CN111431151A - 一种隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置及方法。输入端连接电网变压器或电压互感器的、拟星型连接的三相绕组的低电位端，输出端接地。装置的变压器为三相形式，原边为星形或三角形连接，副边短路接地。当检测到输出端流过直流或超过限值时，装置的变压器运行并隔离直流，输入的三相交流等效经变压器短路阻抗形成中性点电流并接地；当检测到装置的输入端没有直流电压或低于限值时，输入端和输出端连接，装置的变压器退出运行，装置输入的三相交流形成中性点交流并接地。装置的放电间隙和氧化锌电阻抑制装置故障等产生的过电压。本方法能有效抑制直流偏磁，保障电网变压器和电压互感器的稳定运行。

Description

一种隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置及方法

【技术领域】

本发明属于高电压试验技术领域，涉及一种隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置及方法。

【背景技术】

为了保证电网的安全运行，迫切需要研究抑制电网直流偏磁的措施。

目前主流的抑制直流偏磁的方法是电阻限流法、反向电流注入法、电容隔直法。然而它们在实际工程应用中均存在一定问题。

电阻限流法虽概念明确，相对价格低廉，易于实现。然而这一方法的具体应用时，首先必须考虑到电阻需承受的交直流电压和交流电流，这对所串联的电阻的耐受电压及热容量具有很高的要求；其次，中性点串联电阻改变了系统结构，且无法完全抵消直流从中性点流入，继电保护及自动化装置需重新整定；此外，为满足限流的要求，装设的限流电阻阻值应足够大，但是串联大电阻不能保证系统可靠接地.若在故障时用放电间隙将此电阻旁路.会使系统接地阻抗不连续。

而反向电流注入法由于变电站运行方式的变更往往会引起直流电流方向的偏移，注入的反向电流不可能随时调整因此效果欠佳。目前反向注入电流法仅局限在电流超标的变电站中使用，需要较大功率的电源，接入方式较复杂，不易现场快速的实施。实现反向电流注入法的装置复杂,造价很高,实现难度较大。

电容隔直法可能导致一处电流被隔断，其他处的电流却显著升高，出现电流转移的现象；此外电容隔直法改变了系统的零序阻抗.继电保护、自动化装置和绝缘配合等方面均需重新校核整定，在大电流冲击下还有爆炸危险.其经济性和实用性方面都有所欠缺。

综上所述，目前主流的方案在抑制直流偏磁均有一定的局限性，亟需在综合考虑经济技术指标、电力系统影响最小化、适用范围广等因素的前提下，优化、开发一种新型的抑制直流偏磁的装置。

【发明内容】

本发明的目的在于解决现有技术中.的问题，提供一种隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置及方法，该装置设计合理，易于实现，与传统的方法和装置相比存在许多优势，它对电网变压器或电压互感器的直流偏磁抑制效果有效，装置整体对电力系统的影响小，可靠性高，有很好的实用价值。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置，包括：

中性点接地开关K1，所述中性点接地开关K1的输入端连接接地装置输入端X_A、X_B和X_C，输出端接地；

接地装置输入端X_A、X_B和X_C，所述接地装置输入端X_A、X_B和X_C外接与电网变压器或电压互感器的三相绕组的低电位端，在接地装置内部通过保护电路接地；

直流隔离开关K2，所述直流隔离开关K2的输入端接接地装置的输入端X_A、X_B和X_C，输出端接三相变压器Tr的原边绕组；

三相变压器Tr，所述三相变压器Tr的副边绕组接地。

上述装置的进一步改进在于：

所述三相变压器Tr的原边绕组为星形或三角形连接。

所述原边绕组和副边绕组均为1匝-10000匝。

所述保护电路包括保护间隙F和氧化锌电阻MOR，接地装置的输入端X_A、X_B和X_C分别通过保护间隙F和氧化锌电阻MOR接地。

所述中性点接地开关K1的输入端接电压测量仪器V的输入端，电压测量仪器V的输出端接地；中性点接地开关K1的输出端与电流测量仪器I的输入端相连，电流测量仪器I的输出端接地。

一种隔直的副边短路的变压器形中性点接地方法，包括：

当检测到中性接地点流过直流或该直流超过限值时，变压器运行并隔离直流，原边绕组的三相交流等效经变压器短路阻抗形成中性点电流并接地；

当检测到输入端没有直流电压或该直流电压低于限值时，输入端和输出端连接并接地，变压器退出运行，即输入的三相交流形成中性点电流并接地。

上述方法的进一步改进在于：具体步骤如下：

步骤1：结合现场条件选择变压器，所述变压器为单独的三相变压器或三个单相变压器构成；

步骤2：将变压器的输入端X_A、X_B和X_C与电网变压器或电压互感器的三相绕组的低电位端分别连接，所述电压互感器的三项绕组拟星型连接；变压器的输出端接地；

步骤3：若接地装置不工作、处于检修状态或电压测量仪器V的输入端没有直流电压或该直流电压低于限值时，中性接地点接地开关K1合闸、直流隔离开关K2分闸，接地装置退出运行；

若直流测量仪器I检测到中性接地点有直流或该直流超过限值时，中性接地点接地开关K1分闸、直流隔离开关K2合闸，接地装置运行实现隔离直流。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过控制中性点接地开关K1分闸、直流隔离开关K2控制装置运行与否。当三相型变压器Tr运行时，大地中的直流无法耦合到原边绕组，阻止了直流流入装置输入端连接的电网变压器或电压互感器；同时电网变压器或电压互感器的三相交流流经三相型变压器Tr形成较小的中性点交流电流，等效经三相型变压器Tr的低值(可忽略)短路阻抗到地，产生的电位降很小，该中性点电流可等同于没有该装置时的中性点电流，对电网影响可以忽略。当该装置退出运行时，电网变压器或电压互感器的三相绕组低电位端直接连接、完成星形连接且接地，等同没有该装置时的中性点直接接地。本发明综合考虑经济技术指标，对电力系统影响最小化、适用范围广多个因素，对电网变压器或电压互感器的直流偏磁进行有效抑制，可靠性高，有很好的实用价值。

【附图说明】

图1为本发明原边绕组星形连接方式的电气接线原理图；

图2为本发明原边绕组三角形连接方式的电气接线原理图；

图3为本发明的副边绕组短路接地三相型变压器Tr绕组联结图；(a)为原边绕组星形连接方式，(b)为原边绕组三角形连接；

图4为本发明的副边绕组短路接地三相型变压器Tr简要实际接线图；(a)为原边绕组星形连接方式，(b)为原边绕组三角形连接；

图5为本发明的副边绕组短路接地三相型变压器Tr的等效电路图。

【具体实施方式】

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1和2，本发明隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置，包括中性点接地开关K1、直流隔离开关K2、三相型变压器Tr、电流测量仪器I、电压测量仪器V、保护间隙F、氧化锌电阻MOR。如图1和2所示，三相型变压器Tr的原边绕组为星形或三角形连接，副边绕组短路接地。装置的输入端X_A、X_B和X_C与电网变压器或电压互感器的、拟星型连接的三相绕组的低电位端分别连接，在装置内分布经过保护间隙和氧化锌保护电阻接地，且与中性点接地开关K1和直流隔离开关K2输入端连接，另外经电压测量仪器V接地。中性点接地开关K1输出端与电流测量仪器I输入端连接，电流测量仪器I的输出端接地，即中性点接地开关K1输出端与电流测量仪器I串联到装置的输出端再接地。直流隔离开关K2的输出端与三相型变压器Tr的原边绕组连接。

如图3和4所示，图3为本发明三相型变压器绕组联结图，(a)为原边绕组为星形连接，(b)为三角形连接，原边绕组为1匝-10000匝；副边绕组短路接地，副边绕组为1匝-10000匝。

本发明用于抑制直流偏磁的副边绕组短路接地的三相形变压器的中性点接地装置的接线方法，当检测到中性接地点流过直流或该直流超过限值时，装置内变压器运行并隔离直流，原边绕组的三相交流等效经装置内变压器短路阻抗形成中性点电流并接地；当检测到装置的输入端没有直流电压或该直流电压低于限值时，输入端和输出端连接并接地，装置内的变压器退出运行，即装置输入的三相交流形成中性点电流并接地。

使用本发明三相形变压器的中性点接地装置时，首先根据现场条件选定变压器，随后搭建装置，将变压器原边绕组与需要保护部分连接，副边绕组部分短路接地，最后根据实际情况控制装置运行与否。具体步骤如下：

步骤1：结合现场条件选择变压器装置。三相形变压器可以由单独的三相变压器或三个单相变压器构成；

步骤2：连接接地装置：

变压器的输入端X_A、X_B和X_C与电网变压器或电压互感器的、拟星型连接的三相绕组的低电位端分别连接。接地装置的输出端接地。其余设备按照接线图连接。

步骤3：根据需求控制直流隔离开关：

若接地装置不工作、处于检修状态或电压测量仪器V检测装置输入端没有直流电压或该直流电压低于限值时，控制中性接地点接地开关K1合闸、直流隔离开关K2分闸，装置退出运行减小对电网运行的影响；

若直流测量仪器I检测到中性接地点有直流或该直流超过限值时，控制中性接地点接地开关K1分闸、直流隔离开关K2合闸，装置运行实现隔离直流。

本发明的工作原理：

本发明的输入端X_A、X_B和X_C与电网变压器或电压互感器的、拟星型连接的三相绕组的低电位端分别连接。装置的输出端接地。

在中性点接地开关K1合闸、直流隔离开关K2分闸时，三相型变压器Tr退出运行，装置的输入端和接地的输出端连接，装置不工作或处于检修状态，电网变压器或互感器的、拟星型连接的三相绕组的低电位端连接在一起、完成星型连接，三相交流电流形成中性点电流经输出端接地。电流测量仪器I检测输出端的直流。

当电流测量仪器I检测到中性接地点有直流或该直流超过限值时，中性点接地开关K1分闸、直流隔离开关K2合闸，三相型变压器Tr运行，此时大地回路中的直流不能从三相型变压器Tr的副边绕组耦合到原边绕组，从而隔离阻止了直流流入装置输入端连接的电网变压器或电压互感器；而电网变压器或电压互感器的三相交流流经三相型变压器Tr形成较小的中性点交流电流，等效经三相型变压器Tr的低值(可忽略)短路阻抗到地，如图5，产生的电位降很小，该中性点电流可等同于没有该装置时的中性点电流，对电网影响可以忽略。三相型变压器Tr各相副边绕组短路且等电位，因此直流在该变压器不产生磁通。此时电压测量仪器V检测装置输入端的直流电压。

当电压测量仪器V检测装置输入端没有直流电压或该直流电压低于限值时，中性点接地开关K1合闸、直流隔离开关K2分闸，三相型变压器Tr退出运行，装置的输入端和输出端连接并接地，即电网变压器或电压互感器的三相绕组低电位端直接连接、完成星形连接且接地，等同没有该装置时的中性点直接接地。

本发明的保护间隙F和氧化锌电阻MOR抑制装置故障等产生的过电压。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置，其特征在于，包括：

中性点接地开关K1，所述中性点接地开关K1的输入端连接接地装置输入端X_A、X_B和X_C，输出端接地；

接地装置输入端X_A、X_B和X_C，所述接地装置输入端X_A、X_B和X_C外接与电网变压器或电压互感器的三相绕组的低电位端，在接地装置内部通过保护电路接地；

直流隔离开关K2，所述直流隔离开关K2的输入端接接地装置的输入端X_A、X_B和X_C，输出端接三相变压器Tr的原边绕组；

三相变压器Tr，所述三相变压器Tr的副边绕组接地。

2.根据权利要求1所述的隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置，其特征在于，所述三相变压器Tr的原边绕组为星形或三角形连接。

3.根据权利要求1所述的隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置，其特征在于，所述原边绕组和副边绕组均为1匝-10000匝。

4.根据权利要求1所述的隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置，其特征在于，所述保护电路包括保护间隙F和氧化锌电阻MOR，接地装置的输入端X_A、X_B和X_C分别通过保护间隙F和氧化锌电阻MOR接地。

5.根据权利要求1所述的隔直的副边短路的变压器形中性点接地装置，其特征在于，所述中性点接地开关K1的输入端接电压测量仪器V的输入端，电压测量仪器V的输出端接地；中性点接地开关K1的输出端与电流测量仪器I的输入端相连，电流测量仪器I的输出端接地。

6.一种采用权利要求1-5任意一项所述装置的隔直的副边短路的变压器形中性点接地方法，其特征在于，包括：

当检测到中性接地点流过直流或该直流超过限值时，变压器运行并隔离直流，原边绕组的三相交流等效经变压器短路阻抗形成中性点电流并接地；

当检测到输入端没有直流电压或该直流电压低于限值时，输入端和输出端连接并接地，变压器退出运行，即输入的三相交流形成中性点电流并接地。

7.根据权利要求6所述的隔直的副边短路的变压器形中性点接地方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：结合现场条件选择变压器，所述变压器为单独的三相变压器或三个单相变压器构成；

步骤2：将变压器的输入端X_A、X_B和X_C与电网变压器或电压互感器的三相绕组的低电位端分别连接，所述电压互感器的三项绕组拟星型连接；变压器的输出端接地；

步骤3：若接地装置不工作、处于检修状态或电压测量仪器V的输入端没有直流电压或该直流电压低于限值时，中性接地点接地开关K1合闸、直流隔离开关K2分闸，接地装置退出运行；

若直流测量仪器I检测到中性接地点有直流或该直流超过限值时，中性接地点接地开关K1分闸、直流隔离开关K2合闸，接地装置运行实现隔离直流。

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