CN1933268A - 一种保护变压器中性点用可控间隙 - Google Patents

Abstract

一种保护变压器中性点用可控间隙，涉及电力系统过电压保护领域，包括固定间隙、控制间隙及其控制回路、电容均压回路。固定间隙与控制间隙串联，固定间隙一端接变压器中性点，控制间隙一端接地；控制间隙受控制回路触发动作。电容均压回路并联在固定间隙、控制间隙两端进行分压；与控制间隙并联的均压电容器由电容值较小、耐压较高的均压电容和为控制回路提供输入信号的电容值较大、耐压较低的测量电容串联而成。本发明与变压器中性点常用的避雷器联合使用保护变压器中性点，其控制方法是，在雷电、操作冲击下，避雷器动作限制中性点过电压；系统发生威胁变压器中性点绝缘的工频过电压时，可控间隙击穿放电，可靠保护变压器中性点绝缘和避雷器。

Description

一种保护变压器中性点用可控间隙

技术领域

本发明涉及电力系统过电压保护，特别是对变压器中性点的过电压保护。

背景技术

目前，国内110kV、220kV变压器中性点常用的保护方式有：单一间隙保护、单一避雷器保护和间隙与避雷器并联保护，都存在固有的缺陷。单一间隙保护存在距离调节不准、同心度差及放电后电极烧蚀引起放电电压变化的缺陷，及间隙在雷电过电压下击穿后产生的截波对变压器中性点绝缘危害较大的问题；单一避雷器保护在系统发生单相接地且失地故障或非全相运行时，避雷器容易发生损坏或爆炸；间隙与避雷器并联保护，由于避雷器保护水平、棒间隙动作特性与变压器中性点绝缘水平之间的配合要求很苛刻，实现较困难。

由小国电力科学研究院、华北电力大学和山东泰光电器有限公司联合研制的变压器中性点保护复合型羊角间隙(实用新型专利号ZL 200520000584.9)，有效地解决了棒间隙存在距离调节不准、同心度差及放电后电极烧蚀的缺陷，但其在雷电冲击下击穿产生截波问题及其与避雷器的绝缘配合仍然没有解决。

发明内容

为了克服现有变压器中性点保护技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种保护变压器中性点用可控间隙，可与变压器中性点常用的金属氧化物避雷器联合使用。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种保护变压器中性点用可控间隙由固定间隙、控制间隙和电容均压回路组成。固定间隙与控制间隙串联，固定间隙一端接变压器中性点，控制间隙一端接地；控制间隙与控制回路电连接，受控制回路控制动作。固定间隙和控制间隙两端并联均压电容器分压，固定间隙的两个电极分别与均压电容器两端的接线端一体连接，形成为一体的复合型构造；并联在控制间隙两端的均压电容器由电容值较小、耐压较高的均压电容和为控制回路提供输入信号的电容值较大、耐压较低的测量电容串联而成，起到分压器的作用；分别并联在固定间隙、控制间隙两端的两均压电容器共同构成电容均压回路。

本发明的控制回路的控制策略是：当变压器中性点出现幅值较高、持续时间较长的过电压时，即控制回路测量到的输入信号超过预设的参考值且其持续时间达到设定的延时，控制回路就输出触发信号使控制间隙合闸，随后固定间隙击穿；若中性点出现的过电压幅值低于控制回路设定的参考值或过电压持续时间小于动作所需要的延时，控制回路不改变默认输出，控制间隙维持分闸状态，固定间隙不会击穿放电。

在雷电、操作过电压作用下，由变压器中性点常用的避雷器动作限制过电压，可控间隙不动作，以免继电保护误动；当系统发生单相接地不失地故障时，过电压对中性点绝缘无威胁，可控间隙和避雷器都不动作；若系统发生单相接地且失地故障或非全相运行引起中性点出现幅值较高、持续时间较长的过电压时，控制回路动作，控制间隙受控动作，固定间隙随之击穿，保护变压器小性点绝缘和避雷器。

由于采用了上述的技术方案，本发明具有的优点是：

1、允分发挥间隙和避雷器保护各自的优势：间隙在工频过电压下能迅速击穿，拉住变压器中性点的电压；避雷器以其优异的非线性特性，限制雷电和操作过电压作用下的变压器中性点电压。本发明与现有间隙比较，两者在工频过电压下的动作特性相近；但现有间隙在雷电过电压下击穿后产生的截波对变压器绕组及中性点绝缘危害较大，且现有间隙与避雷器难以进行绝缘配合。本发明很好地解决了这个问题，动作可控，自动触发击穿，与避雷器联合使用限制变压器中性点过电压。可见，本发明结合了间隙和避雷器保护的优点，能可靠保护变压器中性点绝缘。

2、采用专利技术的变压器中性点保护复合型羊角间隙，便于安装，距离确定准确、同心度好，同时放电间隙和燃弧间隙分离，使放电间隙不被电弧烧蚀，保证了放电电压的稳定性。

3、本发明的控制间隙选用商品化的单相真空开关，提高了可靠性；控制回路进行了保护和电磁屏蔽设计，满足过电压下动作的正确性。

4、由均压电容器分配固定间隙与控制间隙的电压，有效消除了变压器中性点杂散电容的影响，保证了固定间隙、控制间隙工作的稳定性；为控制回路提供输入信号的测量电容是控制间隙均压电容器的一部分，确保控制回路动作准确、绝缘性能可靠。

附图说明

图1是本发明的整体结构框图。

图2是本发明的典型安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1，一种保护变压器中性点用可控间隙，包括固定间隙1、控制间隙2及其控制回路3、由均压电容器4、5组成的电容均压回路。图1小可见固定间隙1与控制间隙2串联，控制间隙2与控制回路3电连接受其控制动作，均压电容器4、5分别并联在固定间隙1、控制间隙2两端进行分压。均压电容器5为电容6、7串联而成的分压器，其中上臂电容6的电容值小，耐压高，也称为均压电容；下臂电容7的电容值是电容6的数百、千倍，给控制回路3提供输入信号，也称为测量电容。

控制回路3的输入与构成均压电容器5的测量电容7连接，输出连接控制间隙2提供其动作的触发信号。

图2为本发明的典型安装示意图。固定间隙1水平安装，其两个电极分别与均压电容器4两端的接线端连接形成一体构造，固定间隙1的一端接变压器中性点8；控制间隙2垂直安装，并与固定间隙1串联，其两端并联均压电容器5，末端接地；控制回路3的输入与均压电容器5连接，输出与控制间隙2连接，现场安装在支撑控制间隙2的水泥柱上。本发明可与变压器中性点8常用的金属氧化物避雷器9并联使用。

大量的工频放电试验结果表明，在工频过电压下，固定间隙1、控制间隙2、均压电容器4和由电容6、7构成的均压电容器5选择以下参数时，可控间隙均能可靠动作，保护变压器中性点绝缘。

对于110kV变压器中性点：

固定间隙1采用110kV变压器中性点保护复合型羊角间隙(实用新型专利号ZL 200520000584.9)，两个羊角电极分别与均压电容器4两端的接线端一体连接，形成为一体的复合型构造，间隙距离为65～105mm。

控制间隙2采用单相10kV真空开关，雷电耐压峰值为75kV，工频耐压有效值为42kV。

均压电容器4、均压电容6的电容值取2000～5000pF，电容比为0.56～1.08，雷电耐压峰值分别为100kV、75kV，工频耐压有效值分别为80kV、40kV；测量电容7的电容值取1～2μF，与均压电容6的电容比为400∶1，雷电耐压峰值为200V，工频耐压有效值为100V。

对于220kV变压器中性点：

固定间隙1采用220kV变压器中性点保护复合型羊角间隙(实用新型专利号ZL 200520000584.9)，间隙距离为200～295mm。

控制间隙2采用单相35kV真空开关，雷电耐压峰值为185kV，工频耐压有效值为95kV。

均压电容器4、均压电容6的电容值取2000～5000pF，电容比为0.64～1.38，雷电耐压峰值分别为200kV、185kV，工频耐压有效值分别为150kV、95kV；测量电容7的电容值取2～5μF，与均压电容6的电容比为1000∶1，雷电耐压峰值为200V，工频耐压有效值为100V。

变压器中性点8常用的避雷器9型号：

110kV变压器中性点采用Y1.5W-60/144型金属氧化物避雷器；

220kV变压器中性点采用Y1.5W-146/320型金属氧化物避雷器。

Claims (8)

1、一种保护变压器中性点用可控间隙，与变压器中性点(8)用的金属氧化物避雷器(9)并联，其特征在于：由固定间隙(1)、控制间隙(2)和电容均压回路组成；固定间隙(1)与控制间隙(2)串联，固定间隙(1)一端接变压器中性点(8)，控制间隙(2)的末端接地；控制间隙(2)与控制回路(3)电连接，受控制回路(3)的控制动作；

固定间隙(1)和控制间隙(2)两端并联均压电容器分压，固定间隙(1)的两个电极分别与均压电容器(4)两端的接线端一体连接，形成为一体的复合型构造；并联在控制间隙(2)两端的均压电容器(5)由电容值较小、耐压较高的均压电容(6)和为控制回路提供输入信号的电容值较大、耐压较低的测量电容(7)串联而成，起到分压器的作用；两均压电容器(4)和(5)共同构成电容均压回路。

2、根据权利要求1所述的保护变压器中性点用可控间隙，其特征在于：控制回路(3)的输入与构成均压电容器(5)的测量电容(7)连接，输出连接控制间隙(2)，提供其动作的触发信号。

3、根据权利要求1或2所述的保护变压器中性点用可控间隙，其特征在于：固定间隙(1)采用变压器中性点保护复合型羊角间隙，两个羊角电极分别与均压电容器(4)两端的接线端一体连接，形成为一体的复合型构造；

控制间隙(2)选用单相真空开关，与控制回路(3)电连接受其控制动作，两端并联均压电容器(5)。

4、根据权利要求1或2所述的保护变压器中性点用可控间隙，其特征在于：所述的可控间隙用于110kV变压器中性点保护时，固定间隙(1)采用110kV变压器中性点保护复合型羊角间隙，距离范围为65～105mm；用于220kV变压器中性点保护时，固定间隙(1)采用220kV变压器中性点保护复合型羊角间隙，距离范围为200～295mm。

5、根据权利要求3所述的保护变压器中性点用可控间隙，其特征在于：所述的可控间隙用于110kV变压器中性点保护时，固定间隙(1)采用110kV变压器中性点保护复合型羊角间隙，距离范围为65～105mm；用于220kV变压器中性点保护时，固定间隙(1)采用220kV变压器中性点保护复合型羊角间隙，距离范围为200～295mm。

6、根据权利要求3所述的保护变压器中性点用可控间隙，其特征在于：对于110kV变压器中性点，控制间隙(2)选用单相10kV真空开关；对于220kV变压器中性点，控制间隙(2)选用单相35kV真空开关。

7、根据权利要求5或6所述的保护变压器中性点用可控间隙，其特征在于：对于110kV变压器中性点，均压电容器(4)和均压电容(6)的电容值为2000～5000pF，电容比为0.56～1.08，雷电耐压峰值分别为100kV、75kV，工频耐压有效值分别为80kV、40kV；测量电容(7)的电容值取1～2μF，与均压电容(6)的电容比为400，雷电耐压峰值为200V，工频耐压有效值为100V；金属氧化物避雷器(9)型号为Y1.5W-60/144；

对于220kV变压器中性点，均压电容器(4)和均压电容(6)的电容值为2000～5000pF，电容比为0.64～1.38，雷电耐压峰值分别为200kV、185kV，工频耐压有效值分别为150kV、95kV。测量电容(7)的电容值取2～5μF，与均压电容6的电容比为1000，雷电耐压峰值为200V，工频耐压有效值为100V；金属氧化物避雷器(9)型号为Y1.5W-146/320。

8、一种如权利要求1所述的保护变压器中性点用可控间隙的控制回路的控制方法，其特征是：当变压器中性点(8)出现幅值较高、持续时间较长的过电压时，即控制回路(3)测量到的输入信号超过预设的参考值且其持续时间达到设定的延时，控制回路(3)就输出触发信号使控制间隙(2)合闸，随后固定间隙(1)击穿；若中性点出现的过电压幅值低于控制回路(3)设定的参考值或过电压持续时间小于动作所需要的延时，控制回路(3)不改变默认输出，控制间隙(2)维持分闸状态，固定间隙(1)不会击穿放电。

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