CN202145399U

CN202145399U - 用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器

Info

Publication number: CN202145399U
Application number: CN201120262919U
Authority: CN
Inventors: 叶宽; 杨清华; 李春生; 任志刚; 段大鹏; 张翠霞; 陈立栋; 葛栋; 陈秀娟
Original assignee: China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; Beijing Electric Power Corp
Current assignee: China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; Beijing Electric Power Corp
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2021-07-22

Abstract

本实用新型提供了一种用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，用以解决现有技术中的避雷器与间隙保护装置很难实现有效配合，不能很好地解决变压器中性点的保护问题。该避雷器包括：避雷器芯体；绝缘外套，位于避雷器芯体的外围；接线端子，固定在绝缘外套的上端，与避雷器芯体相连接，用于将避雷器芯体连接到变压器中性点保护的电路中。采用本实用新型的技术方案，有助于提高避雷器通流能力和吸收能量的能力，从而避免了线路停运事故的发生。

Description

用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器

技术领域

本实用新型涉及一种用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器。

背景技术

为了限制单相接地短路电流，满足防止通讯干扰和继电保护的整定配置等要求，在110kV中性点有效接地系统中，部分变压器中性点常采取不接地运行方式。在运行过程中，变压器中性点可能会承受雷电、操作、工频和谐振过电压。

目前不接地系统中采用的变压器中性点保护方式主要有：单一间隙保护；单一金属氧化物避雷器保护；无间隙金属氧化物避雷器与间隙并联保护。

单一间隙保护的方式，常用的棒间隙采用分体安装，存在距离调节不准、同心度差的缺点，间隙在电弧作用后，电极烧蚀，距离发生变化，以及气象条件都会影响棒间隙的放电电压等电气性能，在实际运行中，曾出现过雷击线路造成变压器不接地中性点保护间隙闪络，继电保护误动，造成同塔双回线路停运事故。110kV变压器中性点保护间隙一般为羊角型或棒型间隙，间隙距离一般为110mm；雷电冲击放电电压不大于150kV，远小于雷电过电压；工频放电电压一般不小于57kV，大于单相接地时的稳态和暂态过电压，而小于单相接地且失地时的稳态和暂态过电压，且远小于非全相运行时的过电压，所以当系统发生单相接地且失地或非全相运行时，间隙也会闪络。

单一金属氧化物避雷器保护方式，理论上单一避雷器是可以保护变压器中性点绝缘的，但在系统单相接地且失地或非全相运行时，避雷器容易发生损坏或爆炸。如110kV系统在单相接地且失地时变压器中性点的工频稳态值在61～73kV之间，根据《交流无间隙金属氧化物避雷器》GB11032-2000提供典型的变压器中性点避雷器参数，对110kV变压器中性点可选用Y1.5W1-60/144型避雷器，其额定电压60kV，持续运行电压48kV，I2ms＝400A。若中性点发生失地的过电压是61kV，避雷器长时间工作在此电压下可能被损坏；即使没被损坏，在此电压作用下变压器中性点绝缘将遭受严峻考验。所以，避雷器不能完全实现变压器中性点保护。

图1为现有技术中无间隙金属氧化物避雷器与间隙并联的变压器中性点保护方式的电路图。如图1所示，无间隙金属氧化物避雷器11与间隙保护装置S和隔离开关QS并联，间隙保护装置S一般选用Φ12～Φ16mm不锈钢棒，端部为半球头，距离一般选为105～115mm，在间隙保护装置S的接地端串有CT(电流互感器)，作为零序信号抽取，零序电流保护整定时间一般为0.3～0.5s，一次侧电流为50～100A。该种方式，由于避雷器保护水平、棒间隙动作特性与变压器中性点的绝缘水平之间的配合要求很苛刻，实现非常困难。试验证明，间隙和避雷器很难实现有效配合。

综上所述，在现有技术中的不接地系统中变压器中性点保护所用的避雷器与间隙保护装置很难实现有效配合，不能很好地解决变压器中性点的保护问题，对于该问题，目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，以解决现有技术中的避雷器与间隙保护装置很难实现有效配合，不能很好地解决变压器中性点的保护问题。

为了实现上述目的，提供了一种用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器。

本实用新型的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器包括：避雷器芯体；绝缘外套，位于避雷器芯体的外围；接线端子，固定在绝缘外套的上端，与避雷器芯体相连接，用于将避雷器芯体连接到变压器中性点保护的电路中。

进一步地，避雷器芯体包括：若干个串接的金属氧化物电阻片；上压板和下压板，分别位于所有串接的金属氧化物电阻片的上下两端，用于将所有串接的金属氧化物电阻片压紧在一起。

进一步地，金属氧化物电阻片为氧化锌电阻片。

进一步地，避雷器的额定电压不小于72kV，避雷器的方波冲击耐受电流不小于2500A，避雷器的雷电冲击残压不大于148kV。

进一步地，避雷器的额定电压为72kV，避雷器的方波冲击耐受电流为2500A，避雷器的雷电冲击残压为148kV。

进一步地，绝缘外套的雷电冲击耐受电压不小于210kV，绝缘外套的工频耐受电压不小于130kV。

进一步地，避雷器的吸收能量不小于1.5MJ。

进一步地，避雷器的持续运行电压不小于58kV。

进一步地，不接地系统的标称电压为110kV。

进一步地，不接地系统中变压器中性点的绝缘等级为35kV。

根据本实用新型的技术方案，本实用新型的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，具有较大的通流能力和吸收能量的能力，能够和间隙保护装置实现有效配合，同时可以有效避免110kV变压器不接地中性点保护间隙闪络，继电保护误动，同塔双回线路停运事故的产生的问题。

附图说明

说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中无间隙金属氧化物避雷器与间隙并联的变压器中性点保护方式的电路图；

图2是根据本实用新型实施例的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器的结构示意图；以及

图3是图2中避雷器芯体的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图2是根据本实用新型实施例的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器的结构示意图，如图2所示，该避雷器主要包括：避雷器芯体21、绝缘外套22和接线端子23。

其中，绝缘外套22位于避雷器芯体21的外围。接线端子23固定在绝缘外套22的上端，与避雷器芯体21相连接，用于将避雷器芯体21连接到变压器中性点保护的电路中。在本实施例中，绝缘外套22的下端还可以固定在安装底板24上。

图3是图2中避雷器芯体21的结构示意图，如图3所示，避雷器芯体21主要包括：

金属氧化物电阻片211，在图3中，包含了以省略方式画出的多个金属氧化物电阻片211，所有金属氧化物电阻片211上下依次串接。优选地，金属氧化物电阻片211为非线性特性较好的氧化锌电阻片。

上压板212和下压板213，分别位于所有串接的金属氧化物电阻片211的上下两端，用于将所有串接的金属氧化物电阻片211压紧在一起。

由于避雷器的性能参数决定了避雷器的选型，对避雷器结构的确定起着非常重要的作用，本实用新型的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器的主要性能参数见下表一：

表一：用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器的主要性能参数表

项目	符号	单位	数值
				避雷器的额定电压	UR	kV	≥72
避雷器的方波冲击耐受电流		A	≥2500
				避雷器的雷电冲击残压		kV	≤148
避雷器的吸收能量		kJ	≥1.5
				避雷器的持续运行电压	UC	kV	≥58
绝缘外套的雷电冲击耐受电压		kV	≥210
				绝缘外套的工频耐受电压		kV	≥130
系统的标称电压		kV	110
				变压器中性点绝缘等级		kV	35

如表一所示，本实用新型的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器的额定电压UR不小于72kV。对于有效接地系统，避雷器的额定电压通常按安装位置处的工频过电压选取。对于110kV不接地变压器中性点，其工频稳态过电压，单相接地时电压有效值为43.65kV，单相接地且失地时电压有效值为72.74kV。优选地，该避雷器的额定电压选取为72kV为有效值。其直流1mA电流下的参考电压取103kV。在本实施例中，避雷器的额定电压直接决定了避雷器芯体21中所需要的金属氧化物电阻片211的个数。

如表一所示，本实用新型的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器的方波冲击耐受电流不小于2500A、吸收能量不小于1.5MJ。当系统发生故障时，在变压器的不接地中性点上产生的过电压，会使避雷器吸收一定的能量。吸收能量的大小与过电压幅值和持续时间有关。避雷器吸收能量的能力通常用耐受2ms方波电流表征，本实用新型的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器的2ms方波通流能力为400A。优选地，本实用新型的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器的方波冲击耐受电流为2500A，吸收能量为1.5MJ，当系统发生较严酷的过电压时，包括谐振过电压，该避雷器都具有较高的承受能力，对避雷器和变压器的安全运行更加可靠。

如表一所示，本实用新型的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器的雷电冲击残压不大于148kV。按绝缘配合原则，避雷器对所保护设备的雷电冲击配合系数应大于1.15，考虑引线的和波形的影响，绝缘配合系数取1.25。35kV绝缘等级对应的雷电冲击绝缘水平为185kV，优选地，避雷器的雷电冲击残压取不大于148kV。

如表一所示，本实用新型的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器的持续运行电压UC不小于58kV。虽然正常工作状态下110kV变压器中性点不接地时的电压很低。但一般避雷器的运行电压与额定电压之比约为0.8，优选地，该避雷器的运行电压可取为58kV有效值。

如表一所示，本实用新型的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器的绝缘外套的雷电冲击耐受电压不小于210kV，绝缘外套的工频耐受电压不小于130kV。绝缘外套的雷电冲击耐受电压和工频耐受电压是通过合理设计避雷器外部伞形结构实现的，采用大、小伞交替分布方式，耐污性能较好的复合绝缘外套，可使雷电冲击耐受电压不小于210kV，绝缘外套的工频耐受电压不小于130kV。避雷器的外绝缘耐受电压选择原则有两个，一是按变压器中性点的绝缘水平，即雷电冲击耐受电压为185kV，工频耐受为80kVrms；二是雷电冲击耐受电压按避雷器残压的1.4倍。优选地，绝缘外套的工频耐受电压按避雷器雷电冲击残压的0.88倍，选取为130kV；绝缘外套的雷电冲击耐受电压为210kV。

从以上的描述可知，本实用新型的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，具有较大的通流能力和吸收能量的能力，能够和间隙保护装置实现有效配合，同时可以有效避免110kV变压器不接地中性点保护间隙闪络，继电保护误动，同塔双回线路停运事故的产生的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，其特征在于，包括：

避雷器芯体；

绝缘外套，位于所述避雷器芯体的外围；

接线端子，固定在所述绝缘外套的上端，与所述避雷器芯体相连接，用于将所述避雷器芯体连接到变压器中性点保护的电路中。

2.根据权利要求1所述的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，其特征在于，所述避雷器芯体包括：

若干个串接的金属氧化物电阻片；

上压板和下压板，分别位于所有所述串接的金属氧化物电阻片的上下两端，用于将所有所述串接的金属氧化物电阻片压紧在一起。

3.根据权利要求2所述的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，其特征在于，所述金属氧化物电阻片为氧化锌电阻片。

4.根据权利要求1所述的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，其特征在于，所述避雷器的额定电压不小于72kV，所述避雷器的方波冲击耐受电流不小于2500A，所述避雷器的雷电冲击残压不大于148kV。

5.根据权利要求4所述的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，其特征在于，所述避雷器的额定电压为72kV，所述避雷器的方波冲击耐受电流为2500A，所述避雷器的雷电冲击残压为148kV。

6.根据权利要求1所述的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，其特征在于，所述绝缘外套的雷电冲击耐受电压不小于210kV，所述绝缘外套的工频耐受电压不小于130kV。

7.根据权利要求1所述的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，其特征在于，所述避雷器的吸收能量不小于1.5MJ。

8.根据权利要求1所述的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，其特征在于，所述避雷器的持续运行电压不小于58kV。

9.根据权利要求1所述的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，其特征在于，所述不接地系统的标称电压为110kV。

10.根据权利要求1至9任一项所述的用于不接地系统中变压器中性点保护的避雷器，其特征在于，所述不接地系统中变压器中性点的绝缘等级为35kV。