CN201946970U - 一种高压变压器中性点直流电流隔离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压变压器中性点直流电流隔离装置，包括隔直电容器、机械旁路开关,所述隔直电容器、机械旁路开关并联后串接于变压器T中性点和接地点之间，之后串联一电抗器，所述电抗器另一端连接有由第一可控硅保护装置及备用可控硅保护装置构成的并联回路，所述备用可控硅保护装置至少为一组，还包括可控制所述可控硅保护装置、机械旁路开关的控制器。本实用新型通过硬件触发装置采集电容器两端的电压，可在不借助控制器作用的情况下，快速触发双向晶闸管单元、机械旁路开关，提高了系统的响应精度，并且结构简单，多组可控硅保护装置互为备用，硬件触发装置和控制器互为冗余，系统可靠稳定。可广泛应用于高压输电领域。

Description

一种高压变压器中性点直流电流隔离装置

技术领域

本实用新型涉及一种高压变压器，尤其是一种高压变压器中性点直流电流隔离装置。

背景技术

随着我们国家工业的大力发展，供电需求越来越高。目前，全国越来越多的高压直流输电线路投入运行，使得供电能力得到了很大的改善。但是在交直流混合输电过程中，当超高压直流输电不对称运行或输电线路单极接地运行时，有电流从大地流过，造成直流输电线路附近大地电位产生变化，导致不同位置的交流变压器中性点接地极的直流电位不相等，从而产生直流电流经中性点接地极流入变压器和输电线路的现象。当流过交流变压器中性点直流电流过大时，会对交流输电系统产生影响，尤其是变压器中性点叠加直流分量后产生磁偏，造成磁饱和,使变压器产生振动、噪声、谐波，影响了变压器及交流系统的安全稳定运行。

为了避免交流变压器由于中性点流入直流电流导致的直流偏磁问题，国内外越来越多的专家已开始研制消除变压器中性点直流电流的装置。目前，已经提出的消除接地电流的方法有：反向电流注入法；中性点串电阻法；中性点串电容法。

反向电流注入法是在变压器中性点串入一个等效可控反向直流电压源，以消除中性点直流电流为目的，实时提供反向的直流电流。这种方法需在变电站外建造独立接地极，工程量比较大，运行维护费用较高。理论上由于高压变压器普遍为自耦变压器，对于直流没有隔离作用，输电线路形成一个网络形式的通路，网络中有很多个接地点和很对通路，各接地点电位不一定一致，很难通过调整一个地方电位来消除直流电流，反向注入法不能很好的抑制直流电流。

中性点串电阻法是在变压器中性点与接地极之间串入一个限流电阻。这种方法的不足是：无法完全消除中性点直流电流；对于有些场合，所需电阻值可能非常大，不能保证变压器中性点有效接地；中性点串入电阻对系统零序参数产生了影响，进而也可能会影响到继电保护的整定；当交流系统发生不对称故障时，还会导致变压器中性点过电压；每当电网结构变化时（比如在网络中增加或减少一台接地变压器），接地电阻阻值可能需要重新计算和更换。

中性点串电容法是目前在消除变压器中性点直流电流方面比较实用的一种方案，在申请号为200610125129.0、专利名称为《接地变压器中性点直流电流抑制装置》的专利文献中公开了一种串电容消除中性点直流电流的装置，它在变压器中性点与接地极之间串入隔直电容器，所述隔直电容器两端还并联有多组由晶闸管固态开关、限流电感器组成的支路，所述晶闸管由触发单元触发。由于电容有“隔直（流）通交（流）”的作用，因此变压器中性点串联电容器后，可以有效地消除流过变压器中性点的直流电流，而且不影响交流电流的正常流通。但现有技术存在以下不足：

（１）起保护作用的晶闸管的触发信号单由控制器给出。虽然此信号由中断逻辑判断，但是控制器采集，分析、判断所占用了时间，达不到晶闸管快速保护的目的；

（２）晶闸管使用要求条件比较苛刻，虽然上述技术使用了多组晶闸管单元作为保护电路，但是由于各支路电感器的均流作用，各晶闸管单元只能共同工作，难以构成互为备用的关系，若有一组晶闸管出现故障时，剩余各组晶闸管承担电流增大，系统将有中性点失地的危险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种反应快速、可靠性高、结构简单的高压变压器中性点直流电流隔离装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种高压变压器中性点直流电流隔离装置，包括隔直电容器、机械旁路开关,所述隔直电容器、机械旁路开关并联后串接于变压器中性点和接地点之间，变压器中性点之后串联一电抗器，所述电抗器另一端连接有由第一可控硅保护装置及备用可控硅保护装置构成的并联回路，所述备用可控硅保护装置至少为一组，还包括可控制第一可控硅保护装置、备用可控硅保护装置、机械旁路开关的控制器。

进一步作为优选的实施方式，所述可控硅保护装置包括双向晶闸管单元、触发板，所述双向晶闸管单元的控制极通过触发板连接至控制器，所述双向晶闸管单元的控制极和阳极之间还连接有硬件触发装置。

进一步作为优选的实施方式，所述硬件触发装置包括一压敏元件，所述压敏元件并联有一瞬变二极管，所述瞬变二极管的阴极与晶闸管的阳极连接，另一端通过一保护二极管与晶闸管的控制极连接，可单独快速触发双向晶闸管单元导通。

进一步作为优选的实施方式，所述硬件触发装置与机械旁路开关相连接，可快速切换机械旁路开关的通断。

本实用新型的有益效果是：

(1)    本实用新型通过硬件触发装置采集电容器两端的电压，可在不借助控制器作用的情况下，快速触发双向晶闸管单元、机械旁路开关，提高了系统的响应精度；

(2)             本实用新型主回路简洁可靠，本装置无二极管整流环节、无复杂的晶闸管关断辅助电路，结构简捷，体积小，成本低；

(3)             本实用新型具有可控硅保护装置和机械旁路开关双重保护装置，可控硅保护装置有备用回路，可靠性高；

(4)    本实用新型硬件触发装置和智能化的微机控制器构成触发双向晶闸管单元的信号，两者可互为冗余，兼有运行可靠性高和智能化程度高的特点。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型直流电流隔离装置的原理框图；

图2是本实用新型硬件触发装置的电路原理图。

具体实施方式

结合图1,一种高压变压器中性点直流电流隔离装置，包括隔直电容器C1、机械旁路开关K3,所述隔直电容器C1、机械旁路开关K3并联后串接于变压器T中性点和接地点之间，变压器T中性点之后串联一电抗器L1，所述电抗器L1另一端连接有由第一可控硅保护装置CF1及备用可控硅保护装置CF2、CFn构成的并联回路，所述备用可控硅保护装置至少为一组，还包括可控制第一可控硅保护装置CF1、备用可控硅保护装置CF2、CFn、机械旁路开关K3的控制器K。

进一步作为优选的实施方式，所述可控硅保护装置CF1、CF2、CFn包括双向晶闸管单元SCR、触发板C，所述双向晶闸管单元SCR的控制极通过触发板C连接至控制器K，所述双向晶闸管单元SCR的控制极和阳极之间还连接有硬件触发装置Tb。

进一步作为优选的实施方式，参照图2,所述硬件触发装置Tb包括一压敏元件R，所述压敏元件R并联有一瞬变二极管D1，所述瞬变二极管D1的阴极与晶闸管的阳极连接，另一端通过一保护二极管D2与晶闸管的控制极连接，可单独快速触发双向晶闸管单元SCR导通。

进一步作为优选的实施方式，所述硬件触发装置Tb与机械旁路开关K3相连接，可快速切换机械旁路开关K3的通断。

进一步作为优选的实施方式，所述电容C1为一组串联的无极性防爆电容，所述机械旁路开关K3为合匝迅速的断路器，所述电抗器L1为限流电抗器，起保护可控硅保护装置的作用。

参照图1，在实际工作中，变压器中性点分别连接有机械开关K1、K2,机械开关K1的另一端与接地点连接，机械开关K2的另一端通过直流电流隔离装置与接地点连接。工作时，机械开关K1处于常开状态，机械开关K2处于常闭状态，机械旁路开关K3处于常闭状态。控制器K检测到变压器T中性点直流电流量高于设定门槛值时，机械旁路开关K3转为断开位置。当机械旁路开关K3在断开位置时，控制器K检测到隔直电容器C1两端的直流电压低于限值时，旁路开关K3转为合上位置。当控制器K检测到变压器T中性点交流电流量越限时，机械旁路开关K3保持合上位置；如机械旁路开关K3为打开位置时，硬件触发装置Tb产生电流触发双向晶闸管SCR导通和机械旁路开关K3的闭合，同时控制器K也给出触发双向晶闸管SCR、机械旁路开关K3的信号，使变压器快速进入直接接地的运行方式，同时也保护隔直电容器C1。

硬件触发装置Tb的工作原理是：压敏元件R在双向晶闸管SCR两端电压超过门槛值时呈低阻态现象，有电流流过；瞬变二极管D1在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至极低的导通值，从而允许大电流通过；保护二极管D2可防止反向电流通过。实际应用中，根据中性点电容隔直装置安装在不同变电站的要求，确定需要多大电压开通，根据这个电压选择压敏元件R和瞬变二极管D1。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种高压变压器中性点直流电流隔离装置，其特征在于：包括隔直电容器（C1）、机械旁路开关(K3),所述隔直电容器（C1）、机械旁路开关(K3)并联后串接于变压器中性点和接地点之间，变压器中性点之后串联一电抗器（L1），所述电抗器（L1）另一端连接有由第一可控硅保护装置（CF1）及备用可控硅保护装置(CF2、CFn)构成的并联回路，所述备用可控硅保护装置至少为一组，还包括可控制第一可控硅保护装置（CF1）、备用可控硅保护装置(CF2、CFn)、机械旁路开关(K3)的控制器（K）。

2.根据权利要求1所述的一种高压变压器中性点直流电流隔离装置，其特征在于：所述可控硅保护装置（CF1、CF2、CFn）包括双向晶闸管单元(SCR)、触发板（C），所述双向晶闸管单元（SCR）的控制极通过触发板（C）连接至控制器（K），所述双向晶闸管单元（SCR）的控制极和阳极之间还连接有硬件触发装置（Tb）。

3.根据权利要求2所述的一种高压变压器中性点直流电流隔离装置，其特征在于：所述硬件触发装置（Tb）包括一压敏元件（R），所述压敏元件（R）并联有一瞬变二极管（D1），所述瞬变二极管（D1）的阴极与晶闸管的阳极连接，另一端通过一保护二极管（D2）与晶闸管的控制极连接，可单独快速触发双向晶闸管单元（SCR）导通。

4.根据权利要求3所述的一种高压变压器中性点直流电流隔离装置，其特征在于：所述硬件触发装置（Tb）控制与之连接的机械旁路开关(K3)的通断。

Images