CN203982114U - 一种基于投切电路监控变压器铁芯接地电流的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种基于投切电路监控变压器铁芯接地电流的装置，其是在变压器油箱外设置支撑绝缘子，支撑绝缘子上设置有第一电流互感器和第二电流互感器，铁芯的接地引出线穿过第一电流互感器的一次线圈，然后通过并联的投切电路和二只反向并联的晶闸管，然后到达接地端；所述的第一电流互感器的二次线圈的两端连接AD转换接口电路的两个输入端，第二电流互感器的二次线圈的两端连接AD转换接口电路的另外两个输入端。本实用新型通过两只电流互感器分别采集电流，所测的电流除接地电流Ir外，还有干扰电流Ig，铁芯接地电流为(Ir+Ig)和Ig的电流之差。此方法消除了漏磁的干扰，解决了变压器现场检测数据偏大的问题，提高了测试的准确性。

Description

一种基于投切电路监控变压器铁芯接地电流的装置

技术领域

本实用新型属于变压器设备领域，具体涉及一种用于监控变压器铁芯接地电流的装置。

背景技术

大容量变压器是指容量在100000kVA以上、电压在110kV及以上的变压器。大容量变压器发热量大，通常在变压器箱体里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里。变压器铁芯采用非常薄，电阻较大的硅钢片叠压而成。变压器在正常运行时，绕组周围存在电场，而铁芯和夹件等金属构件处于电场中，若铁芯未可靠接地，则会产生放电现象，损坏绝缘。因此，铁芯必须有一点可靠接地。

大容量变压器运行时，当变压器铁芯发生多点接地时，会使铁芯与地之间形成闭合电流回路，由于铁芯回路电阻小，形成闭合电流回路的铁芯接地电流的数值要比变压器铁芯接地时的铁芯接地电流要大很多，甚至可达上百安培，这么大的接地电流足以造成变压器的损伤。而当变压器铁芯发生多点接地时，一般是通过停电后进行串接电阻来完成限流的，对串接电阻性能要求也高，即要求限流电阻的热容量较大，还要求限流电阻要具备一定的散热能力，这种停电进行限流的操作方式严重影响到了电网的可靠供电。

实用新型内容

针对本领域存在的技术问题，本实用新型的目的是提出一种基于投切电路监控变压器铁芯接地电流的装置。

实现本实用新型目的的技术方案为：

一种基于投切电路监控变压器铁芯接地电流的装置，所述变压器包括变压器油箱、铁芯、位于铁芯两端的夹件，所述铁芯连接有接地引出线，所述接地引出线从变压器油箱顶部引出，穿过引出线套管，从变压器油箱外侧延伸至地面的接地端；

所述监控变压器铁芯接地电流的装置包括：接地引出线支撑绝缘子、第一电流互感器和第二电流互感器、投切电路、二只反向并联的晶闸管、AD转换接口电路、单片机；

在变压器油箱的箱体外侧固定设置所述接地引出线支撑绝缘子，所述接地引出线支撑绝缘子上固定设置有所述第一电流互感器和第二电流互感器，所述接地引出线穿过第一电流互感器的一次线圈，然后通过并联的投切电路和二只反向并联的晶闸管，然后到达接地端；

所述的第一电流互感器的二次线圈的两端连接所述AD转换接口电路的两个输入端，第二电流互感器的二次线圈的两端连接所述AD转换接口电路的另外两个输入端；

所述的二只反向并联的晶闸管的控制端连接所述单片机；所述AD转换接口电路的输出端连接所述单片机。即，单片机控制晶闸管的开关。

进一步地，所述投切电路包括第一投切支路、第二投切支路及第三投切支路，三个投切支路并联；

三个投切支路的电气结构相同，均为两只反向并联的晶闸管、一个电阻器、一个电感串联组成。

优选地，所述单片机还连接有显示单元、铁芯多点接地故障电流记录单元、铁芯多点接地报警器和后台监控电脑。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过两只电流互感器分别采集电流，一只电流互感器套在铁芯接地引线上，另一只电流互感器是检测由于漏磁等其它因素产生的干扰电流Ir。第一电流互感器所测的电流除了铁芯接地电流Ir外，还有漏磁等其它因素产生的干扰电流Ig，铁芯接地电流为(Ir+Ig)和干扰电流Ig的电流之差。此方法消除了漏磁的干扰，解决了变压器现场检测数据偏大的问题，提高了测试的准确性。

本实用新型提出的装置能够有效进行铁芯接地故障的检测和监控，一旦监测到铁芯多点接地故障后，投切电路自动切入，避免了变压器故障范围的进一步扩大，同时该装置发出报警信号至后台，为运行人员停电检修提供了依据。

本装置易于操作，自动化程度高，对变压器安全运行没有负作用，有效保证了电网稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型监控变压器铁芯接地电流的装置在变压器油箱外的布置示意图。

图2为投切电路图。

图中，1为变压器油箱，2为变压器铁芯接地引出线套管，3为铁芯接地引出线，4为第二电流互感器，5为第一电流互感器，6为铁芯接地引出线支撑绝缘子，7为投切电路，8、9；18、19；22、23；26、27为晶闸管(每两个晶闸管反向并联，每对反向并联的晶闸管分属不同的支路)，10为接地端，11为单片机，12为AD转换接口电路，13为LCD显示器，14为铁芯多点接地故障电流记录单元，15为后台监视电脑，16为铁芯多点接地报警器，17为投切电路输出端，20、24、28为电阻器(分属不同的支路)，21、25、29为电感器(分属不同的支路)。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

参见图1、一种大容量变压器监控变压器铁芯接地电流的装置，该大容量变压器为油浸式变压器，包括变压器油箱1，油箱内有铁芯、夹件和绕组。

在变压器油箱1的箱体外侧固定设置有铁芯接地引出线支撑绝缘子6，第一电流互感器5和第二电流互感器4固定在铁芯接地引出线支撑绝缘子6上，铁芯接地引出线3的一端穿过变压器铁芯引出线套管2后从第一电流互感器5的一次线圈中穿过后与投切电路7的输入端、及晶闸管8、9连接，第一电流互感器5的二次侧感应线圈两端分别与AD转换接口电路12的两个输入接口连接，第二电流互感器4的二次侧感应线圈两端分别与AD转换接口电路12的另两个输入接口连接；AD转换接口电路12的输出端与单片机11连接，投切电路输出端17与接地端10连接。

其中，投切电路7与反向并联的两晶闸管8、9组成的短路开关组是并联关系，两反向并联的晶闸管8、9的控制端均分别与单片机11连接。

参见图2。投切电路7由三条并联的投切支路组成，电阻器20、电感器21和由两反向并联的晶闸管18、19组成第一投切支路，两反向并联的晶闸管18、19的控制端分别与单片机11连接。第二、第三投切支路的电气结构与第一投切支路是相同的，第二投切支路由电阻器24、电感器25和由两反向并联的晶闸管22、23组成，第三投切支路由电阻器28、电感器29和由两反向并联的晶闸管26、27组成。其中两反向并联的晶闸管22、23和晶闸管26、27的控制端分别与单片机11连接，即由单片机控制导通与否。

在单片机11上分别连接有LCD电流显示器13、铁芯多点接地故障电流记录单元14、铁芯多点接地报警器16和后台监控电脑15。

本实施例装置的运行方法如下：

当监测到大容量变压器铁芯接地电流小于0.1安培时，反向并联的两晶闸管8、9导通，投切电路不接入工作；当监测到大容量变压器铁芯接地电流大于0.1安培时，反向并联的两晶闸管8、9截止，投切电路接入工作；首先控制第一投切支路导通，即控制两反向并联的晶闸管18、19导通，电阻器20、电感器21串入回路，如果此时接地电流仍大于0.1安培，控制第一投切支路截止。接通第二投切支路，控制两反向并联的晶闸管22、23导通，电阻器24、电感器25串入回路。如果此时接地电流仍大于0.1安培，控制第二投切支路截止。接通第三投切支路，控制两反向并联的晶闸管26、27导通，电阻器28、电感器29串入回路。

变压器正常运行时，作为限制电流阻抗单元的三个投切支路被短接。当铁芯发生多点接地时，投入限制电流阻抗单元。投切支路采用电阻加电抗的方式，解决了限流电阻容量要求高且限制电流效果差的问题。当铁芯发生多点接地时，往往回路电流频率较高，投入阻抗相当于在回路中串接了电阻和电抗，尤其是电抗极大地限制了高频电流，此时电阻上电流小，热容量要求低，解决了仅依靠串接电阻热容量要求高的问题。

本装置中，作为限制电流阻抗单元的三个投切支路的阻抗单元均采用双向晶闸管控制支路的通断，通过控制导通角，能控制阻抗支路的通和断，实现阻抗单元的投切。传统方法是采用开关，由于开关带电流频繁通断出现打火，严重影响了开关的使用寿命。而采用晶闸管控制，性价比高，续流能力强，不出现打火，使用寿命不受影响，解决了传统控制开关使用寿命的问题。

本装置的铁芯接地电流监控装置显示范围宽，满足不同范围的精度要求。通过信号处理、A/D转换单元采集铁芯接地电流，在LCD显示单元上显示。程序上采用分段显示功能，既能满足精度要求，又能满足检测范围，解决了现场测试范围小和显示精度不足的问题。在电流最大范围100A内，按不同范围分段显示，当接地电流小于0.1A时，显示精度级别达到0.1mA；当接地电流在0.1A至1A之间时，显示精度级别为0.001A；当接地电流在1A至100A之间时，显示精度级别为0.01A。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于投切电路监控变压器铁芯接地电流的装置，所述变压器包括变压器油箱、铁芯、位于铁芯两端的夹件，所述铁芯连接有接地引出线，所述接地引出线从变压器油箱顶部引出，穿过引出线套管，从变压器油箱外侧延伸至地面的接地端；

其特征在于，所述监控变压器铁芯接地电流的装置包括：接地引出线支撑绝缘子、第一电流互感器和第二电流互感器、投切电路、二只反向并联的晶闸管、AD转换接口电路、单片机；

在变压器油箱的箱体外侧固定设置所述接地引出线支撑绝缘子，所述接地引出线支撑绝缘子上固定设置有所述第一电流互感器和第二电流互感器，所述接地引出线穿过第一电流互感器的一次线圈，然后通过并联的投切电路和二只反向并联的晶闸管，然后到达接地端；

所述的第一电流互感器的二次线圈的两端连接所述AD转换接口电路的两个输入端，第二电流互感器的二次线圈的两端连接所述AD转换接口电路的另外两个输入端；

所述的二只反向并联的晶闸管的控制端连接所述单片机；所述AD转换接口电路的输出端连接所述单片机。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述投切电路包括第一投切支路、第二投切支路及第三投切支路，三个投切支路并联；

三个投切支路的电气结构相同，均为两只反向并联的晶闸管、一个电阻器、一个电感串联组成。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述单片机还连接有显示单元、铁芯多点接地故障电流记录单元、铁芯多点接地报警器和后台监控电脑。