CN202197100U - 变压器中性点接地保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力系统过电压保护装置，公开了一种变压器中性点接地保护装置，包括隔离开关（7）、无间隙金属氧化物避雷器（6）、监测器（9）和变压器中性点保护用控制间隙（8），所述的变压器中性点保护用控制间隙（8）由主间隙（1）、点火间隙（2）、均压电阻Ⅰ（3）和均压电阻Ⅱ（4）以及电流互感器（5）组成。本实用新型很好地解决了变压器中性点绝缘水平、MOA保护水平和间隙动作特性三者之间的绝缘配合问题：即由MOA的保护水平在规定的配合系数下，保证了变压器中性点的雷电冲击和操作冲击耐受电压的绝缘水平；而其暂态过电压下的绝缘配合则由控制间隙与之匹配。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统过电压保护装置，尤其涉及了一种变压器中性点接地保护装置。
背景技术
我国高压电力系统110kV及以上变压器中性点常用的过电压保护方式有：传统式的单一间隙保护、单一避雷器保护以及间隙和避雷器并联保护等。
单一间隙保护几乎采用的都是棒——棒间隙。其致命缺陷是：①间隙放电产生的截波陡度大，对变压器绕组及中性点的绝缘危害大；②间隙放电的伏秒特性很难与变压器中性点的绝缘水平相配合，在雷电过电压下动作起保护作用，而在操作过电压尤其是暂态过电压下则往往不动作，起不到保护作用；③单一间隙放电分散性大，且间隙距离不好调节，同心度差。
单一避雷器保护目前几乎都是用具有优异非线性伏安特性的无间隙金属氧化物避雷器（MOA），它在雷电过电压和操作过电压下都能起到保护作用，但当系统出现因接地故障而形成局部不接地系统或引发铁磁谐振或出现非全相运行而激发高频、倍频谐振时（以上此处称暂态过电压），避雷器承受不了这种持续时间长的过电压能量而发生热崩溃或爆炸。
间隙与避雷器并联的保护方式，即在雷电过电压下由MOA承当保护功能，在暂态过电压下由棒——棒间隙承当保护功能，这就要求在暂态过程中既不损坏MOA，又要防止间隙误动作而造成的全站仃电事故。如此，存在着变压器中性点绝缘水平、MOA保护水平和棒——棒间隙动作特性三者之间的绝缘配合问题及其伏秒特性的相互匹配问题，既严谨又苛刻，实现困难。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术上的缺陷，提供一种当系统发生单相接地故障形成局部不接地或非全相运行引发出持续时间长的暂态过电压时，控制间隙及时动作击穿放电，转为中性点接地状态，保护了变压器中性点绝缘和金属氧化物避雷器免受热崩溃损坏的变压器中性点接地保护装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：
变压器中性点接地保护装置，包括隔离开关、无间隙金属氧化物避雷器、监测器和变压器中性点保护用控制间隙，所述的变压器中性点保护用控制间隙由主间隙、点火间隙、均压电阻Ⅰ和均压电阻Ⅱ以及电流互感器组成。现场使用中主间隙一般为水平安装，间隙放电后燃弧有自吹功能，燃弧间隙距离沿电极球面上移，即放电间隙和燃弧间隙分离不在同一点上，使间隙放电点不被电弧烧蚀，保证了间隙放电电压的稳定性。
作为优选，所述的主间隙和点火间隙串联连接，主间隙首端与变压器中性点N连接，点火间隙末端通过电流互感器接地。间隙放电电压可控、稳定，分散性小，为3%～5%，而现有棒—棒间隙放电电压的分散性大，为10%～20%。本实用新型间隙放电的冲击系数较大，不承当雷电过电保护功能，即在雷电压下不动作，也就克服了单一间隙在雷电过电压下击穿产生的截波对变压器绕组及中性点绝缘的危害。
作为优选，所述的均压电阻Ⅰ为非线性电阻，与主间隙并联连接；所述的均压电阻Ⅱ为线性电阻，与点火间隙并联连接。
作为优选，所述的主间隙为一对不锈钢空芯球或半球与空气隙构成，或为一对铜的空芯球或半球与空气隙构成。所述主间隙为一对空芯球形或半球形不锈钢或铜材料构成，可水平或垂直布置。
作为优选，所述的主间隙为一对羊角电极构成。
作为优选，所述的点火间隙为一对不锈钢空芯球或半球与空气隙构成，或为一对铜的空芯球或半球与空气隙构成。
作为优选，所述的点火间隙为真空开关或真空接触器。
作为优选，所述的电流互感器为零序电流互感器。
作为优选，所述的变压器中性点接地保护装置还包括串联连接的无间隙金属氧化物避雷器与监测器，无间隙金属氧化物避雷器与监测器串联连接后与变压器中性点保护用控制间隙并联连接。
本实用新型专利技术的运用，充分发挥了间隙和MOA保护的各自优势。在雷电和一般操作过电压作用下，MOA以其优异的非线性特性限制住变压器中性点过电压幅值，释放其过电压能量；而在暂态过电压下，间隙迅速击穿放电，同时保护了变压器中性点绝缘和MOA免受损坏。
本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本实用新型很好地解决了变压器中性点绝缘水平、MOA保护水平和间隙动作特性三者之间的绝缘配合问题：即由MOA的保护水平在规定的配合系数下，保证了变压器中性点的雷电冲击和操作冲击耐受电压的绝缘水平；而其暂态过电压下的绝缘配合则由控制间隙与之匹配。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的结构示意图。
图2是本实用新型间隙放电控制原理图。
以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中1—主间隙、2—点火间隙、3—均压电阻Ⅰ、4—均压电阻Ⅱ、5—电流互感器、6—无间隙金属氧化物避雷器、7—隔离开关、8—变压器中性点保护用控制间隙、9—监测器、10—变压器中性点N。
具体实施方式
下面结合附图1至图2与实施例对本实用新型作进一步详细描述：
实施例1
变压器中性点接地保护装置，如图1至图2所示，包括隔离开关7、无间隙金属氧化物避雷器6、监测器9和变压器中性点保护用控制间隙8。MOA为无间隙金属氧化物避雷器6简称，JCQ为监测器9简称。
变压器中性点保护用控制间隙8由主间隙1、点火间隙2、均压电阻Ⅰ3和均压电阻Ⅱ4以及电流互感器5组成。所述主间隙1为一对空芯球形或半球形不锈钢或铜材料构成，可水平或垂直布置。现场使用中主间隙1一般为水平安装，间隙放电后燃弧有自吹功能，燃弧间隙距离沿电极球面上移，即放电间隙和燃弧间隙分离不在同一点上，使间隙放电点不被电弧烧蚀，保证了间隙放电电压的稳定性。
主间隙1和点火间隙2串联连接，主间隙1首端与变压器中性点N10连接，点火间隙2末端通过电流互感器5接地。间隙放电电压可控、稳定，分散性小，为3%～5%，而现有棒—棒间隙放电电压的分散性大，为10%～20%。本实用新型间隙放电的冲击系数较大，不承当雷电过电保护功能，即在雷电压下不动作，也就克服了单一间隙在雷电过电压下击穿产生的截波对变压器绕组及中性点绝缘的危害；均压电阻Ⅰ3为非线性电阻，与主间隙1并联连接；所述的均压电阻Ⅱ4为线性电阻，与点火间隙2并联连接。本实用新型控制间隙的控制策略是：选择两种均压电阻3和4在设定的工频电压Ur下即图2时阻值相等， 即R3﹦R4， 此时电压沿间隙均匀分布：I0R3﹦I0R4﹦UO， Ur﹦2Uo，当电压超过Ur继续升高时，由于R3和R4两种电阻伏安特性的差异，线性均压电阻Ⅱ4上的电压降沿直线4快速上升，非线性均压电阻Ⅰ3的电压降沿曲线3慢速上升，例如在I2电流下，线性电阻R4上的压降U2远大于非线性电阻R3的压降U1，使点火间隙2首先击穿放电，全部电压加在主间隙1上，使其立即击穿放电，而完成间隙放电的控制作用。
如图1，当雷电和操作过电压入侵时，作用在变压器中性点的过电压由其中性点用避雷器MOA动作，限制过电压幅值并吸收其能量，而控制间隙不动作以免继电保护误动作；当系统发生单相接地不失地故障，过电压对变压器中性点绝缘无威胁，控制间隙和MOA均不动作；当系统发生单相接地故障形成局部不接地/失地或非全相运行引发出持续时间长的暂态过电压时，控制间隙动作击穿放电，转为中性点接地状态，保护了变压器中性点绝缘和MOA免受热崩溃损坏。
主间隙1为一对不锈钢半球与空气隙构成，点火间隙2为一对不锈钢空芯球与空气隙构成。电流互感器5为零序电流互感器。
变压器中性点接地保护装置还包括串联连接的MOA6与监测器9，MOA6与监测器9串联后与变压器中性点保护用控制间隙8并联。参照图1，一种变压器中性点保护用控制间隙8，由主间隙1与非线性均压电阻Ⅰ3并联，然后再与并联有线性均压电阻Ⅱ4的点火间隙2串联连接，主间隙为水平安装，主间隙的首端连接在变压器Tp的中性点N，点火间隙的末端通过与其串联连接的零序电流互感器5接地，而实现与变压器中性点保护常用的无间隙金属氧化物避雷器MOA6并联组成联合保护。在雷电过电压和操作过电下，MOA动作，控制间隙不动作；而在暂态过电压下，控制间隙动作，将过电压能量释放于地中，减小了MOA的负担，从而保护了变压器中性点绝缘免遭过电压的损坏并避免MOA发生热崩溃而爆炸。
接地隔离开关7，用于改变变压器中性点接地或不接地的运行方式。
图2为本实用新型间隙放电的控制原理图，图中曲线3、4分别是非线性均压电阻Ⅰ3、线性均压电阻Ⅱ4的伏安特性。主间隙1的电压U1按其并联电阻Ⅰ3上的电压降成曲线3的非线性规律变化；点火间隙2上的电压U2按其并联均压电阻Ⅱ4上的电压降沿直线4成线性规律变化。正常工作情况下，因泄漏电流小比如I1时刻，均压电阻Ⅰ3上的电压降大于均压电阻Ⅱ4上的电压降，即U1′＞U2′，不点火，控制间隙上的电压不足以使间隙放电。设定某一工频电压下，非线性电阻Ⅰ3和线性电阻Ⅱ4上的电压降相等，电压沿间隙均匀分布，即U1= U2=U0，取此点为控制间隙放电压下限的零界控制点，当电压继续上升时，主间隙和点火间隙的电压分布发生了相反的变化，U2＞U1，U2上升速度大于U1，使点火间隙2首先击穿放电 ，全部电压加在主间隙1上，使之立即击穿放电。所以一旦点火间隙2上的电压降大于主间隙1上的电压降即U2＞U1时，点火间隙2就立即动作放电而引发主间隙1随即放电，从而完成间隙放电的控制作用。
实施例2
本实施例与实施例1的主要区别在于，主间隙1为一对羊角电极构成，点火间隙2为一对铜的半球与空气隙构成；点火间隙2为真空接触器。
总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。
Claims (9)
1.变压器中性点接地保护装置，包括隔离开关（7）和变压器中性点保护用控制间隙（8），其特征在于：所述的变压器中性点保护用控制间隙（8）由主间隙（1）、点火间隙（2）、均压电阻Ⅰ（3）和均压电阻Ⅱ（4）以及电流互感器（5）组成。
2.根据权利要求1所述的变压器中性点接地保护装置，其特征在于：所述的主间隙（1）和点火间隙（2）串联连接，主间隙（1）首端与变压器中性点N（10）连接，点火间隙（2）末端通过电流互感器（5）接地。
3.根据权利要求1所述的变压器中性点接地保护装置，其特征在于：所述的均压电阻Ⅰ（3）为非线性电阻，与主间隙（1）并联连接；所述的均压电阻Ⅱ（4）为线性电阻，与点火间隙（2）并联连接。
4.根据权利要求1所述的变压器中性点接地保护装置，其特征在于：所述的主间隙（1）为一对不锈钢空芯球或半球与空气隙构成，或为一对铜的空芯球或半球与空气隙构成。
5.根据权利要求1所述的变压器中性点接地保护装置，其特征在于：所述的主间隙（1）为一对羊角电极构成。
6.根据权利要求1所述的变压器中性点接地保护装置，其特征在于：所述的点火间隙（2）为一对不锈钢空芯球或半球与空气隙构成，或为一对铜的空芯球或半球与空气隙构成。
7.根据权利要求1所述的变压器中性点接地保护装置，其特征在于：所述的点火间隙（2）为真空开关或真空接触器。
8.根据权利要求1所述的变压器中性点接地保护装置，其特征在于：所述的电流互感器（5）为零序电流互感器。
9.根据权利要求1所述的变压器中性点接地保护装置，其特征在于：还包括串联连接的无间隙金属氧化物避雷器（6）与监测器（9）串联后与变压器中性点保护用控制间隙（8）并联。
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