CN201226416Y - 用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网 - Google Patents

Abstract

一种用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网，属于变配电领域。其在变电站主接地网之外再设置一由多组垂直接地极构成的变压器中性点专用接地网，在专用接地网与变电站主接地网之间，设置一隔离装置，其专用接地网与主接地网水平分布排列或垂直分布排列，其隔离装置为避雷器。由于设置了一个与变电站主接地网相独立的、变压器中性点专用的、接地电阻较大的接地网，以抑制流入变压器中性点的直流电流，防止因流入变压器中性点的直流电流过大所引起的直流偏磁现象，从而避免了变压器可能出现的噪声增大、振动增强、过热、波形畸变以及继电保护装置误动等问题，保证了变压器的安全和系统的可靠运行。可广泛用于变、配电领域。

Description

用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网

技术领域

本实用新型属于电力的发电、变电或配电领域，尤其涉及一种用于抑制变压器中性点直流偏磁现象的紧急保护电路装置。

背景技术

随着我国经济社会的发展，高压直流(HVDC)输电系统在我国正得到越来越广泛的应用。为了实现远距离、大容量送电，将有更多超高压乃至特高压直流工程建成并投入运行。

当直流输电系统采用单极大地回路方式运行时，巨大的直流电流与大地构成回路。部分直流电流流经中性点接地的电力变压器等设备，在交流系统中形成回路，由于直流偏磁效应，造成变压器铁芯高度饱和，交流电压波形严重畸变，并产生大量谐波，导致变压器损耗增多、发热增加、噪声增大、振动增强等现象；电力变压器处于非正常运行状态中，最终导致了对设备本身以及所在电力系统的干扰。

为了限制直流输电单极运行时变压器的直流偏磁效应，除了使直流接地电极远离中性点接地的电气设备外(10千米以上)，还需要采取抑制中性点流入直流电流的措施。目前大致有三类方案：

(1)在变压器中性点产生反方向的直流电流，以抵消或削弱流入变压器中性点的地中直流；

(2)在变压器中性点串入电容器，利用电容器“隔直”的特性使得直流无法流入；

(3)在变压器中性点串入小阻值电阻，将中性点流入的直流限制在工程上可以接受的程度。

方案一的设计一般是在变压器中性点装设一个直流源，根据监测到的直流电流的大小和方向，动态地调整其设置，实时提供一个大小相等、方向相反的直流电流。公开号为CN1592062A的中国发明专利申请“抑制变压器直流磁偏的方法及控制器”中所公开的技术方案的思路即是采用此类方案的方法。这种方法对于网络结构清楚，并且流入中性点的直流电流大小和方向都能准确测量时，是有效果的；但该方法受系统结构影响较大，如果系统结构发生变化，该方法的有效性就不能够得到保证。同时该方法的造价较高，工程量较大，运行和维护费用也需要长期投资，进一步限制了该方法的使用。

方法二在理论上是可行的，利用电容器“隔直通交”的作用，可以消除流过变压器中性点的直流电流，同时又不妨碍交流电流的通过。公告号为CN200976492Y的中国实用新型专利“接地变压器中性点直流电流抑制装置”即属于该类方案。但在实际操作中会发生一些非正常情况，例如系统发生不对称接地故障，或者变压器遭受雷击时，变压器中性点会流过很大的电流，同时产生暂态过电压。这就对串入的电容器提出了较高的要求，并需要提供放电间隙与之相并联。由于要求较高，该方法在工程实际中鲜为使用。

方法三原理简单，容易实现，公开号为CN1885658A的中国发明专利申请“一种抑制交流变压器直流偏磁电流的装置”即属于该类方案。但实际设计时要注意一些问题：网络结构改变时要重新计算阻值，并更换电阻；系统发生故障时，变压器中性点电位升高，产生过电压，要采取防范措施等。

综上所述，目前的三种方案虽然原理可行，但在实际操作中总会遇到各种各样的问题，存在其实施存在诸多限制，不能完全适应实际需要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网，其综合了上述三种方案的优点，可以有效地削弱流经变压器中性点的直流电流，将其降低到设备正常运行所允许的范围以内，完全或几乎与系统结构无关，不受电网结构变化带来的影响，正常运行时与主接地网相互独立，故障时两接地网合二为一，保证了安全，且设计简单、造价低、工程量少、无需运行维护费用等二次投资。

本实用新型的技术方案是：提供一种用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网，包括变电站主接地网和变压器的中性点，其特征是：在变电站主接地网之外再设置一由多组垂直接地极构成的变压器中性点专用接地网；变压器中性点专用接地网与变压器中性点之间电连接；在变压器中性点专用接地网与变电站主接地网之间，设置一隔离装置。

其专用接地网设置于主接地网附近，与主接地网水平分布排列；所述的主接地网与专用接地网的间距大于6米。

或者，其专用接地网设置于主接地网以下，与主接地网垂直分布排列；所述的主接地网与专用接地网的间距大于3米。

其垂直接地极为圆柱形铜导体。

其隔离装置为避雷器，隔离装置安装在地面以上位置。

与现有技术比较，本实用新型的优点是：

1.采用专用接地网的结构，由于其结构相对独立，与系统结构无关，所以无需考虑这种特殊设计给其它一次设备所带来的可能的影响，也不用考虑系统结构改变时对该专用接地网所带来的冲击。

2.设置了隔离装置，在正常运行时，隔离装置将专用接地网与变电站主接地网相隔离，各自独立运行；而出现故障时，隔离装置即刻导通，可以将两组接地网并网运行，从而使其安全性与可靠性得到了提升。

3.整体设计简单、造价低、工程量少、无需运行维护费用等二次投资。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是专用接地网与主接地网垂直分布排列的示意图。

图中1为变压器，2为主接地网，3为变压器中性点专用接地网，4为隔离装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

图1中，本技术方案包括变电站主接地网2和变压器1的中性点，其发明点在于在变电站主接地网2之外再设置一由多组垂直接地极构成的变压器中性点专用接地网3；变压器中性点专用接地网与变压器中性点之间电连接；在变压器中性点专用接地网与变电站主接地网之间，设置有一隔离装置4。

处于节约用地和便于施工等方面的考虑，变压器中性点专用接地网可设置于主接地网附近。

变压器中性点专用接地网与现有的主接地网可以有两种位置布局，一为水平分布排列，一为垂直分布排列。

本图所示布局结构所示为变压器中性点专用接地网与主接地网水平分布排列。

正常运行时，该变压器中性点专用接地网与变电站主接地网通过隔离装置相互独立，由于专用接地网设计了较大的接地电阻，可以将流入变压器中性点的直流电流限制在一个较低的水平，从而抑制了直流偏磁现象的产生；

当发生故障时，专用接地网与主接地网之间的电位差高于隔离装置的阀值，隔离装置即刻导通，从而可以暂时短接这两个接地系统，确保故障时这两个接地系统连接成一个整体；而故障恢复后，隔离装置立即截止，再次将两个接地网独立开来。

考虑到防止土壤击穿等因素，这两种方案中主接地网与专用接地网的间距均需要通过计算来确定，其计算公式为

$d\≥\frac{U_{\max }}{E}$

其中U_max为专用接地网最大电位峰值，E则表示所在土壤的平均电场强度。

根据国家电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的规定，当d的计算值小于3m时，应取值不小于3m。

根据申请人的试验和经验，一般情况下，水平排列时间距D为6～18米时，可以达到较好的效果。

其垂直接地极为圆柱形铜导体。这主要是考虑到铜材的抗腐蚀性比较优异，深埋地下后，无论是自然腐蚀还是电化学腐蚀，都有极强的保护性，同等条件下，它比镀锌钢材寿命更长。

专用接地网的接地电阻应设计为主接地网的5～10倍，为了获得较大的接地电阻，需要调整接地极周围土壤的电阻率。

当变电站地处沿海地区、冲积平原等地理位置时，由于土壤电阻率过低，需要采取换土的方法或在周围土壤添加增阻剂；而变电站地处山区高原、砂质或多石土壤时，有时由于电阻率过高，也需要采取换土或添加降阻剂的方法来取得合适的接地电阻。

由于接地极周围土壤电阻率的调整属现有技术，其具体方法在此不再叙述。

隔离装置为避雷器。为了增加其可靠性，隔离装置可采用两台避雷器并联而成，避雷器的动作阀值应为变压器中性点的额定短路工频耐受电压。

隔离装置安装在地面以上位置。

专用接地网中的各种连线可选用150mm的铜铰线构成。

图2中，本图所示布局结构所示为变压器中性点专用接地网位于主接地网的下方，与主接地网垂直分布排列。

根据国家电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的规定，垂直排列时变压器中性点专用接地网与主接地网的间距D2选取大于3米。

其余同图1。

本技术方案中的变压器中性点专用接地网，将变压器中性点的接地通道与其它一次设备的接地通道相隔离，从而可以针对变压器中性点接地时可能出现的特殊情况进行特殊设计，并且由于其结构相对独立，与系统结构无关，所以不用考虑这种特殊设计给其它一次设备所带来的可能的影响，也不用考虑系统结构改变时对该专用接地网所带来的冲击。

同时考虑到可能出现的意外情况，本技术方案中另外设计了一套隔离装置，在正常运行时，隔离装置将专用接地网与变电站主接地网相隔离，各自独立运行；而出现故障时，隔离装置即刻导通，可以将两组接地网并网运行，从而使其安全性与可靠性得到了提升。

由于本技术方案设置了一个与变电站主接地网相独立的、变压器中性点专用的、接地电阻较大的接地网，以抑制流入变压器中性点的直流电流，防止因流入变压器中性点的直流电流过大所引起的直流偏磁现象，从而避免了变压器可能出现的噪声增大、振动增强、过热、波形畸变以及继电保护装置误动等问题，保证了变压器的安全和系统的可靠运行。

本实用新型可广泛用于电力系统输、变、配电领域。

Claims (8)

1.一种用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网，包括变电站主接地网和变压器的中性点，其特征是：

在变电站主接地网之外再设置一由多组垂直接地极构成的变压器中性点专用接地网；

变压器中性点专用接地网与变压器中性点之间电连接；

在变压器中性点专用接地网与变电站主接地网之间，设置一隔离装置。

2.按照权利要求1所述的用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网，其特征是所述的专用接地网设置于主接地网附近，与主接地网水平分布排列。

3.按照权利要求2所述的用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网，其特征是所述的主接地网与专用接地网的间距大于6米。

4.按照权利要求1所述的用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网，其特征是所述的专用接地网设置于主接地网以下，与主接地网垂直分布排列。

5.按照权利要求4所述的用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网，其特征是所述的主接地网与专用接地网的间距大于3米。

6.按照权利要求1所述的用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网，其特征是所述的垂直接地极为圆柱形铜导体。

7.按照权利要求1所述的用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网，其特征是所述的隔离装置为避雷器。

8.按照权利要求1所述的用于抑制直流偏磁现象的变压器中性点专用接地网，其特征是所述的隔离装置安装在地面以上位置。

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