CN113690867A - 一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置及方法，所述装置包括PLC控制器、变压器、电流检测模块、氧化锌避雷器FR、用于对氧化锌避雷器FR进行性能测试的在线监测装置、电容C、开关K1、开关K2、开关K4以及电容保护电路，在线监测装置实时监测氧化锌避雷器FR的状态，若在线监测装置测试氧化锌避雷器FR性能满足预设要求时，PLC控制器控制开关K4闭合；若在线监测装置测试氧化锌避雷器FR性能不满足预设要求时，PLC控制器控制开关K4断开并投入电容保护电路；本发明的优点在于：可靠性强。

Description

一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置及方法

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，更具体涉及一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置及方法。

背景技术

特高压直流输电线路单极或双极不平衡运行时，变电站或升压站的变压器绕组流过直流电流，通过中性点流入大地，造成变压器铁芯工作的磁化曲线发生偏移，此现象为直流偏磁。直流偏磁现象会造成变压器振动、噪声和损耗增大，温度升高，甚至造成继电保护勿动，造成机组跳闸。

传统的隔直装置常采用FR氧化锌避雷器+隔离开关对电容进行保护，FR氧化锌避雷器动作时间快，但是在沿海地区空气中湿度和盐度较大时易老化，可靠性不强。例如中国专利授权公告号CN207801468U，公开了一种高压FU自保护直流偏磁接地系统，包括直流电容器C、隔离开关G1、吸能型熔丝FU、放电阻尼器RL、高速涡流开关K0和非线性电阻FR；所述隔离开关G1的进线端与变压器的中性点A连接，隔离开关G1的出线端分别与吸能型熔丝FU的进线端、放电阻尼器RL的进线端、非线性电阻FR的进线端相连；所述吸能型熔丝FU的出线端与直流电容器C的进线端相连，放电阻尼器RL的出线端与高速涡流开关K0的进线端相连，非线性电阻FR的出线端分别与高速涡流开关K0的出线端、直流电容器C的出线端共地。本实用新型具有安全性较高、隔直效率较高、运行稳定可靠、使用寿命长等优点，可保证变压器中性点安全可靠的运行。该专利中非线性电阻FR在沿海地区空气中湿度和盐度较大时易老化，可靠性不强导致该专利提供的高压FU自保护直流偏磁接地系统的可靠性不强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术变压器直流偏磁隔离装置及方法可靠性不强的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置，包括PLC控制器、变压器、电流检测模块、氧化锌避雷器FR、用于对氧化锌避雷器FR进行性能测试的在线监测装置、电容C、开关K1、开关K2、开关K4以及电容保护电路，所述开关K1的一端及开关K2的一端均与变压器绕组中性点连接，所述开关K1的另一端与开关K4的一端以及电容C的一端连接，开关K4的另一端分别与在线监测装置以及氧化锌避雷器FR的一端连接，电容C的另一端、在线监测装置的另一端、氧化锌避雷器FR的另一端以及开关K2的另一端均通过所述电流检测模块接地；PLC控制器的IO控制端分别与开关K4、开关K1以及开关K2的控制端连接，PLC控制器的采样端口与在线监测装置连接；所述开关K1的另一端通过电容保护电路与电流检测模块连接，电容保护电路与PLC控制器连接；

在线监测装置实时监测氧化锌避雷器FR的状态，若在线监测装置测试氧化锌避雷器FR性能满足预设要求时，PLC控制器控制开关K4闭合；若在线监测装置测试氧化锌避雷器FR性能不满足预设要求时，PLC控制器控制开关K4断开并投入电容保护电路。

本发明采用在线监测装置实时监测氧化锌避雷器FR，若性能良好也即性能满足预设要求，则投入氧化锌避雷器FR对电容C进行过电压保护，若监测到氧化锌避雷器老化严重也即不满足预设要求时，则断开氧化锌避雷器FR所在回路，采用电容保护电路对电容进行保护，解决在沿海地区空气中湿度和盐度较大时氧化锌避雷器FR易老化导致的可靠性不强的问题。

进一步地，所述电容保护电路包括开关K3，所述开关K3的一端与开关K1的另一端连接，所述开关K3的另一端通过电流检测模块接地，所述开关K3的控制端与PLC控制器的一个IO控制端连接。

更进一步地，所述电容保护电路还包括晶闸管，所述晶闸管的源极与开关K1的另一端连接，所述晶闸管的漏极通过电流检测模块接地，所述晶闸管的的栅极与PLC控制器的另一个IO控制端连接。

更进一步地，所述电流检测模块为电流互感器。

更进一步地，所述电流互感器至少一个，所述电流互感器安装在晶闸管的漏极、电容的另一端、在线监测装置的另一端、氧化锌避雷器FR的另一端、开关K3的另一端以及开关K2的另一端与接地端之间的连线上。

进一步地，所述在线监测装置为氧化锌避雷器测试仪。

更进一步地，所述氧化锌避雷器测试仪的型号为YTC620D。

本发明还提供一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置的方法，所述变压器正常运行时，开关K2闭合，变压器绕组中性点直接接地，电流检测模块实时检测中性点对地电流，当变压器发生直流偏磁，电流检测模块检测到中性点流过的直流电流达到PLC控制器设置的第一电流阈值时，PLC控制器输出信号控制开关K2断开，开关K1闭合，变压器绕组中性点通过电容C接地，电容C通交流阻直流，对变压器内的直流电流隔离；在线监测装置实时监测氧化锌避雷器FR的状态，若在线监测装置测试氧化锌避雷器FR性能满足预设要求时，PLC控制器控制开关K4闭合；若在线监测装置测试氧化锌避雷器FR性能不满足预设要求时，PLC控制器控制开关K4断开并投入电容保护电路。

进一步地，所述电容保护电路包括开关K3，所述开关K3的一端与开关K1的另一端连接，所述开关K3的另一端通过电流检测模块接地，所述开关K3的控制端与PLC控制器的一个IO控制端连接；若变压器发生单相短路，电流检测模块检测到交流电流大于PLC控制器设置的第二电流阈值时，若开关K4处于闭合状态，氧化锌避雷器FR先动作泄流，开关K3后闭合，对电容C进行保护。

更进一步地，所述电容保护电路还包括晶闸管，所述晶闸管的源极与开关K1的另一端连接，所述晶闸管的漏极通过电流检测模块接地，所述晶闸管的的栅极与PLC控制器的另一个IO控制端连接；若变压器发生单相短路，电流检测模块检测到交流电流大于PLC控制器设置的第二电流阈值时，若开关K4处于断开状态，晶闸管先动作泄流，开关K3后闭合，对电容C进行保护；当流过电流检测模块的直流电流小于PLC控制器设置的第三电流阈值时，开关K1断开，开关K3断开，开关K2闭合，变压器绕组中性点恢复直接接地。

本发明的优点在于：

(1)本发明采用在线监测装置实时监测氧化锌避雷器FR，若性能良好也即性能满足预设要求，则投入氧化锌避雷器FR对电容C进行过电压保护，若监测到氧化锌避雷器老化严重也即不满足预设要求时，则断开氧化锌避雷器FR所在回路，采用电容保护电路对电容进行保护，解决在沿海地区空气中湿度和盐度较大时氧化锌避雷器FR易老化导致的可靠性不强的问题。

(2)本发明若变压器发生单相短路，电流检测模块检测到交流电流大于第二电流阈值时，若开关K4闭合时，氧化锌避雷器先动作泄流，开关K3后闭合，对电容进行保护；若开关K4断开时，晶闸管动作先泄流，开关K3后闭合，对电容进行保护，集合了氧化锌避雷器FR动作时间快和晶闸管可靠性强的优点，进一步提升电路的可靠性，增强对电容保护的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例所公开的一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置的原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置，包括PLC控制器1、变压器2、电流检测模块3、氧化锌避雷器FR、用于对氧化锌避雷器FR进行性能测试的在线监测装置4、电容C、开关K1、开关K2、开关K4以及电容保护电路，所述在线监测装置4为氧化锌避雷器测试仪。所述氧化锌避雷器测试仪的型号为YTC620D。所述开关K1的一端及开关K2的一端均与变压器2绕组中性点连接，所述开关K1的另一端与开关K4的一端以及电容C的一端连接，开关K4的另一端分别与在线监测装置4以及氧化锌避雷器FR的一端连接，电容C的另一端、在线监测装置4的另一端、氧化锌避雷器FR的另一端以及开关K2的另一端均通过所述电流检测模块3接地；PLC控制器1的IO控制端分别与开关K4、开关K1以及开关K2的控制端连接，PLC控制器1的采样端口与在线监测装置4连接；所述开关K1的另一端通过电容保护电路与电流检测模块3连接，电容保护电路与PLC控制器1连接。

继续参阅图1，所述电容保护电路包括开关K3，所述开关K3的一端与开关K1的另一端连接，所述开关K3的另一端通过电流检测模块3接地，所述开关K3的控制端与PLC控制器1的一个IO控制端连接。

继续参阅图1，所述电容保护电路还包括晶闸管5，所述晶闸管5的源极与开关K1的另一端连接，所述晶闸管5的漏极通过电流检测模块3接地，所述晶闸管5的的栅极与PLC控制器1的另一个IO控制端连接。

本实施例中，所述电流检测模块3为电流互感器。所述电流互感器至少一个，所述电流互感器安装在晶闸管5的漏极、电容的另一端、在线监测装置4的另一端、氧化锌避雷器FR的另一端、开关K3的另一端以及开关K2的另一端与接地端之间的连线上。

本发明提供的一种高可靠性的变压器2直流偏磁隔离装置的工作方法为：所述变压器2正常运行时，开关K2闭合，变压器2绕组中性点直接接地，电流检测模块3实时检测中性点对地电流，当变压器2发生直流偏磁，电流检测模块3检测到中性点流过的直流电流达到PLC控制器1设置的第一电流阈值时，PLC控制器1输出信号控制开关K2断开，开关K1闭合，变压器2绕组中性点通过电容C接地，电容C通交流阻直流，对变压器2内的直流电流隔离；在线监测装置4实时监测氧化锌避雷器FR的状态，若在线监测装置4测试氧化锌避雷器FR性能满足预设要求时，PLC控制器1控制开关K4闭合；若在线监测装置4测试氧化锌避雷器FR性能不满足预设要求时，PLC控制器1控制开关K4断开并投入电容保护电路。

若变压器2发生单相短路，电流检测模块3检测到交流电流大于PLC控制器1设置的第二电流阈值时，若开关K4处于闭合状态，氧化锌避雷器FR先动作泄流，开关K3后闭合，对电容C进行保护，若开关K4处于断开状态，晶闸管5先动作泄流，开关K3后闭合，对电容C进行保护；当流过电流检测模块3的直流电流小于PLC控制器1设置的第三电流阈值时，开关K1断开，开关K3断开，开关K2闭合，变压器2绕组中性点恢复直接接地。

通过以上技术方案，本发明采用在线监测装置4实时监测氧化锌避雷器FR，若性能良好，则投入氧化锌避雷器对电容进行过电压保护，若监测到氧化锌避雷器老化严重，则断开氧化锌回路，采用晶闸管5加隔离开关对电容进行保护，集合了氧化锌避雷器FR动作时间快和晶闸管5可靠性强的优点，增强对电容保护的可靠性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置，其特征在于，包括PLC控制器、变压器、电流检测模块、氧化锌避雷器FR、用于对氧化锌避雷器FR进行性能测试的在线监测装置、电容C、开关K1、开关K2、开关K4以及电容保护电路，所述开关K1的一端及开关K2的一端均与变压器绕组中性点连接，所述开关K1的另一端与开关K4的一端以及电容C的一端连接，开关K4的另一端分别与在线监测装置以及氧化锌避雷器FR的一端连接，电容C的另一端、在线监测装置的另一端、氧化锌避雷器FR的另一端以及开关K2的另一端均通过所述电流检测模块接地；PLC控制器的IO控制端分别与开关K4、开关K1以及开关K2的控制端连接，PLC控制器的采样端口与在线监测装置连接；所述开关K1的另一端通过电容保护电路与电流检测模块连接，电容保护电路与PLC控制器连接；所述电容保护电路包括开关K3和晶闸管，所述开关K3的一端与开关K1的另一端连接，所述开关K3的另一端通过电流检测模块接地，所述开关K3的控制端与PLC控制器的一个IO控制端连接，所述晶闸管的源极与开关K1的另一端连接，所述晶闸管的漏极通过电流检测模块接地，所述晶闸管的的栅极与PLC控制器的另一个IO控制端连接；

在线监测装置实时监测氧化锌避雷器FR的状态，若在线监测装置测试氧化锌避雷器FR性能满足预设要求时，PLC控制器控制开关K4闭合；若在线监测装置测试氧化锌避雷器FR性能不满足预设要求时，PLC控制器控制开关K4断开并投入电容保护电路。

2.根据权利要求1所述的一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置，其特征在于，所述电流检测模块为电流互感器。

3.根据权利要求2所述的一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置，其特征在于，所述电流互感器至少一个，所述电流互感器安装在晶闸管的漏极、电容的另一端、在线监测装置的另一端、氧化锌避雷器FR的另一端、开关K3的另一端以及开关K2的另一端与接地端之间的连线上。

4.根据权利要求1所述的一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置，其特征在于，所述在线监测装置为氧化锌避雷器测试仪。

5.根据权利要求4所述的一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置，其特征在于，所述氧化锌避雷器测试仪的型号为YTC620D。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种高可靠性的变压器直流偏磁隔离装置的方法，其特征在于，所述变压器正常运行时，开关K2闭合，变压器绕组中性点直接接地，电流检测模块实时检测中性点对地电流，当变压器发生直流偏磁，电流检测模块检测到中性点流过的直流电流达到PLC控制器设置的第一电流阈值时，PLC控制器输出信号控制开关K2断开，开关K1闭合，变压器绕组中性点通过电容C接地，电容C通交流阻直流，对变压器内的直流电流隔离；在线监测装置实时监测氧化锌避雷器FR的状态，若在线监测装置测试氧化锌避雷器FR性能满足预设要求时，PLC控制器控制开关K4闭合；若在线监测装置测试氧化锌避雷器FR性能不满足预设要求时，PLC控制器控制开关K4断开并投入电容保护电路；若变压器发生单相短路，电流检测模块检测到交流电流大于PLC控制器设置的第二电流阈值时，若开关K4处于闭合状态，氧化锌避雷器FR先动作泄流，开关K3后闭合，对电容C进行保护；若开关K4处于断开状态，晶闸管先动作泄流，开关K3后闭合，对电容C进行保护；当流过电流检测模块的直流电流小于PLC控制器设置的第三电流阈值时，开关K1断开，开关K3断开，开关K2闭合，变压器绕组中性点恢复直接接地。

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