CN107210122B - 用于干式变压器的保护的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于三相变压器的瞬态过压保护的系统。两个电涌放电器跨变压器的各绕组串联连接，并且两个电涌放电器的中心点连接电连接到绕组的中间位置。三个另外的电涌放电器在三角形或Y形连接变压器二者之一的情况下从各相电连接到地；和/或在Y形连接变压器的情况下从中性点电连接到地。系统允许所有电涌放电器被封装为集成电涌放电器系统，以使由于内部谐振而在变压器绕组上感应的瞬态过压和高应力最小化。

Description

用于干式变压器的保护的系统

技术领域

本系统致力于一种用于变压器的瞬态过压保护系统，更具体地致力于一种抑制由于内部谐振而引起的变压器绕组上的过压的、用于三相三角形或Y形连接变压器的过压保护系统。

背景技术

干式变压器常用于中压电力系统，并且真空式断路器经常用于与干式变压器的连接中。真空断路器在特定情况期间在用于操作变压器时可能引起过压情况。这些过压在未安装瞬态过压保护时可能引起变压器绝缘故障。常见的瞬态过压保护包括电涌放电器和充油式电涌电容器以及缓冲电涌电容器(RC缓冲器)。

使用真空断路器的一个问题是可能感应被感应的瞬态过压。在真空断路器用以引起多个再点火的相位角附接到系统的感性负载断开时特别是这种情况。在变压器涌入电流期间或在变压器次级侧上的短路期间的断开是不常想到的“感性负载”的其他示例。即使电涌放电器可以用于在安装时限制瞬态电压幅度，但可能由于内部谐振而在变压器绕组内部达到高应力。

另外，现在使用干式变压器以便避免与通常用于传统中压系统中的充油式变压器关联的问题。充油式变压器呈现干式变压器不呈现的独特问题(例如，油的可能泄露产生环境问题以及油可能着火的可能性)，使得今天常优选防爆变压器。因此，当使用干式变压器时，也当然高度不期望使用呈现关于充油式变压器讨论的相同或类似问题的充油式电涌电容器，虽然与充油式变压器相比对于充油式电涌电容器油量更少。

美国专利第4604673号专利(‘673专利)公开了一种包括用于保护免于外部雷击的电涌保护设备的分布式变压器。例如，‘673专利描述了一种装配有压敏电阻栈的充油式变压器，该压敏电阻栈被安装在油罐内且连接在绕组的中点与绕组的两端之间。然而，‘673专利未能公开或示教一种能够保护免于在干式三相变压器内部发展的内部谐振的保护系统。相反，‘673专利致力于保护充油式单相架空(杆装式)配电免于外部雷击。同样，‘673专利中所公开的单相系统无法适于三相三角形连接变压器中。然而，因为‘673专利中示教的系统不是使用充油式变压器的单相系统，所以这不是‘673专利中示教的系统的问题。

发明内容

那么，需要的是一种用于与干式三相三角形或Y形连接变压器一起使用的瞬态过压保护系统。

进一步期望提供一种保护免于由于用于供给所附感性负载能量和使变压器与所附感性负载断开的真空断路器操作而引起的感应瞬态过压的过压保护系统。

更进一步期望提供一种负责变压器涌入电流的中断和变压器次级侧上的短路的过压保护系统。

再进一步期望提供一种保护免于由于三相变压器中的内部谐振而引起的感应瞬态过压的过压保护系统。

因此，提供一种用于与干式变压器一起使用的保护设备的新配置。跨变压器的绕组连接的电涌放电器被分成多个电涌放电器(例如，两个或更多个)，使得除了绕组端子处的连接之外还存在处于沿着绕组的一个或更多个位置处的连接。一个示例是跨变压器的绕组连接的电涌放电器被分成两个，使得存在处于绕组中间位置处的连接。术语“中间”位置被定义为沿着具有长度(L)的绕组的距离位于从四分之一L(L/4)至四分之三L(3L/4)的任何地方的可变位置。

应理解，电涌放电器到绕组中间位置的连接将有效地缓冲绕组的主谐振，并且防止由于例如内部谐振而产生的过压。

另外，尽管‘673专利致力于一种用于使免于雷电脉冲应力(其为单脉冲应力)的保护的系统，但本发明致力于一种保护变压器免于引起重复脉冲(该重复脉冲可能引起内部谐振的放大)的多断路器再点火的系统。电涌放电器到绕组中间位置的连接将起缓冲任意这种谐振的作用。

因此，用于三相三角形或Y形连接变压器的瞬态过压保护系统被提供为至少两个串联连接的电涌放电器跨变压器绕组中的每一个连接。还预期的是两个串联连接的电涌放电器的中心点连接可以电连接到对应变压器绕组的中间位置。

系统对于三角形连接的三相变压器的总共六个电涌放电器包括三组(每一组用于一个绕组)两个串联连接的电涌放电器。预期的是各组两个串联连接的电涌放电器可以被提供在具有三个端子的单个壳体中。第一端子对应于第一电涌放电器的一端；第二端子对应于第二电涌放电器的一端；并且第三端子对应于两个串联连接的电涌放电器的中心点连接。

更进一步预期的是三组电涌放电器可以各机械固定到板，以便安装过压保护系统。在其他配置中，三组电涌放电器除了可以机械固定到板之外，还可以电耦合到板。另外，在另一个实施例中，三组电涌放电器可以被包含在整体壳体结构中。

各组电涌放电器还可以被提供有至少一个放电器分接头，该至少一个放电器分接头可以对应于两个串联连接的电涌放电器的中心点连接。放电器分接头可以提供电涌放电器的电连接和机械固定这两者，并且可以包括例如金属板。

更进一步预期的是各组电涌放电器的各壳体还可以包括用于过压保护系统的机械固定的部件。

根据一个方面，提供了一种用于三相变压器的瞬态过压保护的系统，该变压器包括第一、第二以及第三绕组，该系统包括：具有第一壳体的第一电涌放电器，所述第一电涌放电器与第一绕组并联电连接；具有第二壳体的第二电涌放电器，该第二电涌放电器与第二绕组并联电连接；具有第三壳体的第三电涌放电器，该第三电涌放电器与第三绕组并联电连接；以及板，第一、第二以及第三壳体被固定在该板上。

根据一个实施例，第一、第二以及第三电涌放电器中的每一个具有中点，使得第一、第二以及第三电涌放电器各被分成多组两个串联连接的电涌放电器，并且各组电涌放电器的中点分别电连接到第一绕组、第二绕组以及第三绕组的中间位置。

根据一个实施例，第一、第二以及第三绕组中的每一个具有第一端和第二端，并且从第一端到第二端的距离为长度(L)，其中，第一、第二以及第三绕组的中间位置位于从L/4至3(L/4)的范围内。

根据一个实施例，第一、第二以及第三壳体各包括第一、第二以及第三端子，该第一、第二以及第三端子分别对应于电涌放电器中的每一个的第一端、中间位置以及第二端。

根据一个实施例，第一、第二以及第三壳体各包括对应于第二端子的至少一个放电器分接头。

根据一个实施例，至少一个放电器分接头提供电连接和机械固定这两者。

根据一个实施例，至少一个放电器分接头包括金属板。

一个实施例还包括：第四电涌放电器，该第四电涌放电器在第一端处连接到第一电涌放电器的第二端；第五电涌放电器，该第五电涌放电器在第一端处电连接到第二电涌放电器的第二端；以及第六电涌放电器，该第六电涌放电器在第一端处电连接到第三电涌放电器的第二端处，其中，第四、第五以及第六电涌放电器的第二端各电连接到地。

根据一个实施例，第四电涌放电器被定位在第一壳体中；第五电涌放电器被定位在第二壳体中；并且第六电涌放电器被定位在第三壳体中。

根据一个实施例，第四、第五以及第六电涌放电器的第二端各电连接到板。

一个实施例还包括：第一电容器，该第一电容器与第四电涌放电器并联电连接；第二电容器，该第二电容器与第五电涌放电器并联电连接；以及第三电容器，该第三电容器与第六电涌放电器并联电连接。

根据一个实施例，第一、第二以及第三电容器包括干式电容器。

根据一个实施例，第一、第二以及第三电涌保护器被包含在单个整体外壳内。

根据一个实施例，变压器包括干式变压器。

根据一个实施例，变压器从由三角形连接变压器或Y形连接变压器构成的组选择。

对于本申请，以下术语和定义应应用：

如这里所用的术语“网络”包括所有种类的网络和互联网络这两者，包括因特网，并且不限于任何特定网络或互联网络。

术语“第一”和“第二”用于区分一个元件、组、数据、对象或事物与另一个，并且不用于指定相对位置或时间安排。

如这里所用的术语“耦合”、“耦合到”、“与……耦合”、“连接”、“连接到”以及“与……连接”各意指构成以下内容中的一个或更多个的两个或更多个设备、装置、文件、程序、应用、介质、组件、网络、系统、子系统和/或部件之间的关系：(a)连接，不管是直接的还是借助一个或更多个其他设备、装置、文件、程序、应用、介质、部件、网络、系统、子系统或部件；(b)通信关系，不管是直接的还是借助一个或更多个其他设备、装置、文件、程序、应用、介质、组件、网络、系统、子系统或部件；和/或(c)功能关系，在该功能关系中，任意一个或更多个设备、装置、文件、程序、应用、介质、组件、网络、系统、子系统或部件的操作整体或部分上取决于其任意一个或更多个其他设备、装置、文件、程序、应用、介质、组件、网络、系统、子系统或部件的操作。

如这里所用的术语“处理”意指动作或一系列动作，该动作包括例如但不限于连续或非连续的、同步或非同步的数据的路由、数据的修改、数据的格式化和/或转换、数据的标记或注释、数据的测量、比较和/或浏览，并且可以或可以不包括程序。

在一个有利实施例中，提供了一种用于三相变压器的瞬态过压保护的系统，变压器包括第一、第二以及第三绕组，该第一、第二以及第三绕组可以包括例如高压绕组。系统包括具有第一和第二端的第一电涌放电器和具有第一和第二端的第二电涌放电器。该系统被提供为使得第一电涌放电器的第一端电连接到第一绕组的第一端，并且第一电涌放电器的第二端电连接到第一绕组的中间位置。该系统还被提供为使得第二电涌放电器的第一端电连接到第一绕组的第二端，并且第二电涌放电器的第二端电连接到第一绕组的中间位置。该系统还包括具有第一和第二端的第三电涌放电器和具有第一和第二端的第四电涌放电器。该系统被提供为使得第三电涌放电器的第一端电连接到第二绕组的第一端，并且第三电涌放电器的第二端电连接到第二绕组的中间位置。该系统更进一步地被提供为使得第四电涌放电器的第一端电连接到第二绕组的第二端，并且第四电涌放电器的第二端电连接到第二绕组的中间位置。该系统更进一步地包括具有第一和第二端的第五电涌放电器和具有第一和第二端的第六电涌放电器。该系统被提供为使得第五电涌放电器的第一端电连接到第三绕组的第一端，并且第五电涌放电器的第二端电连接到第三绕组的中间位置。最后，该系统被提供为使得第六电涌放电器的第一端电连接到第三绕组的第二端，并且第六电涌放电器的第二端电连接到第三绕组的中间位置。

本发明及其特定特征的其他目的和优点将从以下附图和所附具体实施方式的考虑变得更清楚。

附图说明

图1和图2是现有技术中配置的示意图。

图3是本发明的有利实施例的示意图。

图4是本发明的另一个有利实施例的示意图。

图5是根据图3的示意图。

图6是根据图5的示意图。

图7A是可以用于图5中的集成电涌放电器系统的立体图。

图7B是根据图7A的集成电涌放电器系统的示意图。

图7C是根据图5的三角形配置中的集成电涌放电器系统的示意图。

图7D是根据图10的Y形配置中的集成电涌放电器系统的示意图。

图7E是根据图10的Y形配置中的集成电涌放电器系统的示意图。

图7F是根据图10的Y形配置中的集成电涌放电器系统的示意图。

图8A是根据图7A的电涌放电器的图。

图8B是根据图8A的电涌放电器的图。

图8C是根据图8A的电涌放电器的图。

图9A是根据图5和图10的用于过压保护的系统的图。

图9B是根据图5和图10的用于过压保护的系统的图。

图9C是根据图5和图10的用于过压保护的系统的图。

图9D是根据图9C的用于过压保护的系统的顶视图的图。

图10是根据图3的示意图。

图11是根据图10的示意图。

图12A是可以用于图3中的集成电涌放电器系统的立体图。

图12B是根据图12A且包括到地的电涌保护器的示意图。

具体实施方式

现在参照附图，在附图中，同样的附图标记贯穿附图指定对应的结构。

图1和图2各描绘了根据现有技术的已知电涌放电器系统30，其中，具有三个绕组10、12、14的三相三角形连接变压器(图1)被提供有各从各自相中的一个电连接到地的电涌放电器16、18、20。替代地，图2描绘了具有三个绕组10、12、14的三相Y形连接变压器被提供有各从各自相中的一个连接到地的电涌放电器16、18、20。

虽然图1和图2中显示的配置为变压器提供一些保护，但这些配置不消除所感应的瞬态过压，该瞬态过压可能由于例如为了供给感性负载能量或断开感性负载或在变压器涌入电流期间或变压器次级侧上的短路期间断开而使用真空断路器而引起。同样，虽然图1和图2的结构提供一些电涌保护，但它们不消除可能在变压器绕组内部由于变压器绕组的内部谐振而达到的高应力。

图3表示本发明的一个有利实施例，其中，图示了三个初级绕组102、104、106。在该实施例中，一组串联连接的电涌放电器120、122与绕组102并联连接；一组串联连接的电涌放电器128、130与绕组104并联连接；并且一组串联连接的电涌放电器134、136与绕组106并联连接。

串联连接的电涌放电器120、122的中心点124也电连接到绕组102的中间位置。电涌放电器120、122到绕组102中点的连接将起缓冲绕组的主谐振的作用，并且防止由于例如内部谐振而引起的过压。

电涌放电器128、130与绕组104并联连接，并且具有电连接到绕组104中间位置的中心点132。同样，电涌放电器134、136与绕组106并联连接，并且具有电连接到绕组106中间位置的中心点138。

应注意，因为该配置可用于不同配置(包括例如，三角形连接配置、Y形连接配置等)，所以图3中既未描绘相连接，也未描绘绕组连接。

图4是类似于关于图3显示的实施例的、本发明的又一个实施例，然而，多于两个电涌放电器连接到各绕组。在该示例中，四个电涌放电器120、121、122、123(还可以被表示为电涌放电器1-1、1-2、2-1、2-2)与彼此串联连接。本领域技术人员将理解，来自图3的单个电涌保护器120可以被分割为起如图4所示的两个电涌放电器的作用。因此，虽然图4中描绘且关于图4描述了四个电涌放电器，但这不排除电涌放电器120、121包括被分割为起两个单独电涌放电器作用的单个电涌放电器。关于与各种绕组并联连接的其他电涌保护器同样如此。

另外，电涌放电器120、121之间的连接点电连接到绕组102的位置125，并且电涌放电器122、123之间的连接点电连接到绕组102的位置127。

四个另外电涌放电器128、129、130、131(还可以被表示为电涌放电器3-1、3-2、4-1、4-2)被描绘为与彼此串联连接。另外，电涌放电器128、129之间的连接点电连接到绕组104的位置133，并且电涌放电器130、131之间的连接点电连接到绕组104的位置135。最后，四个另外电涌放电器134、135、136、137(还可以被表示为电涌放电器5-1、5-2、6-1、6-2)被描绘为与彼此串联连接。另外，电涌放电器134、135之间的连接点电连接到绕组106的位置139，并且电涌放电器136、137之间的连接点电连接到绕组106的位置141。虽然已经选择特定数量的电涌放电器来图示本发明，但应注意，还可以根据期望使用不同数量(例如，更大数量或更小数量)的电涌放电器。

再次，因为该配置可用于不同配置(包括例如，三角形连接配置、Y形连接配置等)，所以图4中未描绘相或绕组连接。

现在转到图5，描绘了瞬态过压保护系统100。在该配置中，显示了包括三个初级绕组102、104、106的干式三相三角形连接变压器。图5中还显示的是断路器结构108、110、112，该断路器结构分别连接到三相变压器的各相。在一个实施例中，断路器结构可以包括真空断路器，真空断路器受电力系统控制器(未显示)控制且经由网络连接来连接。

图5中还描绘的是电涌放电器114、116、118，这些电涌放电器在一端处连接到三相变压器的各相中的每一个，并且在第二端处各连接到地。

根据本发明，一组串联连接的电涌放电器120、122在相A与相B之间与绕组102并联连接。串联连接的电涌放电器120、122的中心点124也电连接到绕组102的中间位置。

串联连接的电涌放电器120、122的中心点124在图5中被图示为连接到绕组102的中点。然而，应注意，中心点124可以连接到绕组102的中间位置126。例如，中间位置126被图示为沿着绕组102的长度延伸的虚线方括号。将理解，中间位置126不限于仅为绕组102的确切中点，而是可以包括从绕组102长度大约1/4至大约3/4的任何地方的范围。本领域技术人员还将理解，电涌放电器120、122的尺寸可以基于沿着绕组102的长度的中间位置的定位来选择。在一个实施例中，电涌放电器120、122可以被提供有允许所选中间位置的不同配置的多个分接头。例如，多个分接头可以等距离提供，诸如2个分接头(1/3&2/3)或3个分接头(1/4、1/2&3/4)。替代地，分接头可以非等距离提供，诸如2个分接头(1/2、3/4)或3个分接头(1/3、1/2&3/4)等。

图5中还显示了电涌放电器128、130，该电涌放电器与绕组104并联连接，并且具有电连接到绕组104中间位置的中心点132。同样，电涌放电器134、136与绕组106并联连接，并且具有以在上面之前关于绕组102描述的方式电连接到绕组106中间位置的中心点138。

图6是与图5中显示的系统类似的系统100的示意图，但系统100还包括电容器140、142、144(这些电容器可以是干式电容器)的添加，这些电容器中的每个分别跨电涌放电器114、116、118并联连接。以该方式，电容器140、142、144从三个相中的每一个的一个连接到地，这提供变压器针对多个断路器再点火的有效保护。该保护在断路器结构108、110、112如之前描述的包括真空断路器且与附接到系统的感性负载来断开时变得特别重要。另外，本领域技术人员将理解，电容器140、142可以包括纯电容器或缓冲电容器二者之一，缓冲电容器包括与各电容器串联连接的电阻器(所谓的RC缓冲器)。

图7A是瞬态过压保护系统100中的集成电涌放电器系统200的图。这里，九个电涌放电器114、116、118、120、122、128、130、134、136被不同地分成三组。各组串联连接的电涌放电器被提供在单个壳体中，其中，电涌放电器116、120、122被定位在壳体141中；电涌放电器118、134、136被定位在壳体143中；并且电涌放电器114、130、128被定位壳体145中。

还描绘的是被定位在各壳体上的多个端子。例如，壳体141被描绘为包括端子146、148、150。在该结构中，端子146对应于可以电连接到相A(例如，如图5中显示)的电涌放电器120的第一端；端子148对应于可以包括中心点124的电涌放电器120、122的第二端；而端子150对应于可以电连接到相B(参见图5)的电涌放电器122的第一端。图9A中描绘了放电器块/壳体的框图，并且该框图图示了集成电涌放电器系统200的一个结构。还应注意，端子150还可以包括连接到相B的电涌放电器116的第一端，而电涌放电器116的第二端172连接到板170，该板随着它电连接到地而包括接地端子。以该方式，可以在壳体141中提供三个电涌放电器。

剩余的壳体143和145在结构上与关于壳体141描述的类似。例如，壳体143包括端子152、154、156。端子152对应于可以电连接到相B(图5)的电涌放电器134的第一端；端子154对应于可以包括中心点138的电涌放电器134、136的第二端；而端子156对应于可以电连接到相C(图5)的电涌放电器136的第一端。还应注意，端子156还可以包括连接到相C的电涌放电器118的第一端，而电涌放电器118的第二端连接到板170，该板电连接到地。同样，壳体145包括端子158、160、162。在该结构中，端子158对应于可以电连接到相C(图5)的电涌放电器130的第一端；端子160对应于可以包括中心点132的电涌放电器130、128的第二端；而端子162对应于可以电连接到相A(图5)的电涌放电器128的第一端。端子162还可以包括连接到相A的电涌放电器114的第一端，而电涌放电器114的第二端连接到板170，该板电连接到地。

壳体141、143、145大体被伸长，其中，端子146、152、158被分别定位在壳体141、143、145的第一端164、166、168处。图7A中还描绘了板170，该板在该实施例中被成形为伸长杆，并且壳体141、143、145的第二端172、174、176分别被机械且电固定到该板。地分接头178被提供在板170中，使得地连接可以快速且容易地电连接到板170，以如之前讨论的为电涌放电器114、116、118提供接地连接。

图5和图6中描绘的配置提供一些不同的优点，这些不同的优点包括但不限于：短电连接和低阻抗使得能够进行免于过压的高时间导数的保护以及增加的保护距离和保护等级导致更低过压。

此外，应理解，关于图5和图6的三角形连接配置描述关于图7A描述的互连。然而，集成电涌放电器系统200同样适用于三角形连接变压器的其他相序，并且适用于如将关于图10和图11描述的Y形连接配置。

图7B是对应于图7A中所示的集成电涌放电器系统200的示意图。因为已经关于图7A描述互连，所以这里将不再描述它们。

图7C、图7D、图7E以及图7F是根据图7B的示意图，但显示了如由互连各种线圈的虚线指示的、用于三角形连接变压器(图7C)或用于Y形连接变压器(图7D、图7E&图7F)的互连。如可以从附图看到的，集成电涌放电器系统200可与不同的变压器配置一起使用。在图7D中，沿着下端子150、156、162提供Y形连接点，其中，可替代地，在图7E中，沿着顶部端子146、152、158提供Y形连接点。更进一步地，在图7F中，沿着底部端子172、174、176提供Y形连接，并且在上端子148、154、160处接入相。如图7C至图7F所示，存在可以根据期望互连的许多不同配置，并且因为本领域技术人员可以想到可以与本发明一起使用的许多不同配置，所以之前示例不意指穷尽所有可能的配置。

现在转到图8A至图8C，图8A描绘了堆叠形成电涌放电器120的各种金属氧化物块(被标记为“MO”)。应注意，虽然关于图8A讨论了壳体140，但描述还适用于壳体142、144。同样，堆叠金属氧化物块以形成电涌放电器122；并且堆叠金属氧化物块以形成电涌放电器116。

分接头148、150在所指示位置处提供到金属氧化物块的电连接，并且分别对应于端子148、150。图8B和图8C分别是分接头148、150的剖面图。图8B指示分接头148延伸完全穿过形成分接头148的金属板；而图8C指示分接头150延伸仅部分穿过形成分接头150的金属板。以该方式，分接头148不仅可以用于到中间位置126的电连接，还提供到绕组102的机械固定。

图8B和图8C中还描绘了径向包围MO块的绝缘层180，但具有在成型绝缘层180后接入金属间隔件的开口。预期的是延伸穿过电涌放电器的分接头148可以用于在包括例如中间分接头的绕组上的分接头位置处直接连接到变压器。

另外，固定分接头和仅连接分接头的方位可以不同，以允许最短的连接引线可行，这提高过压保护。

更进一步预期的是，可以使用一个或若干分接间隔件，并且取决于所需要的保护，分接头之间的电压不必相同。同样，可以使用用于电连接的各种部件，包括插入、(摩擦)焊接、铆接、(例如借助绝缘进行的)连接的“射入”、成型处理之后车螺纹的应用、成型之后借助间隔件钻孔以形成分接头等)。

MO块还可以取决于所需的保护等级和能量处理需要来选择。作为一个示例，高场MO块的使用即使在与更高系统电压一起使用时也提供紧凑的放电器配置。

现在转到图9A至图9D，图示了各种配置的多端子电涌放电器(例如，3个或4个端子)。这些电涌放电器可以被直接组装或固定在变压器的线圈、磁轭、框架、壳体或绕组上。例如，图9A中所示的系统基本上对应于图7中描绘的实施例，而图9B中的系统对应于不同的实施例，在该实施例中，代替将电涌放电器114、116、118的第二端连接到安装板，第二端可以经由电缆连接来连接。以该方式，独立壳体140、142、144可以各独立机械和电连接/固定到变压器绕组。

图9C和图9D显示了又一个实施例，在该实施例中，代替具有独立的壳体，电涌放电器被定位在整体的结构中(图9D显示了图9C的顶视图)。该实施例提供单个紧凑设备，并且可以或可以不具有用于连接到地的集成安装板。

图10描绘了瞬态过压保护系统100的另一个配置。在该配置中，显示了包括三个初级绕组102、104、106的干式三相Y形连接变压器。还显示了分别连接到如由虚线指示的三相变压器的各相的断路器配置108、110、112。如之前陈述的，断路器结构可以包括真空断路器，该真空断路器受电力系统控制器(未显示)控制且经由网络连接来连接。

电涌放电器114、116、118被显示为在一端处连接到三相变压器的各相中的每一个，并且在第二端处各连接到地。图10中还显示了用于Y形连接配置且从中性点电连接到地的电涌放电器115。

一组串联连接的电涌放电器120、122与彼此串联连接，并且跨相A与中性点连接之间的绕组102连接。串联连接的电涌放电器120、122的中心点124还电连接到绕组102的中间位置。

串联连接的电涌放电器120、122的中心点124被显示为连接到绕组102的中点。如之前陈述的，中心点124可以连接到绕组102的中间位置126。中间位置126被图示为沿着绕组102的长度延伸的虚线方括号。将理解，中间位置126不限于仅为绕组的确切中点102，而是可以包括从绕组102长度大约1/4至大约3/4的任何地方的范围。本领域技术人员还将理解，电涌放电器120、122的尺寸可以基于沿着绕组102的长度的中间位置的定位来选择。在一个实施例中，电涌放电器120、122可以被提供有允许所选中间位置的不同配置的多个分接头。例如，多个分接头可以等距离提供，诸如2个分接头(1/3&2/3)或3个分接头(1/4、1/2&3/4)。替代地，分接头可以非等距离提供，诸如2个分接头(1/2、3/4)或3个分接头(1/3、1/2&3/4)等。

电涌放电器128、130如图10中显示的跨绕组104连接，并且具有电连接到绕组104中间位置的中心点132。同样，电涌放电器134,136如指示的跨绕组106连接，并且具有以之前在上面关于绕组102描述的方式电连接到绕组106中间位置的中心点138。

现在转到图11，结构类似于图10，然而，已经向结构添加电容器140、142、144。

电容器140、142、144(可以为干式电容器)可以分别各跨电涌放电器114、116、118并联连接。以该方式，电容器140、142、144从三个相中的每一个的一个连接到地，这提供变压器针对多个断路器再点火的有效保护。该保护在断路器结构108、110、112包括真空断路器且如之前描述与附接到系统的感性负载来断开时变得特别重要。

虽然已经在附图(三角形连接的图5和图6；Y形连接的图10和图11)中描绘了用于电涌保护器的各种配置和绕组配置，但可以设想的是本发明概念可以与许多不同的配置一起使用。

现在参照图12A和图12B，连同对应的示意图(图12B)一起呈现了(图12A)瞬态过压保护系统100中的集成电涌放电器系统300的说明。集成电涌放电器系统300除了不是各壳体141、143、145包括三个电涌放电器之外与集成电涌放电器系统200类似，壳体141、143、145各包括两个电涌放电器。另一个电涌放电器115连接在Y点连接与地之间。

虽然已经参照零件、特征等的特定结构描述了本发明，但它们不旨在穷尽特征的所有可能结构，并且本领域技术人员实际上将可确定许多其他修改例和变型例。

Claims (38)

1.一种用于三相变压器的瞬态过压保护的系统，所述系统包括：

干式变压器，包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述第一绕组、所述第二绕组和所述第三绕组中的每个绕组都具有绕组端子；

多个电涌放电器，被分为第一组、第二组和第三组，所述第一组电涌放电器连接在所述第一绕组两端，所述第二组电涌放电器连接在所述第二绕组两端，所述第三组电涌放电器连接在所述第三绕组两端；

所述第一组电涌放电器的每个电涌放电器连接到沿所述第一绕组的至少一个中间位置，所述第一绕组的绕组端子连接到所述第一组电涌放电器的不同电涌放电器；

所述第二组电涌放电器的每个电涌放电器连接到沿所述第二绕组的至少一个中间位置，所述第二绕组的绕组端子连接到所述第二组电涌放电器的不同电涌放电器；以及

所述第三组电涌放电器的每个电涌放电器连接到沿所述第三绕组的至少一个中间位置，所述第三绕组的绕组端子连接到所述第三组电涌放电器的不同电涌放电器，

其中所述多个电涌放电器被设置在所述干式变压器的外部。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一绕组、所述第二绕组以及所述第三绕组以三角形连接配置或Y形连接配置中的一种配置互连。

3.根据权利要求2所述的系统，还包括：

三个电涌放电器，每个电涌放电器具有第一端和第二端；

所述第一端分别电连接到所述第一绕组、所述第二绕组和所述第三绕组的起始绕组端子或末端绕组端子；

所述第二端电连接到地。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括耦合到所述干式变压器的各相的断路器。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述断路器包括真空断路器。

6.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一组电涌放电器被定位在第一壳体中，所述第二组电涌放电器被定位在第二壳体中，并且所述第三组电涌放电器被定位在第三壳体中。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一壳体、所述第二壳体以及所述第三壳体中的每一个包括第一端和第二端，并且所述第一壳体、所述第二壳体以及所述第三壳体中的每一个的所述第二端机械连接到板。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一组电涌放电器包括第一电涌放电器和第二电涌放电器，所述第二组电涌放电器包括第三电涌放电器和第四电涌放电器，所述第三组电涌放电器包括第五电涌放电器和第六电涌放电器；并且其中所述第一壳体包括至少三个端子，第一端子对应于所述第一电涌放电器的第一端，第二端子对应于所述第一电涌放电器和所述第二电涌放电器的第二端，并且第三端子对应于所述第二电涌放电器的第一端。

9.根据权利要求8所述的系统，所述三个电涌放电器包括第七电涌放电器、第八电涌放电器以及第九电涌放电器，所述第七电涌放电器被定位在所述第一壳体中，并且所述第一壳体还包括第四端子，其中所述第三端子对应于所述第七电涌放电器的第一端，并且所述第四端子对应于所述第七电涌放电器的第二端。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第二壳体包括至少三个端子，所述第二壳体的第一端子对应于所述第三电涌放电器的第一端，所述第二壳体的第二端子对应于所述第三电涌放电器和所述第四电涌放电器的第二端，并且所述第二壳体的第三端子对应于所述第四电涌放电器的第一端。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第八电涌放电器被定位在所述第二壳体中，并且所述第二壳体还包括第四端子，其中所述第二壳体的所述第三端子对应于所述第八电涌放电器的第一端，并且所述第二壳体的所述第四端子对应于所述第八电涌放电器的第二端。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第三壳体包括至少三个端子，所述第三壳体的第一端子对应于所述第五电涌放电器的第一端，所述第三壳体的第二端子对应于所述第五电涌放电器和所述第六电涌放电器的第二端，并且所述第三壳体的第三端子对应于所述第六电涌放电器的第一端。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述第九电涌放电器被定位在所述第三壳体中，并且所述第三壳体还包括第四端子，其中所述第三壳体的所述第三端子对应于所述第九电涌放电器的第一端，并且所述第三壳体的所述第四端子对应于所述第九电涌放电器的第二端。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一壳体、所述第二壳体以及所述第三壳体的所述第四端子电连接到板。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述板电连接到地。

16.根据权利要求14所述的系统，其中所述板电连接到所述第一绕组、所述第二绕组以及所述第三绕组的所述末端绕组端子。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一绕组、所述第二绕组以及所述第三绕组中的每一个具有起始绕组端子和末端绕组端子，并且从所述起始绕组端子到所述末端绕组端子的距离为长度L，其中所述第一绕组、所述第二绕组和所述第三绕组的所述中间位置位于从L/4至3(L/4)的范围内。

18.一种用于三相、三角形连接干式变压器的瞬态过压保护的系统，所述变压器包括第一绕组、第二绕组以及第三绕组，所述系统包括：

第一电涌放电器，具有第一端和第二端；

第二电涌放电器，具有第一端和第二端；

所述第一电涌放电器的所述第一端电连接到所述第一绕组的第一端，并且所述第一电涌放电器的所述第二端电连接到所述第一绕组的中间位置；

所述第二电涌放电器的所述第一端电连接到所述第一绕组的第二端，并且所述第二电涌放电器的所述第二端电连接到所述第一绕组的所述中间位置；

第三电涌放电器，具有第一端和第二端；

第四电涌放电器，具有第一端和第二端；

所述第三电涌放电器的所述第一端电连接到所述第二绕组的第一端，并且所述第三电涌放电器的所述第二端电连接到所述第二绕组的中间位置；

所述第四电涌放电器的所述第一端电连接到所述第二绕组的第二端，并且所述第四电涌放电器的所述第二端电连接到所述第二绕组的所述中间位置；

第五电涌放电器，具有第一端和第二端；以及

第六电涌放电器，具有第一端和第二端；

所述第五电涌放电器的所述第一端电连接到所述第三绕组的第一端，并且所述第五电涌放电器的所述第二端电连接到所述第三绕组的中间位置；

所述第六电涌放电器的所述第一端电连接到所述第三绕组的第二端，并且所述第六电涌放电器的所述第二端电连接到所述第三绕组的所述中间位置；

第七电涌放电器，在第一端处电连接到所述第一绕组与所述第二绕组之间的连接点；

第八电涌放电器，在第一端处电连接到所述第一绕组与所述第三绕组之间的连接点；

第九电涌放电器，在第一端处电连接到所述第二绕组与所述第三绕组之间的连接点；

所述第七电涌放电器、所述第八电涌放电器以及所述第九电涌放电器的第二端各自电连接到地；

第一电容器，与所述第七电涌放电器并联电连接；

第二电容器，与所述第八电涌放电器并联电连接；以及

第三电容器，与所述第九电涌放电器并联电连接，

其中所有电涌放电器被设置在所述干式变压器的外部。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述第一电容器、所述第二电容器以及所述第三电容器包括干式电容器。

20.一种用于三相、三角形连接干式变压器的瞬态过压保护的系统，所述变压器包括第一绕组、第二绕组以及第三绕组，所述系统包括：

第一电涌放电器，具有第一端和第二端；

第二电涌放电器，具有第一端和第二端；

所述第一电涌放电器的所述第一端电连接到所述第一绕组的第一端，并且所述第一电涌放电器的所述第二端电连接到所述第一绕组的中间位置；

所述第二电涌放电器的所述第一端电连接到所述第一绕组的第二端，并且所述第二电涌放电器的所述第二端电连接到所述第一绕组的所述中间位置；

第三电涌放电器，具有第一端和第二端；

第四电涌放电器，具有第一端和第二端；

所述第三电涌放电器的所述第一端电连接到所述第二绕组的第一端，并且所述第三电涌放电器的所述第二端电连接到所述第二绕组的中间位置；

所述第四电涌放电器的所述第一端电连接到所述第二绕组的第二端，并且所述第四电涌放电器的所述第二端电连接到所述第二绕组的所述中间位置；

第五电涌放电器，具有第一端和第二端；以及

第六电涌放电器，具有第一端和第二端；

所述第五电涌放电器的所述第一端电连接到所述第三绕组的第一端，并且所述第五电涌放电器的所述第二端电连接到所述第三绕组的中间位置；

所述第六电涌放电器的所述第一端电连接到所述第三绕组的第二端，并且所述第六电涌放电器的所述第二端电连接到所述第三绕组的所述中间位置；

所述第一电涌放电器包括两个串联连接的电涌放电器1-1和1-2；

所述第二电涌放电器包括两个串联连接的电涌放电器2-1和2-2；

所述电涌放电器1-1具有电连接到所述第一绕组的所述第一端的第一端，并且所述电涌放电器1-2具有电连接到所述第一绕组的所述中间位置的第二端；

所述电涌放电器1-1具有第二端，所述第二端电连接到所述电涌放电器1-2的第一端、且电连接到沿着所述第一绕组的在所述第一端与所述中间位置之间的位置；

所述电涌放电器2-2具有电连接到所述第一绕组的所述第二端的第二端，并且所述电涌放电器2-1具有电连接到所述第一绕组的所述中间位置的第一端；

所述电涌放电器2-1具有第二端，所述第二端电连接到所述电涌放电器2-2的第一端、且电连接到沿着所述第一绕组的在所述第二端与所述中间位置之间的位置，

其中所有电涌放电器被设置在所述干式变压器的外部。

21.一种用于三相、Y形连接干式变压器的瞬态过压保护的系统，所述变压器包括第一绕组、第二绕组以及第三绕组，所述系统包括：

第一电涌放电器，具有第一端和第二端；

第二电涌放电器，具有第一端和第二端；

所述第一电涌放电器的所述第一端电连接到所述第一绕组的第一端，并且所述第一电涌放电器的所述第二端电连接到所述第一绕组的中间位置；

所述第二电涌放电器的所述第一端电连接到所述第一绕组的第二端，并且所述第二电涌放电器的所述第二端电连接到所述第一绕组的所述中间位置；

第三电涌放电器，具有第一端和第二端；

第四电涌放电器，具有第一端和第二端；

所述第三电涌放电器的所述第一端电连接到所述第二绕组的第一端，并且所述第三电涌放电器的所述第二端电连接到所述第二绕组的中间位置；

所述第四电涌放电器的所述第一端电连接到所述第二绕组的第二端，并且所述第四电涌放电器的所述第二端电连接到所述第二绕组的所述中间位置；

第五电涌放电器，具有第一端和第二端；以及

第六电涌放电器，具有第一端和第二端；

所述第五电涌放电器的所述第一端电连接到所述第三绕组的第一端，并且所述第五电涌放电器的所述第二端电连接到所述第三绕组的中间位置；

所述第六电涌放电器的所述第一端电连接到所述第三绕组的第二端，并且所述第六电涌放电器的所述第二端电连接到所述第三绕组的所述中间位置；

所述第一电涌放电器包括两个串联连接的电涌放电器1-1和1-2；

所述第二电涌放电器包括两个串联连接的电涌放电器2-1和2-2；

所述电涌放电器1-1具有电连接到所述第一绕组的所述第一端的第一端，并且所述电涌放电器1-2具有电连接到所述第一绕组的所述中间位置的第二端；

所述电涌放电器1-1具有第二端，所述第二端电连接到所述电涌放电器1-2的第一端、且电连接到沿着所述第一绕组的在所述第一端与所述中间位置之间的位置；

所述电涌放电器2-2具有电连接到所述第一绕组的所述第二端的第二端，并且所述电涌放电器2-1具有电连接到所述第一绕组的所述中间位置的第一端；

所述电涌放电器2-1具有第二端，所述第二端电连接到所述电涌放电器2-2的第一端、且电连接到沿着所述第一绕组的在所述第二端与所述中间位置之间的位置，

其中所有电涌放电器被设置在所述干式变压器的外部。

22.根据权利要求21所述的系统，其中，

所述第三电涌放电器包括两个串联连接的电涌放电器3-1和3-2；

所述第四电涌放电器包括两个串联连接的电涌放电器4-1和4-2；

其中电涌放电器3-1具有电连接到所述第二绕组的所述第一端的第一端，并且电涌放电器3-2具有电连接到所述第二绕组的所述中间位置的第二端；

所述电涌放电器3-1具有第二端，所述第二端电连接到电涌放电器3-2的第一端、且电连接到沿着所述第二绕组的在所述第一端与所述中间位置之间的位置；

其中电涌放电器4-2具有电连接到所述第二绕组的所述第二端的第二端，并且电涌放电器4-1具有电连接到所述第二绕组的所述中间位置的第一端；

所述电涌放电器4-1具有第二端，所述第二端电连接到电涌放电器4-2的第一端、且电连接到沿着所述第二绕组的在所述第二端与所述中间位置之间的位置。

23.根据权利要求22所述的系统，其中

所述第五电涌放电器包括两个串联连接的电涌放电器5-1和5-2；

所述第六电涌放电器包括两个串联连接的电涌放电器6-1和6-2；

其中电涌放电器5-1具有电连接到所述第三绕组的所述第一端的第一端，并且电涌放电器5-2具有电连接到所述第三绕组的所述中间位置的第二端；

所述电涌放电器5-1具有第二端，所述第二端电连接到电涌放电器5-2的第一端、且电连接到沿着所述第三绕组的在所述第一端与所述中间位置之间的位置；

其中电涌放电器6-2具有电连接到所述第三绕组的所述第二端的第二端，并且电涌放电器6-1具有电连接到所述第三绕组的所述中间位置的第一端；

所述电涌放电器6-1具有第二端，所述第二端电连接到电涌放电器6-2的第一端、且电连接到沿着所述第三绕组的在所述第二端与所述中间位置之间的位置。

24.一种用于三相变压器的瞬态过压保护的系统，所述系统包括：

干式变压器，包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述第一绕组、所述第二绕组和所述第三绕组中的每个绕组都具有绕组端子；

多个电涌放电器，被分为第一组、第二组和第三组，所述第一组电涌放电器连接在所述第一绕组两端，所述第二组电涌放电器连接在所述第二绕组两端，所述第三组电涌放电器连接在所述第三绕组两端；

所述第一组电涌放电器的每个电涌放电器连接到沿所述第一绕组的至少一个中间位置，所述第一绕组的所述绕组端子连接到所述第一组电涌放电器的不同电涌放电器；

所述第二组电涌放电器的每个电涌放电器连接到沿所述第二绕组的至少一个中间位置，所述第二绕组的所述绕组端子连接到所述第二组电涌放电器的不同电涌放电器；以及

所述第三组电涌放电器的每个电涌放电器连接到沿所述第三绕组的至少一个中间位置，所述第三绕组的所述绕组端子连接到所述第三组电涌放电器的不同电涌放电器；以及

断路器，耦合到所述变压器的每个相；

其中所述多个电涌放电器针对所述断路器的多个再点火而保护所述变压器；

其中每个电涌放电器与沿着相应的第一绕组、第二绕组和第三绕组的至少一个中间位置的连接缓冲所述第一绕组、所述第二绕组和所述第三绕组的内部谐振，

其中所述多个电涌放电器被设置在所述干式变压器的外部。

25.根据权利要求24所述的系统，还包括：第一壳体，包围所述第一组电涌放电器；第二壳体，包围所述第二组电涌放电器；以及第三壳体，包围所述第三组电涌放电器；以及板，所述第一壳体、所述第二壳体和所述第三壳体固定在所述板上。

26.根据权利要求25所述的系统，其中所述第一绕组、所述第二绕组以及所述第三绕组中的每一个具有起始绕组端子和末端绕组端子，并且从所述起始绕组端子到所述末端绕组端子的距离为长度L，其中所述第一绕组、所述第二绕组和所述第三绕组的所述中间位置位于从L/4至3(L/4)的范围内。

27.根据权利要求25所述的系统，其中所述第一壳体、所述第二壳体和所述第三壳体各自包括第一端子、第二端子和第三端子；并且其中对于所述第一壳体、所述第二壳体和所述第三壳体中的每一个，所述第一端子对应于相应的组中的一个电涌放电器的端部，所述第二端子对应于相应的组的中间位置，并且所述第三端子对应于相应的组中的另一电涌放电器的端部。

28.根据权利要求27所述的系统，其中所述第一壳体、所述第二壳体和所述第三壳体各自包括对应于第二端子的至少一个放电器分接头。

29.根据权利要求28所述的系统，其中所述至少一个放电器分接头提供电连接和机械固定两者。

30.根据权利要求28所述的系统，其中所述至少一个放电器分接头包括金属板。

31.根据权利要求25所述的系统，还包括：三个电涌放电器，每个电涌放电器具有第一端和第二端；所述第一端分别电连接到所述第一绕组、所述第二绕组和所述第三绕组的起始绕组端子或末端绕组端子；所述第二端电连接到地。

32.根据权利要求31所述的系统，其中所述三个电涌放电器中的每一个被定位在所述第一壳体、所述第二壳体和所述第三壳体中的一个壳体中。

33.根据权利要求32所述的系统，其中所述三个电涌放电器的所述第二端各自电连接到所述板。

34.根据权利要求31所述的系统，还包括：第一电容器，与所述三个电涌放电器中的第一个电涌放电器并联电连接；第二电容器，与所述三个电涌放电器中的第二个电涌放电器并联电连接；以及第三电容器，与所述三个电涌放电器中的第三个电涌放电器并联电连接。

35.根据权利要求34所述的系统，其中所述第一电容器、所述第二电容器以及所述第三电容器包括干式电容器。

36.根据权利要求24所述的系统，其中所述第一组电涌放电器、所述第二组电涌放电器和所述第三组电涌放电器被包含在单个整体外壳内。

37.根据权利要求24所述的系统，其中所述变压器包括干式变压器。

38.根据权利要求24所述的系统，其中所述变压器是三角形连接变压器或Y形连接变压器中的一种。