大容量變壓器多點接地的雙互感器監測、控制和消除裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于變壓器設備領域，提出一種大容量變壓器內部多點接地的雙互感器監測、控制和消除裝置，其包括：接地引出線支撐絕緣子，電流互感器，均由并聯的限流阻抗單元、多點接地消除單元和二只反向并聯的晶閘管組成的二組電氣單元，AD轉換接口電路，以及單片機；接地引出線穿過第一電流互感器的一次線圈，然后通過并聯的限流阻抗單元、多點接地消除單元和二只反向并聯的晶閘管，到達接地端。本實用新型提出的裝置能實時地在線地監測到接地電流值的變化情況，一旦監測接地故障，首先進行故障消除，效果不理想，則將限流電阻單元自動切入，避免故障進一步擴大，為運行人員停電檢修提供了依據，并且該裝置對變壓器安全運行沒有任何負作用。
【專利說明】大容量變壓器多點接地的雙互感器監測、控制和消除裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于變壓器設備領域，具體涉及一種用于消除變壓器，多點接地的裝置。
【背景技術】
[0002]大容量變壓器鐵芯和夾件必須進行有效可靠地接地，否則會造成夾件、鐵芯懸浮電位，即，設備中的某一部位由于沒有接地積累了大量電荷，這些電荷與大地間形成了一個電位差。
[0003]當懸浮電位與變壓器內其他部件的電位差累計達到一定值時，會擊穿其間的絕緣，并產生火花放電，嚴重時還會將變壓器燒損。當變壓器夾件、鐵芯發生多點接地時，會使夾件、鐵芯分別與地之間形成閉合電流回路，在感應電勢作用下鐵芯和夾件接地電流比正常運行時要大很多，這么大的接地電流將造成變壓器的損傷。目前，當變壓器夾件、鐵芯發生多點接地時，主要是通過停電后進行串接電阻來處理的，這種需要停電進行處理的方式嚴重影響到了電網的正常安全運行。
實用新型內容
[0004]針對本領域存在的技術問題，本實用新型的目的是提出一種大容量變壓器懸浮電位的雙互感器監測、控制和消除裝置。
[0005]實現本實用新型目的的技術方案為:
[0006]一種大容量變壓器懸浮電位的雙互感器監測、控制和消除裝置，所述變壓器包括變壓器油箱、鐵芯、位于鐵芯兩端的夾件，所述夾件和鐵芯均連接有接地引出線，所述接地引出線從變壓器油箱頂部引出，穿過引出線套管，從變壓器油箱外側延伸至地面的接地端;
[0007]所述雙互感器監測、控制和消除裝置包括:二個接地弓I出線支撐絕緣子，均含有第一電流互感器和第二電流互感器的二組電流互感器，均由并聯的限流阻抗單元、多點接地消除單元和二只反向并聯的晶閘管組成的二組電氣單元，AD轉換接口電路，以及單片機；
[0008]在變壓器油箱的箱體外側固定設置有夾件的接地引出線支撐絕緣子，所述夾件的接地引出線支撐絕緣子下懸掛有夾件的第一電流互感器和第二電流互感器，所述夾件的接地引出線穿過第一電流互感器的一次線圈，然后通過并聯的限流阻抗單元、多點接地消除單元和二只反向并聯的晶閘管，然后到達接地端；
[0009]在變壓器油箱的箱體外側固定設置有鐵芯的接地引出線支撐絕緣子，所述鐵芯的接地引出線支撐絕緣子下懸掛有鐵芯的第一電流互感器和第二電流互感器，所述夾件的接地引出線穿過第一電流互感器的一次線圈，然后通過并聯的限流阻抗單元、多點接地消除單元和二制反向并聯的晶閘管，然后到達接地端；
[0010]所述的二個第一電流互感器的二次線圈的兩端連接所述AD轉換接口電路的輸入端，所述AD轉換接口電路的輸出端連接所述單片機。
[0011]其中，所述限流阻抗單元包括繞組和絕緣筒，所述繞組纏繞在絕緣筒上，繞組上連接有5個分接，每個分接上均設置有由兩只反向并聯晶閘管組成的開關組，所述繞組的總電阻為1000歐姆。
[0012]優選地，所述繞組帶有5個分接，每個分接之間的匝數不相同，分接的匝數比為10:40:100:400:1000。
[0013]其中，所述多點接地消除單元由變壓器、兩個反向并聯的晶閘管及脈沖電容組成，所述變壓器與晶閘管并聯支路串聯，脈沖電容與變壓器和晶閘管的支路并聯。
[0014]優選地，所述變壓器低壓側電壓為220V，高壓側電壓為1000V。
[0015]進一步優選的，所述單片機還連接有顯示單元、多點接地故障電流記錄單元、多點接地報警器和后臺監視電腦。
[0016]本實用新型的有益效果在于:
[0017]本實用新型提出的裝置大大減輕了運行人員的工作強度，在監控后臺就能實時地在線地監測到夾件、鐵芯接地電流值的變化情況，一旦監測到夾件、鐵芯多點接地故障后，首先進行故障消除，效果不理想后，將限流電阻單元就自動切入，避免了變壓器故障范圍的進一步擴大，同時該裝置發出報警信號至后臺，就地報警指示燈亮，為運行人員停電檢修提供了依據，并且該裝置對變壓器安全運行沒有任何負作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型雙互感器監測、控制和消除裝置在變壓器油箱外側布置示意圖。
[0019]圖2為變壓器油箱內部結構圖。
[0020]圖3為限流阻抗單元的電路圖。
[0021]圖4為多點接地消除單元的電路圖。
[0022]圖中，I為變壓器油箱，2為變壓器鐵芯，3為下夾件，4為上夾件，5為軟接線，6為拉板，7為接地片，8為夾件小套管，9為鐵芯小套管，10為夾件接地引出線，11為鐵芯引出線，12為接地端，13為夾件的第二電流互感器，14為夾件的第一電流互感器14，15為夾件接地引出線支撐絕緣子，16為鐵芯的第二電流互感器，17為鐵芯的第一電流互感器，18為鐵芯接地引出線支撐絕緣子，19為AD轉換接口電路，20為IXD顯示器，21為單片機，22為多點接地故障電流記錄單元，23為多點接地報警器，24為后臺監控電腦，25為夾件限流阻抗單元，26為夾件多點接地消除單元，27為鐵芯限流阻抗單元，28為鐵芯多點接地消除單元，29、30、31、32、、43、44、41、46、47、48、49、50、51、52、53、54 為晶閘管(每兩個為一組反向并聯，各組分屬不同電路)，33為左支架，34為右支架，35為絕緣筒，36為繞組一分接，37為繞組二分接，38為繞組三分接，39為繞組四分接，40為繞組五分接，42為變壓器，45為脈沖電容。
【具體實施方式】
[0023]以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0024]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0025]在本實用新型的描述中，術語“中心”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、
“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0026]實施例1
[0027]參見圖1、圖2，一種大容量變壓器內部多點接地的雙互感器監測、控制和消除裝置，該大容量變壓器為油浸式變壓器，包括變壓器油箱1，油箱內有鐵芯2、夾件和繞組。鐵芯2的兩端分別設置有上夾件4和下夾件3，上夾件4和下夾件3通過拉板6連接，拉板6和下夾件3通過軟接線5連接。鐵芯接地片7通過鐵芯引出線11、鐵芯小套管9引出，夾件接地通過夾件接地引出線10、夾件小套管8引出。
[0028]在變壓器油箱I的箱體外側固定設置有鐵芯接地引出線支撐絕緣子18、夾件接地引出線支撐絕緣子15，夾件的第一電流互感器14、第二電流互感器13固定懸掛在夾件接地引出線支撐絕緣子15上；同樣，在鐵芯引出線上監測鐵芯接地電流的第一、第二電流互感器17、16、懸掛在支撐絕緣子18上；
[0029]夾件接地引出線10通過夾件小套管8后，穿過夾件的第一電流互感器14的一次線圈，然后連接由并聯的夾件限流阻抗單元25、夾件多點接地消除單元26和二只反向并聯的晶閘管31、32所組成的電氣單元，到達接地端12。第一電流互感器14的二次線圈兩端分別與AD轉換接口電路19的兩個輸入接口連接，第二電流互感器13的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路19的另兩個輸入接口連接，AD轉換接口電路19的輸出端與單片機21連接，夾件限流阻抗單元25、夾件多點接地消除單元26和二只反向并聯的晶閘管31、32輸出與接地端連接。晶閘管的控制端連接單片機21。
[0030]類似的，鐵芯接地引出線11的穿過變壓器鐵芯引出線套管9后經過二個電流互感器(第一電流互感器18和第二電流互感器17)、鐵芯限流阻抗單元27及鐵芯多點接地消除單元28后接地。鐵芯接地弓丨出線11從第一電流互感器18的一次線圈中穿過，然后與限流阻抗單元27、多點接地消除單元28及兩只反向并聯的晶閘管30和29的輸入端連接，其中限流阻抗電路27、故障消除裝置28、兩只反向并聯的晶閘管29和30是并聯關系，第一電流互感器17的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路19的兩個輸入接口連接，第二電流互感器16的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路21的另兩個輸入接口連接，AD轉換接口電路19的輸出端與單片機21連接。
[0031 ] 其中，夾件限流阻抗單元27和鐵芯限流阻抗單元25的電氣結構相同，均包括繞組和絕緣筒，繞組纏繞在絕緣筒上，繞組上連接有5個分接，每個分接上均設置有由兩只反向并聯晶閘管組成的開關組。本實施例中，繞組的電阻為1000歐姆，該繞組帶有5個分接，每個分接之間的匝數不相同，分接的匝數比為10:40:100:400:1000。參見圖3，鐵芯限流阻抗單元27包括起支撐作用的左支架33和右支架34，絕緣筒35，繞在絕緣筒上的繞組，繞組上隔相同的匝數連接有繞組一分接36、繞組二分接37、繞組三分接38、繞組四分接39、繞組五分接40，各分接上均串聯有由兩只反相并聯的晶閘管組成的開關組:控制繞組一分接36的兩反相并聯的晶閘管41、46，繞組二分接37的兩反相并聯的晶閘管47、48，繞組三分接38的兩反相并聯的晶閘管49、50，繞組四分接39的兩反相并聯的晶閘管51、52、繞組五分接40的兩反相并聯的晶閘管53、54。
[0032]夾件多點接地消除單元28、鐵芯多點接地消除單元26的電氣結構一樣，均是由起開關作用的晶閘管43和晶閘管44、變壓器42及脈沖電容45組成(圖4)。變壓器與晶閘管并聯支路串聯，脈沖電容45與變壓器和晶閘管的支路并聯。變壓器42的參數為低壓側電壓220V，高壓側電壓1000V。
[0033]單片機21還連接有顯示電流的IXD顯示器20、多點接地故障電流記錄單元22、多點接地報警器23和后臺監控電腦24。
[0034]本實施例裝置的運行步驟如下:
[0035]當單片機21接受第一電流互感器的二次側感應線圈的輸入信號、第二電流互感器的二次側感應線圈的信號后，經計算后，若測得夾件或鐵芯接地電流小于0.1安培，則單片機分別控制兩開關晶閘管組成的短路開關組導通接地，此時限流阻抗單元和多點接地故障消除裝置不工作；
[0036]當單片機接受第一電流互感器的二次側感應線圈的輸入信號和第二電流互感器的二次側感應線圈的信號后，經計算后，若測得夾件接地電流大于0.1安培，則單片機21控制兩開關晶閘管(31和32)組成的短路開關組截止，將多點接地故障消除單元26的晶閘管43、44控制導通，變壓器42對脈沖電容45進行充電，充電完成后控制晶閘管43、44截止，將脈沖電容45接入夾件引出線10形成放電回路，即對夾件進行放電。放電后分兩種情況，第一種情況若測得夾件接地電流小于或等于0.1安培，則說明多點接地故障消除，單片機控制兩開關晶閘管組成的短路開關組31、32導通接地，此時限流阻抗單元25和多點接地故障消除裝置26不工作。第二種情況，若測得夾件接地電流仍大于0.1安培，直接控制限流阻抗單元的晶閘管41和46導通，限流阻抗單元25接入工作:
[0037]夾件限流阻抗單元25有5個分接，首先控制晶閘管41、46導通接入第一分接36，如果夾件接地電流還大于0.1安培，通過控制晶閘管41、46截止而斷開第一分接36，控制晶閘管47、48導通接入第二分接37，如果此時夾件接地電流仍大于0.1安培，通過控制晶閘管47、48截止而斷開第二分接37，通過控制晶閘管49、50導通接入第三分接38 ;類似如果夾件接地電流仍大于0.1安培，斷開第三分接38同時接入第四分接39，如果夾件接地電流還大于0.1安培，斷開第四分接39，直到接入第五分接40為止。
[0038]類似地，當單片機接受第一電流互感器的二次側感應線圈的輸入信號和第二電流互感器的二次側感應線圈的信號后，經計算后，若測得鐵芯接地電流大于0.1安培，則單片機21控制兩開關晶閘管組成的短路開關組29和30截止，將多點接地故障消除裝置28的晶閘管43、44控制導通，變壓器42對脈沖電容45進行充電，充電完成后控制晶閘管43、44截止，將脈沖電容45接入引出線11形成放電回路，即對鐵芯進行放電。放電后分兩種情況，第一種情況若測得鐵芯接地電流小于或等于0.1安培，則說明多點接地故障消除，單片機控制兩開關晶閘管組成的短路開關組29、30導通接地，此時限流阻抗單元27和多點接地故障消除裝置28不工作。第二種情況，若測得鐵芯接地電流仍大于0.1安培，直接控制限流阻抗單元的晶閘管導通，鐵芯限流阻抗單元27接入工作。鐵芯限流阻抗單元27工作方式和夾件限流阻抗單元工作方式相同。
[0039]本實用新型通過兩只電流互感器分別采集電流，一只電流互感器分別套在夾件或鐵芯接地引線上，所測的電流(Ig+Ir)除了夾件或鐵芯接地電流Ir外，還有漏磁等其它因素產生的干擾電流Ig，另一只電流互感器是檢測由于漏磁等其它因素產生的干擾電流Ig。夾件或鐵芯接地電流Ir為(Ig+Ir)和干擾電流Ig的電流之差。此方法消除了漏磁的干擾，解決了變壓器現場檢測數據偏大的問題，提高了測試的準確性。
[0040]大容量變壓器正常運行時，作為限制電流電阻單元、多點接地消除裝置均被導通的晶閘管短路。當夾件或鐵芯發生多點接地時，投入多點接地消除裝置、限制電流電阻單元。限流阻抗單元使用帶5個分接的繞組。當夾件或鐵芯發生多點接地時，往往回路電流頻率較高，投入分接繞組相當于在回路中串接了電阻和電感，尤其是繞組的電感極大地限制了高頻電流，此時電阻上電流小，熱容量要求低，解決了僅依靠串接電阻熱容量要求高的問題。
[0041]作為限制電流阻抗單元、故障消除單元等的通斷均采用雙向晶閘管控制支路的通斷，通過控制導通角，能控制支路的通和斷。傳統方法是采用開關，由于開關帶電流頻繁通斷出現打火，嚴重影響了開關的使用壽命。而采用晶閘管控制，性價比高，續流能力強，不出現打火，使用壽命不受影響，解決了傳統控制開關使用壽命的問題。
[0042]本實用新型的夾件、鐵芯接地電流顯示范圍寬，滿足不同范圍的精度要求。通過信號處理、A/D轉換單元采集夾件接地電流，在IXD顯示單元上顯示。程序上采用分段顯示功能，既能滿足精度要求，又能滿足檢測范圍，解決了現場測試范圍小和顯示精度不足的問題。在電流最大范圍100A內，按不同范圍分段顯示，當接地電流小于0.1A時,顯示精度級別達到0.1mA ;當接地電流在0.1A至IA之間時,顯示精度級別為0.0OlA ;當接地電流在IA至100A之間時，顯示精度級別為0.01A。
[0043]以上的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種大容量變壓器多點接地的雙互感器監測、控制和消除裝置，所述變壓器包括變壓器油箱、鐵芯、位于鐵芯兩側的夾件，所述夾件和鐵芯均連接有接地引出線，所述接地引出線從變壓器油箱頂部引出，穿過引出線套管，從變壓器油箱外側延伸至地面的接地端； 其特征在于，所述雙互感器監測、控制和消除裝置包括:二個接地引出線支撐絕緣子，均含有第一電流互感器和第二電流互感器的二組電流互感器，均由并聯的限流阻抗單元、多點接地消除單元和二只反向并聯的晶閘管組成的二組電氣單元，AD轉換接口電路，以及單片機； 在變壓器油箱的箱體外側固定設置有夾件的接地引出線支撐絕緣子，所述夾件的接地引出線支撐絕緣子下懸掛有夾件的第一電流互感器和第二電流互感器，所述夾件的接地引出線穿過第一電流互感器的一次線圈，然后通過并聯的限流阻抗單元、多點接地消除單元和二只反向并聯的晶閘管，然后到達接地端； 在變壓器油箱的箱體外側固定設置有鐵芯的接地引出線支撐絕緣子，所述鐵芯的接地弓I出線支撐絕緣子下懸掛有鐵芯的第一電流互感器和第二電流互感器，所述夾件的接地引出線穿過第一電流互感器的一次線圈，然后通過并聯的限流阻抗單元、多點接地消除單元和二只反向并聯的晶閘管，然后到達接地端； 所述的二個第一電流互感器的二次線圈的兩端連接所述AD轉換接口電路的輸入端，所述AD轉換接口電路的輸出端連接所述單片機。
2.根據權利要求1所述的雙互感器監測、控制和消除裝置，其特征在于，所述限流阻抗單元包括繞組和絕緣筒，所述繞組纏繞在絕緣筒上，繞組上連接有5個分接，每個分接上均設置有由兩只反向并聯晶閘管組成的開關組，所述繞組的總電阻為1000歐姆。
3.根據權利要求2所述的雙互感器監測、控制和消除裝置，其特征在于，所述繞組連接有5個分接，每個分接之間的匝數不相同，分接的匝數比為10:40:100:400:1000。
4.根據權利要求1所述的雙互感器監測、控制和消除裝置，其特征在于，所述多點接地消除單元由變壓器、兩個反向并聯的晶閘管及脈沖電容組成，所述變壓器與晶閘管并聯支路串聯，脈沖電容與變壓器和晶閘管的支路并聯。
5.根據權利要求4所述的雙互感器監測、控制和消除裝置，其特征在于，所述變壓器低壓側電壓為220V，高壓側電壓為1000V。
6.根據權利要求1-5任一所述的雙互感器監測、控制和消除裝置，其特征在于，所述單片機還連接有顯示單元、多點接地故障電流記錄單元、多點接地報警器和后臺監視電腦。
【文檔編號】G01R31/02GK203983953SQ201420283088
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】俞華, 王天正, 高鵬, 楊冬冬, 陳昱同, 梁基重, 蘆竹茂, 王志鵬, 李艷鵬, 劉永鑫 申請人:國網山西省電力公司電力科學研究院