦
王博
吴旭涛
高峰
焦在滨
郝志国
孙丽琼
杜玮
沈黎明
车俊禄
丁培
王银明
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State Grid Corp of China SGCC
Wuhan NARI Ltd
Xian Jiaotong University
Electric Power Research Institute of State Grid Ningxia Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
Wuhan NARI Ltd
Xian Jiaotong University
Electric Power Research Institute of State Grid Ningxia Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种用于变阻抗变压器的过电压保护装置，其特点是：包括阻容吸收装置，该阻容吸收装置与切换开关(K)和空心电抗器(L1)三者并联，其中阻容吸收装置包括串联在一起的电阻R和电容C1，并且在该电容(C1)两端并联有避雷器(MOV)。使用时将空心电抗器置于变压器箱体内，快速开关置于油箱外侧，串联于变压器高压绕组与中性点之间。当变阻抗变压器正常工作，快速开关闭合，限流电抗器被短路，电抗器不会引起能量损耗；当系统发生短路，快速开关断开，限流电抗器投入，此时变压器相当于高阻抗变压器，短路电流会得到一定的抑制。本发明结构紧凑，体积小，能有效降低变阻抗变压器阻抗变换过程中引起的过电压幅值和陡度。

Description

一种用于变阻抗变压器的过电压保护装置
技术领域
本发明涉及一种用于变阻抗变压器的过电压保护装置。
背景技术
电力变压器是电力系统中重要的输变电设备之一，连接多个电压等级电网，在电网中处于枢纽地位。电力变压器绕组短路，尤其是负载短路时，故障电流产生的巨大电磁力对变压器绕组的危害极大。采用经济、有效、紧凑、便捷、高效的技术措施来降低短路电流对变压器的冲击、提高大型变压器运行可靠性，是亟需解决的技术问题。目前主要采用高阻抗变压器和故障限流器两种途径来限制流进变压器的短路电流，但高阻抗变压器体积大，正常工作时损耗也大，故障限流器能在一定程度上限制短路电流，但其存在维护改造工作量大、经济成本高。因此，传统的方法已无法满足加强变压器耐受短路电流冲击能力的同时兼顾经济性的要求，变阻抗变压器将限流电抗器与变压器进行一体化设计，结构紧凑，通过开关控制电抗器投切，实现阻抗的自主调节，能有效的将高阻抗变压器和故障限流器的优点结合起来。
限流电感开断的时候，由于电流的突变，在电抗器两端会产生高幅值快前沿的过电压，危及限流电抗器的安全可靠运行，为了保障变阻抗变压器的安全运行，对限流电抗器开断过电压开展保护是非常必要的。
常用的保护装置为避雷器或阻容吸收装置，受高频响应特性的影响，避雷器保护效果差。阻容吸收装置保护效果良好，但需要吸收电容的电容值大，吸收电阻功率也非常高，装置制作困难。因此这两种保护装置并没有在并联电抗器切断过电压保护得到推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于变阻抗变压器的过电压保护装置，能够有效限制电抗器的过电压从而降低其故障率并且延长使用寿命。
一种用于变阻抗变压器的过电压保护装置，其特别之处在于：包括阻容吸收装置，该阻容吸收装置与切换开关和空心电抗器三者并联，其中阻容吸收装置包括串联在一起的电阻和电容，并且在该电容两端并联有避雷器。
其中电容器的容量为2nF-80nF。
本发明使用时将空心电抗器置于变压器箱体内，快速开关置于油箱外侧，串联于变压器高压绕组与中性点之间。当变阻抗变压器正常工作的时候，快速开关闭合，限流电抗器被短路，电抗器不会引起能量损耗；当系统发生短路故障时，快速开关断开，限流电抗器投入，此时变压器相当于高阻抗变压器，短路电流会得到一定的抑制。本发明过电压保护装置针对于变故阻抗变压器来设计，结构紧凑，体积小，能有效降低变阻抗变压器阻抗变换过程中引起的过电压幅值和陡度。
附图说明
附图1为本发明的电路原理示意图；
附图2为本发明的使用状态示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明是为了限制因变阻抗变压器阻抗变换而引起的过电压，同时为了解决现有干式空心电抗器过电压保护装置过电压保护效果差的问题，采用了一种组合式的过电压保护装置来限制电抗器的过电压。该装置中电阻R先与电容C1串联，组成一个阻容吸收装置，吸收一定的过电压，整个串联支路再与空心电抗器L1并联；为进一步降低过电压的幅值与陡度，电容C1两端并联避雷器MOV，避雷器MOV良好的非线性特性能有效的限制电力系统过电压。
使用时将本发明装置安装于变阻抗变压器高压侧绕组与高压侧中性点之间，用于限制限流电抗器L1投切过引起的过电压。其中快速开关K能在系统检测到短路电流时开断，电容器C1的容量为2nF-80nF，金属氧化物避雷器的MOV的伏安特性曲线能与阻容吸收装置较好的匹配。
本发明的使用方法和工作原理是：
正常运行情况下，快速开关K处于闭合状态，限流电抗器L1以及过电压保护装置不起作用；当系统检测到短路电流时，快速开关K动作，限流电抗器L1投入系统进行限流。电流的突变会在电抗器L1两端产生一定的过电压，快速开关K开断后，电抗器L1和阻容吸收装置构成振荡回路，回路满足方程：
其中，
L表示电抗器的电感；
C表示电容元件的电容；
i表示回路电流；
R表示电阻元件的电阻。
求解方程，可得特征根p为：
因此，电流i为：
其中，
一般情况下R不大，这时放电为振荡过程。特征根p1和p2是一对共轭复数，令
则
于是有
p1＝-δ+jω；p2＝-δ-jω
令
可求得
p1＝-ω0e-jβ，p2＝-ω0ejβ
这样，电流i为
电抗器上电压为：
由上式可知，电抗器L1上产生的过电压大小与断路器截流值成正比，与吸收电容1/2次方成反比，通过对吸收电容C11大小的设定，可以降低过电压的幅值。
当保护装置吸收电容C11上的电压小于避雷器残压时，阻容保护装置直接完成多电抗器过电压的保护；当保护装置吸收电容C11上的电压大于避雷器MOV残压时，避雷器MOV动作，进一步限制过电压；吸收电容C11上的电压又小于避雷器MOV残压时，避雷器MOV退出。
本发明装置针对的电抗器串联在变压器高压侧绕组与高压侧中性点中间，可以使变压器结构紧凑。正常情况下电抗器被并联在其两端的开关短路，电抗器不起作用。故障情况下电抗器投入系统进行限流，电抗器投切过程中产生的过电压由阻容电路和避雷器组合电路来限制。

Claims (2)

1.一种用于变阻抗变压器的过电压保护装置，其特征在于：包括阻容吸收装置，该阻容吸收装置与切换开关(K)和空心电抗器(L1)三者并联，其中阻容吸收装置包括串联在一起的电阻(R)和电容(C1)，并且在该电容(C1)两端并联有避雷器(MOV)。
2.如权利要求1所述的一种用于变阻抗变压器的过电压保护装置，其特征在于：其中电容(C1)的容量为2nF-80nF。
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