CN206471823U - 一种变压器中性点新型成套保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变压器中性点新型成套保护装置，其特征在于：避雷器下端连接支撑绝缘子与温敏隔离器，温敏隔离器通过计数器接地；避雷器的上端电连接有棒间隙的左端不锈钢圆棒，配对的右端不锈钢圆棒通过电流互感器与底座连接。正常运行时，避雷器的残压低于棒间隙雷电和操作放电电压下限，棒间隙在雷电入侵时频繁放电导致主变压器不必要跳闸的情况将会得到显著改善。温敏隔离器的动作电流曲线低于避雷器工频耐受特性曲线，一旦出现局部系统解列为非有效接地系统的事故工况，温敏隔离器动作，即温敏元件引爆切割，快速脱离跌落，避雷器被支撑绝缘子与系统隔离，有棒间隙保护变压器中性点的安全，不影响供电可靠性指标。

Description

一种变压器中性点新型成套保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种变压器保护装置，特别涉及一种变压器中性点新型成套保护装置。

背景技术

110kV、220kV是供电网络的主要电压等级，由于电压很高，中性点一般采用直接接地方式，由于继电保护整定配置及防止通讯干扰等方面的要求，为了限制单相短路电流，其中有部分变压器采用中性点不接地方式。在这种运行方式下，由于雷击、单相接地短路故障等会造成中性点过电压，而且变压器大多是分级绝缘，因此过电压对中性点的绝缘造成很大威胁，必须对其设置保护装置防止事故发生。

对于分级绝缘变压器中性点过电压保护，采用避雷器加并联水平棒间隙的配置方式，其两者的配合原则是：避雷器承担雷电过电压保护，当系统发生单相接地故障及开关单相重合闸过程中水平棒间隙不应放电动作；只有当系统失地，且出现系统非全相运行或谐振故障时，水平棒间隙可靠动作，保护变压器中性点绝缘及线端设备的绝缘，防止避雷器因通流容量不够发生爆炸。但通过多年的运行实践证明，避雷器与水平棒间隙的配合仍存在一些缺陷：110kV 系统单相接地时如果解列为局部不接地系统的异常运行工况，可能会出现不接地系统常见的弧光接地、铁磁谐振等危险的过电压，要求主变压器中性点的棒间隙必须动作。棒间隙的工频放电电压应介于44kV和65kV之间，前者是系统有效接地的正常工况下发生单线接地故障时可能出现的最高短时工频过电压稳态有效值(43.8)，后者对应的是系统局部失地的异常运行工况下。棒间隙的50％放电电压宜取60kV，海拔低于1000米地区间隙距离一般取100-110mm。

棒间隙在正常运行工况下动作放电将导致系统零序参数的变化，给继电保护的整定带来不确定因素，使继电保护发生不正常动作。

现行常规型号中性点避雷器的雷电残压都较大，不能满足与棒间隙的配合要求，以 Y1.5W60/144为例，其残压大于120mm棒间隙的雷电冲击放电电压上限，这就有可能使得避雷器动作的同时，棒间隙也放电击穿，尤其在雷击输电线路导致系统瞬时单相接地时，造成继电保护不正常动作。

因棒间隙频繁动作导致的继电保护不正常动作在雷电天气时有发生，因此如何改善主变中性点保护，提高主变压器的供电可靠性是供电部门十分关心的问题。经检索相关文献，有部分关于主变压器中性点过电压保护装置的报道，本专利与其他产品主要不同之处在于本设备中装有温敏隔离器，且在避雷器的下端连接有支撑绝缘子，温敏隔离器下端与计数器相连，连接之后的二者并于支撑绝缘子的两端。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种变压器中性点新型成套保护装置，可避免棒间隙在避雷器的雷电残压下放电导致继电保护不必要的动作，且能够避免避雷器发生爆炸伤及其它设备。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种变压器中性点新型成套保护装置，其创新点在于：包括避雷器、温敏隔离器、支撑绝缘子、计数器、接地开关、底座、电流互感器、不锈钢支柱、右端不锈钢圆棒及左端不锈钢圆棒；避雷器的上端电连接有水平方向的左端不锈钢圆棒，下端连接温敏隔离器，温敏隔离器的引线与装在底座上的计数器软连接；避雷器下端连接有支撑绝缘子，支撑绝缘子安装在底座上，与避雷器以法兰连接；

不锈钢支柱垂直于底座固定在电流互感器的一端，支柱上端电连接有水平方向的右端不锈钢圆棒；电流互感器的另一端与底座连接；

避雷器、温敏隔离器和计数器依次串联构成避雷器保护支路；左端不锈钢圆棒、右端不锈钢圆棒和电流互感器依次串联构成与避雷器保护支路并联的棒间隙保护支路；

温敏隔离器动作后，即温敏元件引爆切割，快速脱离跌落，由避雷器和支撑绝缘子串联构成避雷器保护支路。

所述避雷器为金属氧化物避雷器，对于110kV变压器中性点，避雷器额定电压为42kV，棒间隙工频50％放电电压有效值为60kV。

本实用新型的优点在于：为避免棒间隙在避雷器的雷电残压下放电导致继电保护不必要的动作，避雷器的雷电残压应低于棒间隙的雷电冲击放电电压下限，要求避雷器的额定电压低于棒间隙的工频放电电压下限。当中性点工频过电压介于避雷器的额定电压和棒间隙的放电电压之间时，棒间隙不放电，避雷器将损坏。为避免避雷器损坏，采用温敏隔离器与避雷器串联作为避雷器的工频过载保护，温敏隔离器的动作电流曲线低于避雷器工频耐受特性曲线。一旦出现局部系统解列为非有效接地系统的事故工况，流过避雷器的工频电流达到脱离器的动作条件时，温敏隔离器动作，即温敏元件引爆切割，快速脱离跌落，避免避雷器发生爆炸伤及其它设备。

正常运行时，避雷器的残压低于棒间隙雷电和操作冲击放电电压下限，雷电和操作过电压作用下棒间隙不动作。与目前采用的棒间隙与避雷器并联的中性点保护产品比较，棒间隙在雷电入侵时频繁放电导致继电保护不正常动作切除主变压器的情况将会得到显著改善，当过电压大于避雷器的动作下限时，避雷器动作，此时温敏隔离器将不会动作，过电压经避雷器、温敏隔离器将过电压导出，当过电压大于避雷器的动作下限且电流大于温敏隔离器的动作值时，避雷器、温敏隔离器同时动作，温敏隔离器动作之后，即温敏元件引爆切割，快速脱离跌落，将避雷器悬空、将下端支撑绝缘子接入，保护避雷器的安全，当过电压高于棒间隙放电动作下限时，温敏隔离器动作，由棒间隙放电，保护避雷器的安全。

110kV电力系统只有变成孤立不接地系统时，主变中性点才会出现威胁避雷器安全的过电压，需要棒间隙动作保护主变中性点。孤立不接地这种异常的系统运行工况实际发生的次数非常少，并且有棒间隙作后备保护，温敏隔离器动作后不必马上停电更换，因此本专利中使用温敏隔离器这种一次性保护器件不影响系统供电可靠性指标。

普通避雷器的设计受到安全性条件制约，虽然中性点失地的运行工况极少出现但必须考虑，避雷器须选择较高的额定电压，原则上避雷器的额定电压须高于棒间隙的工频放电电压上限，导致正常运行工况下雷电和操作时避雷器的残压过高使棒间隙频繁放电，因此普通避雷器与棒间隙并联保护装置中棒间隙为主保护，避雷器为辅，外特性呈现棒间隙的不稳定的保护特性。采用温敏隔离器以后，解决了中性点失地这种极少出现的异常工况下系统的安全问题。

附图说明

图1为本实用变压器中性点新型成套保护装置结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，包括避雷器1、温敏隔离器2、支撑绝缘子3、计数器4、接地开关5、底座6、电流互感器7、不锈钢支柱8、右端不锈钢圆棒9、左端不锈钢圆棒10

避雷器1与支撑绝缘子3由法兰连接，支撑绝缘子3安装在底座6上。避雷器1的上端电连接有水平方向的左端不锈钢圆棒10，避雷器1的下端连接温敏隔离器2，温敏隔离器2通过软绞线连接装在底座6上的计数器4。

不锈钢支柱8垂直于底座固定在电流互感器7的一端，电流互感器7的另一端与底座6 连接，不锈钢支柱8上端电连接有水平方向的右端不锈钢圆棒9。

避雷器1、温敏隔离器2和计数器4依次串联构成避雷器保护支路；而左端不锈钢圆棒 10、右端不锈钢圆棒9和电流互感器7依次串联构成与避雷器保护支路并联的棒间隙保护支路。

本实施例中，避雷器额定电压为42kV，棒间隙工频50％放电电压有效值为60kV。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种变压器中性点新型成套保护装置，其特征在于：包括避雷器（1）、温敏隔离器（2）、支撑绝缘子（3）、计数器（4）、接地开关（5）、底座（6）、电流互感器（7）、不锈钢支柱（8）、右端不锈钢圆棒（9）以及避雷器的上端电连接的左端不锈钢圆棒（10）。避雷器下端连接温敏隔离器，温敏隔离器的引线与装在底座上的计数器软连接；避雷器的下端亦连接有支撑绝缘子，支撑绝缘子安装在底座上，与避雷器以法兰连接；不锈钢支柱垂直于底座固定在电流互感器的一端，支撑柱上端电连接有水平方向的右端不锈钢圆棒；电流互感器的另一端与底座连接；避雷器、温敏隔离器和计数器依次串联构成避雷器保护支路；棒放电间隙和电流互感器依次串联构成与避雷器保护支路并联的棒间隙保护支路；接地开关并于避雷器保护支路的两端，当接地开关闭合后避雷器保护支路被短接；温敏隔离器动作后，即温敏元件引爆切割，快速脱离跌落，避雷器由支撑绝缘子与系统隔离。

2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：避雷器保护支路上所用避雷器为金属氧化物避雷器，下面的支撑绝缘子为35kV的绝缘子，左右不锈钢圆棒配对组成棒间隙，避雷器额定电压小于棒间隙工频放电电压下限；对于110kV变压器中性点，避雷器额定电压为42kV，棒间隙工频50％放电电压有效值为60kV。

3.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：所述电流互感器为倒立式结构，一次接线端子平贴镶嵌浇注在绝缘端面。