CN112485573A - 用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统及方法，系统中的分压器与保护电阻连接，且分压器接地；第一示波器的输入端和输出端分别连接于分压器的输出端和接地端，且第一示波器的输出端接地；电容C1、电容C2和电容C3串联，且电容C1连接于保护电阻，电容C3接地；真空开关并联在电容C2和电容C3的两端，第二示波器并联在电容C3的两端，且第二示波器接地；复合型羊角间隙并联在电容C1的两端。本发明的目的在于提供用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统及方法，通过该系统可以检验控制间隙是否在动作阈值时触发导通，从而确保中性点智能保护设备发生暂时过电压时，控制间隙导通，进而保护变压器中性点绝缘和避雷器。

Description

用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统及方法

技术领域

本发明涉及变压器中性点智能保护设备技术领域，尤其涉及用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统及方法。

背景技术

电容式110kV变压器中性点智能保护设备采用可控间隙和避雷器并联保护方式，结构如图1所示，其中，B为避雷器，110kV变压器中性点保护常用的避雷器型号为Y1.5W-60/144。可控间隙由固定间隙与控制间隙串联组成，其中G为固定间隙，K为控制间隙。为了提高可控间隙的可靠性，固定间隙采用复合型羊角间隙，复合型羊角间隙结构如图2所示，采用真空开关作为控制间隙，通过真空开关的控制回路以实现开关的自动分/合闸。

由于固定间隙和控制间隙自身的电容值都很小且不稳定，两者之间的电压分配易受外界条件的干扰，无法获得确定的数值，于是采用电容均压回路C1和C2分配两个间隙之间的电压；为给控制间隙的控制回路提供电压输入信号，与控制间隙并联的电容器里串联了测量电容器C3(共同构成分压器)，控制间隙受控制回路的触发动作。

变压器中性点采用可控间隙和避雷器并联保护方式时，可控间隙与避雷器的配合原则是：

(a)当系统发生单相接地但不失地故障时，其过电压对中性点绝缘无威胁，控制间隙和避雷器不动作。

(b)当系统发生暂时过电压时(系统单相接地且失地或非全相运行)，控制间隙动作，保护变压器中性点绝缘和避雷器。

(c)雷电及操作过电压作用下，控制间隙不动作，避雷器动作限制过电压。

但是在实际使用过程中，当遇到变压器中性点智能保护设备发生暂时过电压时，无法对控制间隙是否动作进行判断，当控制间隙在应该动作的电压下不动作，则过电压就会对变压器中性点绝缘和避雷器造成损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统及方法，通过该检验系统，可以检验变压器中性点智能保护设备的控制间隙是否在控制间隙的动作阈值时触发导通，从而确保中性点智能保护设备发生暂时过电压时，控制间隙导通，进而保护变压器中性点绝缘和避雷器。

本发明通过下述技术方案实现：

用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统，所述系统包括测试电路，所述测试电路包括工频变压器、保护电阻、分压器、第一示波器、电容C1、电容C2、电容C3、第二示波器、真空开关、支柱绝缘子、复合型羊角间隙以及避雷器；

所述工频变压器、所述保护电阻以及所述避雷器依次串联，且所述工频电压器和所述避雷器均接地；

所述分压器的输入端与所述保护电阻连接，所述分压器的接地端接地；所述第一示波器的输入端与所述分压器的输出端连接，所述第一示波器的输出端与所述分压器的接地端连接，且所述第一示波器的输出端接地；

所述电容C1、所述电容C2和所述电容C3依次串联，且所述电容C1连接于所述保护电阻，所述电容C3接地；所述真空开关并联在所述电容C2和所述电容C3的两端，所述第二示波器并联在所述电容C3的两端；且所述第二示波器接地；

所述支柱绝缘子的一端接地，另一端用于支撑所述复合型羊角间隙，且所述复合型羊角间隙并联在所述电容C1的两端。

优选地，所述分压器包括电容Ca和电容Cb，所述电容Ca和所述电容Cb串联，且所述电容Ca连接于所述保护电阻，所述电容Cb接地；所述第一示波器并联于所述电容Cb的两端，且所述第一示波器接地。

优选地，还包括取样电阻，所述取样电阻的一端与所述避雷器连接，所述取样电阻的另一端接地。

优选地，所述保护电阻为100kΩ的水电阻。

优选地，所述取样电阻的阻值为10MΩ。

使用上述用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统的方法，包括以下步骤：

S1：调节变压器中性点智能保护设备的固定间隙至预设距离，并通过所述工频电压器向所述测试电路施加第一工频电压；

S3：若所述变压器中性点智能保护设备的控制间隙未导通，则通过所述工频电压器向所述测试电路施加第二工频电压；

S3：若所述控制间隙导通，判断固定间隙是否被击穿；若所述控制间隙导通且所述固定间隙被击穿，判断所述第二工频电压是否为所述控制间隙的动作阈值；

其中，所述第一工频电压和所述第二工频电压是所述工频电压器按时间先后顺序向所述测试电路施加的工频电压，且所述第二工频电压大于所述第一工频电压。

优选地，所述控制间隙的动作阈值由下式获取：

其中，U表示控制间隙的动作阈值，U₁表示控制间隙放电电压的一半，σ表示放电标准偏差，C₁表示电容C1的容量，C₂表示电容C2的容量。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、提供了一种检验系统和检验方法，在测试过程中，通过保持固定间隙距离不变的情况下，由工频无晕变压器来模拟系统发生的工频过电压，并采用连续升压的试验法，判断控制间隙是否在动作阈值时触发导通；

2、采用连续升压的方式代替直接向测试电路施加动作阈值的电压，有效的降低了测试成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明变压器中性点智能保护设备的结构示意图；

图2为本发明复合型羊角间隙结构示意图；

图3为本发明测试电路连接关系示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统，如图3所示，本实施例中的测试电路包括型号为YD1W15/150的工频无晕变压器、阻值为100kΩ的保护电阻、型号为泰克TEK224的第一数字示波器、容量为3000pF的电容C1、容量为3750pF的电容C2、容量为1.5μF的电容C3、分压器、型号为泰克TEK224的第二数字示波器、真空开关、支柱绝缘子、避雷器以及复合型羊角间隙；

工频无晕变压器、保护电阻以及避雷器依次串联，且工频无晕变压器和避雷器均接地；

分压器包括电容Ca和电容Cb，电容Ca和电容Cb串联，且电容Ca连接于保护电阻，电容Cb接地；第一示波器并联于电容Cb的两端，且第一数字示波器接地；电容C1、电容C2和电容C3依次串联，且电容C1连接于保护电阻，电容C3接地；真空开关并联在电容C2和电容C3的两端，第二数字示波器并联在电容C3的两端；且第二数字示波器接地；

支柱绝缘子设置为两个，且分别设置于复合型羊角间隙电动两端，用于支撑复合型羊角间隙。具体地，支柱绝缘子的一端接地，另一端与复合型羊角间隙连接，且复合型羊角间隙并联在电容C1的两端。

在本方案中，为了对变压器中性点智能保护设备的控制间隙是否在控制间隙的动作阈值触发导通进行验证，提供了一种测试系统，在使用该测试系统中的测试电路进行验证时，可通过保持变压器中性点智能保护设备的固定间隙距离不变的情况下，由工频无晕变压器来模拟变压器中性点智能保护设备发生的工频过电压，并采用连续升压的试验法，以判断控制间隙是否在动作阈值时触发导通。

进一步地，为了确保中性点智能保护设备发生暂时过电压时，在控制间隙动作的情况下，避雷器确实没有损坏，在本实施例中，还在避雷器下部串接有10MΩ的取样电阻，以测量避雷器的工频续流，通过记录避雷器的工频电流，以验证避雷器有无损坏。

使用上述的用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统的方法，包括以下步骤：

S1：调节变压器中性点智能保护设备的固定间隙至预设距离，并通过工频电压器向测试电路施加第一工频电压；

S2：若变压器中性点智能保护设备的控制间隙未导通，则通过工频电压器向测试电路施加第二工频电压；

S3：若控制间隙导通，判断固定间隙是否被击穿；若控制间隙导通且固定间隙被击穿，判断第二工频电压是否为控制间隙的动作阈值；

其中，第一工频电压和第二工频电压是工频电压器按时间先后顺序向测试电路施加的工频电压，且第二工频电压大于所述第一工频电压。

其中，控制间隙的动作阈值由下式获取：

其中，U表示控制间隙的动作阈值，U₁表示控制间隙放电电压的一半，σ表示放电标准偏差，C₁表示电容C1的容量，C₂表示电容C2的容量，因此在具体实施时，可先根据上式计算出动作阈值，在根据动作阈值设置相应的验证测试电压。

具体地，本方案在具体实施时，并不是直接通过工频无晕变压器向测试回路中施加动作阈值的电压，而是先从小于动作阈值的工频电压开始施加，并逐渐增大工频电压的方式进行测试。相对一开始便向测试电路施加动作阈值所对应的工频电压(一开始便向测试电路施加动作阈值所对应的工频电压，当固定间隙被击穿后，还需要更换固定间隙，以对其余工频电压进行测试)有效的降低了测试成本。

值得说明的是，由于动作阈值容易受到环境的影响，包括温度、湿度、气压等，环境条件不同，动作阈值可能会存在不同，因此在实际测试过程中，还需要记录环境条件，然后求取标准气象条件下的动作阈值，进而保证测试的准确性。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统，其特征在于，所述系统包括测试电路，所述测试电路包括工频变压器、保护电阻、分压器、第一示波器、电容C1、电容C2、电容C3、第二示波器、真空开关、支柱绝缘子、复合型羊角间隙以及避雷器；

所述工频变压器、所述保护电阻以及所述避雷器依次串联，且所述工频电压器和所述避雷器均接地；

所述分压器的输入端与所述保护电阻连接，所述分压器的接地端接地；所述第一示波器的输入端与所述分压器的输出端连接，所述第一示波器的输出端与所述分压器的接地端连接，且所述第一示波器的输出端接地；

所述电容C1、所述电容C2和所述电容C3依次串联，且所述电容C1连接于所述保护电阻，所述电容C3接地；所述真空开关并联在所述电容C2和所述电容C3的两端，所述第二示波器并联在所述电容C3的两端；且所述第二示波器接地；

所述支柱绝缘子的一端接地，另一端用于支撑所述复合型羊角间隙，且所述复合型羊角间隙并联在所述电容C1的两端。

2.根据权利要求1所述的用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统，其特征在于，所述分压器包括电容Ca和电容Cb，所述电容Ca和所述电容Cb串联，且所述电容Ca连接于所述保护电阻，所述电容Cb接地；所述第一示波器并联于所述电容Cb的两端，且所述第一示波器接地。

3.根据权利要求1或2所述的用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统，其特征在于，还包括取样电阻，所述取样电阻的一端与所述避雷器连接，所述取样电阻的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统，其特征在于，所述取样电阻的阻值为10MΩ。

5.根据权利要求4所述的用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统，其特征在于，所述保护电阻为100kΩ的水电阻。

6.使用权利要求1-5中任意一项所述的用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：调节变压器中性点智能保护设备的固定间隙至预设距离，并通过所述工频电压器向所述测试电路施加第一工频电压；

S2：若所述变压器中性点智能保护设备的控制间隙未导通，则通过所述工频电压器向所述测试电路施加第二工频电压；

S3：若所述控制间隙导通，判断固定间隙是否被击穿；若所述控制间隙导通且所述固定间隙被击穿，判断所述第二工频电压是否为所述控制间隙的动作阈值；

其中，所述第一工频电压和所述第二工频电压是所述工频电压器按时间先后顺序向所述测试电路施加的工频电压，且所述第二工频电压大于所述第一工频电压。

7.根据权利要求6所述的用于检验控制间隙在工频暂态过电压下状态的方法，其特征在于，所述控制间隙的动作阈值由下式获取：

其中，U表示控制间隙的动作阈值，U₁表示控制间隙放电电压的一半，σ表示放电标准偏差，C₁表示电容C1的容量，C₂表示电容C2的容量。

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