CN108599102A - 一种变压器中性点接地保护开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器中性点接地保护开关，包括进线绝缘端子和出线绝缘端子，所述进线绝缘端子与上铜排连接，出线绝缘端子与下铜排连接，上铜排与下铜排分别连接至开关核心组件的上下端，所述开关核心组件包括操作机构、与操作机构连接的驱动组件，与驱动组件连接的真空灭弧室，所述下铜排连接至真空灭弧室的下端；变压器中性点经本开关的进、出线绝缘子与接地导体连接，实现大电流有效接地；通过开关核心组件控制合闸与分闸。

Description

一种变压器中性点接地保护开关

技术领域

本发明涉及高压配电设备领域，尤其涉及一种变压器中性点接地保护开关。

背景技术

我国110kV及以上电压等级的电力系统属于有效接地系统，其中一部分变压器的中性点直接接地，同时为了限制单相接地电流，防止对变电站通讯干扰以及满足继电保护的需求，一部分变压器中性点不接地。而我国现运行的变压器中性点通常采用分级绝缘结构，其特点是中性点的绝缘水平低于三相端部出线电压等级的绝缘水平。在部分变压器中性点接地的电网中，接地短路故障是较为常见的故障，当系统遭受雷击或者发生接地故障，中性点接地的变压器跳开后，电网将会变成不接地系统，电网零序电压升高致使不接地的变压器中性点遭受过电压，对中性点的绝缘构成威胁，因此必须引入保护设备防止故障发生。

目前，市场上现有的变压器中性点保护设备的保护方式主要有间隙保护、设置避雷器、避雷器并联间隙、经小电抗接地等方法。但是目前使用的中性点保护方式都具有不同的缺陷：1)采用间隙单独保护的设备，放电用的水平棒间隙裸露在空气中，容易受湿度、污秽、电腐蚀或化学等因素的影响，保护功能下降或效果不佳，放电分散性大，工频续流较大，灭弧能力较差。2)采用避雷器单独保护的设备，不能防护工频过电压，而且在较高的工频过电压下自身需防护，自身存在故障危险，另外还需定期停电进行预防性试验，维护工作量较大且影响系统可靠性。3)采用间隙与避雷器配合保护，但是电网运行中，受外界或系统的因素影响，系统参数是时刻变化的，增加了当避雷器和并联间隙的配合难度。匹配不当，间隙误击穿，变压器发生跳闸，导致大规模停电，而间隙拒动，则导致避雷器爆炸和设备绝缘损坏，还有可能危机人身安全；而且因隔离开关无灭弧能力，只能在无负荷状态下切换变压器的接地方式。4)采用小电抗器接地方式，需要根据电网对变压器零序阻抗的要求设定每台设备的电抗值，以达到限制单相短路电流的目的。增加了设计的难度，而且当电网对变压器零序阻抗发生变化时，原电抗器成套装置可能就需要换掉，既增大了工作量，又造成资源的浪费。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种可切换接地与不接地两种运行方式、降低了变压器中性点绝缘水平的要求、保护中性点绝缘不受伤害的变压器中性点接地保护开关。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种变压器中性点接地保护开关，包括进线绝缘端子和出线绝缘端子，所述进线绝缘端子与上铜排连接，出线绝缘端子与下铜排连接，上铜排与下铜排分别连接至开关核心组件的上下端，所述开关核心组件包括操作机构、与操作机构连接的驱动组件，与驱动组件连接的真空灭弧室，所述下铜排连接至真空灭弧室的下端。

作为上述方案的进一步改进，驱动组件包括与操作机构连接的转轴，所述转轴通过支撑架安装在固定框架间，转轴上套设有同轴转动的凸轮，所述凸轮上开设有导槽，所述导槽内活动卡置有驱动杆，所述驱动杆连接有弹簧，所述弹簧连接有连杆，所述连杆与上铜排连接。

作为上述方案的进一步改进，所述导槽沿凸轮的凸出侧设置，凸轮的凸出侧一端高一端低。

作为上述方案的进一步改进，所述上铜排、下铜排与驱动组件密封安装在气箱内，所述操作机构固定在气箱外。

作为上述方案的进一步改进，所述气箱内设置有防爆装置。

作为上述方案的进一步改进，所述操作机构的控制回路电性连接有接线端子和低压电气元件，所述接线端子和低压电气元件设置在二次小箱内。

作为上述方案的进一步改进，所述二次小箱固定在气箱的下端。

本发明的有益效果：

本发明一种变压器中性点接地保护开关，变压器中性点经本开关的进、出线绝缘子与接地导体连接，实现大电流有效接地；通过开关核心组件控制合闸与分闸，合闸时变压器中性点接地运行，当系统发生单相接地故障时，变压器中性点电压不会升高，降低对变压器中性点绝缘水平的要求和设备的生产成本；分闸时变压器中性点接不地运行，当系统发生单相接地故障时，限制单相接地电流，减小对通讯的干扰；通过变压器保护终端，快速切除故障相，非故障相仍可正常运行，减小停电范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得的其他设计方案和附图：

图1为本发明较佳实施例结构示意图；

图2为本发明较佳实施例合闸时开关核心组件的主视图；

图3为本发明较佳实施例分闸时开关核心组件的主视图；

图4为本发明较佳实施例开关核心组件的右视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

参照图1至图4，一种变压器中性点接地保护开关，包括进线绝缘端子101和出线绝缘端子102，所述进线绝缘端子101与上铜排104连接，出线绝缘端子102与下铜排108连接，上铜排104与下铜排108分别连接至开关核心组件的上下端，所述开关核心组件包括操作机构111、与操作机构111连接的驱动组件，与驱动组件连接的真空灭弧室107，所述下铜排108连接至真空灭弧室107的下端。

真空灭弧室107能承受的短路电流裕度较大，即使后期变压器的负载增加，只要对地故障电流不超过本装置的额定值，均可正常工作，无需更换，真空灭弧室107选用环氧玻纤板制成，通过镂空、组合镶嵌等结构固定，同时满足了爬电距离要求。真空灭弧室107为开断/关合元件，利用其良好的开断和关合能力，来开断/关合变压器接地回路中故障电流。开关核心组件传递操作机构111的输出力给107真空灭弧室，实现关合和开断电流的功能。

驱动组件包括与操作机构连接的转轴112，所述转轴112通过支撑架113安装在固定框架106间，转轴112上套设有同轴转动的凸轮114，所述凸轮114上开设有导槽115，所述导槽115沿凸轮114的凸出侧设置，凸轮114的凸出侧一端高一端低。

所述导槽115内活动卡置有驱动杆116，所述驱动杆116连接有弹簧117，所述弹簧117连接有连杆118，所述连杆118与上铜排104连接。

操作机构可手动或电动储能，运作时带动转动转轴112转动，转轴112带动凸轮114转动，当凸轮114的凸出侧高端运动至下端，使得驱动杆116向下运动，带动弹簧117和连杆118向下，压动上铜排104，使得真空灭弧室107关合，实现合闸。当凸轮114转动至凸出侧低端运动至最下端，驱动杆116向上运动，带动弹簧117和连杆118向上，拉动上铜排104，使得真空灭弧室107断开，实现分闸。

所述上铜排104、下铜排108与驱动组件密封安装在气箱103内，气箱103采用厚不锈钢焊接而成，满足IP67等级，保证内部开关核心不受外界环境的影响，采用空气绝缘，不仅环保，而且不易受外界环境因素的影响，在使用寿命期限内实现免维护，性能更可靠。所述操作机构111固定在气箱103外，所述气箱103内设置有防爆装置109，当设备异常运行导致气箱103内压力骤增超过设计值时，防爆装置109会自动冲开进行定向泄压，以保证人员和设备的安全。

所述操作机构111的控制回路电性连接有接线端子和低压电气元件，所述接线端子和低压电气元件设置在二次小箱110内。所述二次小箱110固定在气箱103的下端，二次小箱110采集相关信号电压、电流，实现自动指示、控制、监测和保护等功能，执行分/合闸操作。

变压器中性点经本开关的进线绝缘端子101、出线绝缘端子102与接地导体连接，实现大电流有效接地。本保护开关的结构可以单独用于变压器中性点接地回路中，无需与其它保护装置配合，避免了因多种装置配合不当带来的变压器误跳闸/拒动等事故的发生。在变压器检修、正常运行或所在系统发生接地故障时，均可根据需要通过远方或就地控制操作机构来切换变压器的中性点接地方式，切换方式灵活。

通过开关核心组件控制合闸与分闸，合闸时变压器中性点接地运行，当系统发生单相接地故障时，变压器中性点电压不会升高，降低对变压器中性点绝缘水平的要求和设备的生产成本；分闸时变压器中性点接不地运行，当系统发生单相接地故障时，限制单相接地电流，减小对通讯的干扰；通过变压器保护终端，快速切除故障相，非故障相仍可正常运行，减小停电范围。

本保护开关还具有重分闸功能，主要用于中性点不接地运行的变压器。系统正常运行时，本开关处于分闸状态，当系统发生单相接地故障时，本装置合闸，关合接地回路中产生的故障电流，将变压器中性点接地，使其接地运行，从而降低对中性点的绝缘水平的要求，可以很好的保护中性点绝缘不受伤害，但由于单相短路电流很大，容易引发变压器的主开关发生跳闸导致停电，故需在短暂的时间间隔后本装置重新分闸，开断接地回路中的故障电流(若有)，若为非永久性接地故障，则重分闸成功，让变压器处于中性点不接地的运行状态，提高系统供电的可靠性；若为永久性接地故障，则再次合闸，变压器主开关动作，切除故障。完美继承了中性点接地系统和不接地系统的优点。

以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种变压器中性点接地保护开关，其特征在于：包括进线绝缘端子(101)和出线绝缘端子(102)，所述进线绝缘端子(101)与上铜排(104)连接，出线绝缘端子(102)与下铜排(108)连接，上铜排(104)与下铜排(108)分别连接至开关核心组件的上下端，所述开关核心组件包括操作机构(111)、与操作机构(111)连接的驱动组件，与驱动组件连接的真空灭弧室(107)，所述下铜排(108)连接至真空灭弧室(107)的下端。

2.根据权利要求1所述的变压器中性点接地保护开关，其特征在于：驱动组件包括与操作机构连接的转轴(112)，所述转轴(112)通过支撑架(113)安装在固定框架(106)间，转轴(112)上套设有同轴转动的凸轮(114)，所述凸轮(114)上开设有导槽(115)，所述导槽(115)内活动卡置有驱动杆(116)，所述驱动杆(116)连接有弹簧(117)，所述弹簧(117)连接有连杆(118)，所述连杆(118)与上铜排(104)连接。

3.根据权利要求2所述的变压器中性点接地保护开关，其特征在于：所述导槽(115)沿凸轮(114)的凸出侧设置，凸轮(114)的凸出侧一端高一端低。

4.根据权利要求1所述的变压器中性点接地保护开关，其特征在于：所述上铜排(104)、下铜排(108)与驱动组件密封安装在气箱(103)内，所述操作机构(111)固定在气箱(103)外。

5.根据权利要求4所述的变压器中性点接地保护开关，其特征在于：所述气箱(103)内设置有防爆装置(109)。

6.根据权利要求4所述的变压器中性点接地保护开关，其特征在于：所述操作机构(111)的控制回路电性连接有接线端子和低压电气元件，所述接线端子和低压电气元件设置在二次小箱(110)内。

7.根据权利要求6所述的变压器中性点接地保护开关，其特征在于：所述二次小箱(110)固定在气箱(103)的下端。