專利名稱：變壓器中性點接地保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統過電壓保護裝置，尤其涉及了一種變壓器中性點接地保護裝置。
背景技術：
我國高壓電力系統IlOkV及以上變壓器中性點常用的過電壓保護方式有傳統式的單一間隙保護、單一避雷器保護以及間隙和避雷器并聯保護等。單一間隙保護幾乎采用的都是棒——棒間隙。其致命缺陷是①間隙放電產生的截波陡度大，對變壓器繞組及中性點的絕緣危害大；②間隙放電的伏秒特性很難與變壓器中性點的絕緣水平相配合，在雷電過電壓下動作起保護作用，而在操作過電壓尤其是暫態過電壓下則往往不動作，起不到保護作用；③單一間隙放電分散性大，且間隙距離不好調節，同心度差。單一避雷器保護目前幾乎都是用具有優異非線性伏安特性的無間隙金屬氧化物避雷器(Μ0Α)，它在雷電過電壓和操作過電壓下都能起到保護作用，但當系統出現因接地故障而形成局部不接地系統或引發鐵磁諧振或出現非全相運行而激發高頻、倍頻諧振時(以上此處稱暫態過電壓)，避雷器承受不了這種持續時間長的過電壓能量而發生熱崩潰或爆炸。間隙與避雷器并聯的保護方式，即在雷電過電壓下由MOA承當保護功能，在暫態過電壓下由棒——棒間隙承當保護功能，這就要求在暫態過程中既不損壞Μ0Α，又要防止間隙誤動作而造成的全站仃電事故。如此，存在著變壓器中性點絕緣水平、MOA保護水平和棒——棒間隙動作特性三者之間的絕緣配合問題及其伏秒特性的相互匹配問題，既嚴謹又苛刻，實現困難。
發明內容本實用新型的目的在于克服上述技術上的缺陷，提供一種當系統發生單相接地故障形成局部不接地或非全相運行引發出持續時間長的暫態過電壓時，控制間隙及時動作擊穿放電，轉為中性點接地狀態，保護了變壓器中性點絕緣和金屬氧化物避雷器免受熱崩潰損壞的變壓器中性點接地保護裝置。為了解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術方案得以解決變壓器中性點接地保護裝置，包括隔離開關、無間隙金屬氧化物避雷器、監測器和變壓器中性點保護用控制間隙，所述的變壓器中性點保護用控制間隙由主間隙、點火間隙、 均壓電阻I和均壓電阻II以及電流互感器組成。現場使用中主間隙一般為水平安裝，間隙放電后燃弧有自吹功能，燃弧間隙距離沿電極球面上移，即放電間隙和燃弧間隙分離不在同一點上，使間隙放電點不被電弧燒蝕，保證了間隙放電電壓的穩定性。作為優選，所述的主間隙和點火間隙串聯連接，主間隙首端與變壓器中性點N連接，點火間隙末端通過電流互感器接地。間隙放電電壓可控、穩定，分散性小，為3% 5%，而現有棒一棒間隙放電電壓的分散性大，為10% 20%。本實用新型間隙放電的沖擊系數較大，不承當雷電過電保護功能，即在雷電壓下不動作，也就克服了單一間隙在雷電過電壓下擊穿產生的截波對變壓器繞組及中性點絕緣的危害。作為優選，所述的均壓電阻I為非線性電阻，與主間隙并聯連接；所述的均壓電阻 II為線性電阻，與點火間隙并聯連接。作為優選，所述的主間隙為一對不銹鋼空芯球或半球與空氣隙構成，或為一對銅的空芯球或半球與空氣隙構成。所述主間隙為一對空芯球形或半球形不銹鋼或銅材料構成，可水平或垂直布置。作為優選，所述的主間隙為一對羊角電極構成。作為優選，所述的點火間隙為一對不銹鋼空芯球或半球與空氣隙構成，或為一對銅的空芯球或半球與空氣隙構成。作為優選，所述的點火間隙為真空開關或真空接觸器。作為優選，所述的電流互感器為零序電流互感器。作為優選，所述的變壓器中性點接地保護裝置還包括串聯連接的無間隙金屬氧化物避雷器與監測器，無間隙金屬氧化物避雷器與監測器串聯連接后與變壓器中性點保護用控制間隙并聯連接。本實用新型專利技術的運用，充分發揮了間隙和MOA保護的各自優勢。在雷電和一般操作過電壓作用下，MOA以其優異的非線性特性限制住變壓器中性點過電壓幅值，釋放其過電壓能量；而在暫態過電壓下，間隙迅速擊穿放電，同時保護了變壓器中性點絕緣和 MOA免受損壞。本實用新型由于采用了以上技術方案，具有顯著的技術效果本實用新型很好地解決了變壓器中性點絕緣水平、MOA保護水平和間隙動作特性三者之間的絕緣配合問題 即由MOA的保護水平在規定的配合系數下，保證了變壓器中性點的雷電沖擊和操作沖擊耐受電壓的絕緣水平；而其暫態過電壓下的絕緣配合則由控制間隙與之匹配。
圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖。圖2是本實用新型間隙放電控制原理圖。以上附圖中各數字標號所指代的部位名稱如下其中1一主間隙、2—點火間隙、 3—均壓電阻I、4一均壓電阻II、5—電流互感器、6—無間隙金屬氧化物避雷器、7—隔離開關、8—變壓器中性點保護用控制間隙、9一監測器、10—變壓器中性點N。
具體實施方式
以下結合附圖1至圖2與實施例對本實用新型作進一步詳細描述實施例1變壓器中性點接地保護裝置，如圖1至圖2所示，包括隔離開關7、無間隙金屬氧化物避雷器6、監測器9和變壓器中性點保護用控制間隙8。MOA為無間隙金屬氧化物避雷器 6簡稱，JCQ為監測器9簡稱。變壓器中性點保護用控制間隙8由主間隙1、點火間隙2、均壓電阻I 3和均壓電阻II 4以及電流互感器5組成。所述主間隙1為一對空芯球形或半球形不銹鋼或銅材料構成，可水平或垂直布置。現場使用中主間隙1 一般為水平安裝，間隙放電后燃弧有自吹功能，燃弧間隙距離沿電極球面上移，即放電間隙和燃弧間隙分離不在同一點上，使間隙放電點不被電弧燒蝕，保證了間隙放電電壓的穩定性。主間隙1和點火間隙2串聯連接，主間隙1首端與變壓器中性點NlO連接，點火間隙2末端通過電流互感器5接地。間隙放電電壓可控、穩定，分散性小，為3% 5%，而現有棒一棒間隙放電電壓的分散性大，為10% 20%。本實用新型間隙放電的沖擊系數較大，不承當雷電過電保護功能，即在雷電壓下不動作，也就克服了單一間隙在雷電過電壓下擊穿產生的截波對變壓器繞組及中性點絕緣的危害；均壓電阻I 3為非線性電阻，與主間隙1并聯連接；所述的均壓電阻II 4為線性電阻，與點火間隙2并聯連接。本實用新型控制間隙的控制策略是選擇兩種均壓電阻3和4在設定的工頻電壓to下即圖2時阻值相等，即& = R4,此時電壓沿間隙均勻分布IQR3 = I0R4= U0, Ur= 2Uo，當電壓超過to繼續升高時，由于R3和R4兩種電阻伏安特性的差異，線性均壓電阻II 4上的電壓降沿直線4快速上升，非線性均壓電阻I 3的電壓降沿曲線3慢速上升，例如在I2電流下，線性電阻R4上的壓降U2 遠大于非線性電阻R3的壓降U1，使點火間隙2首先擊穿放電，全部電壓加在主間隙1上，使其立即擊穿放電，而完成間隙放電的控制作用。如圖1，當雷電和操作過電壓入侵時，作用在變壓器中性點的過電壓由其中性點用避雷器MOA動作，限制過電壓幅值并吸收其能量，而控制間隙不動作以免繼電保護誤動作； 當系統發生單相接地不失地故障，過電壓對變壓器中性點絕緣無威脅，控制間隙和MOA均不動作；當系統發生單相接地故障形成局部不接地/失地或非全相運行引發出持續時間長的暫態過電壓時，控制間隙動作擊穿放電，轉為中性點接地狀態，保護了變壓器中性點絕緣和MOA免受熱崩潰損壞。主間隙1為一對不銹鋼半球與空氣隙構成，點火間隙2為一對不銹鋼空芯球與空氣隙構成。電流互感器5為零序電流互感器。變壓器中性點接地保護裝置還包括串聯連接的M0A6與監測器9，M0A6與監測器9 串聯后與變壓器中性點保護用控制間隙8并聯。參照圖1，一種變壓器中性點保護用控制間隙8，由主間隙1與非線性均壓電阻I 3并聯，然后再與并聯有線性均壓電阻II4的點火間隙 2串聯連接，主間隙為水平安裝，主間隙的首端連接在變壓器Tp的中性點N，點火間隙的末端通過與其串聯連接的零序電流互感器5接地，而實現與變壓器中性點保護常用的無間隙金屬氧化物避雷器M0A6并聯組成聯合保護。在雷電過電壓和操作過電下，MOA動作，控制間隙不動作；而在暫態過電壓下，控制間隙動作，將過電壓能量釋放于地中，減小了 MOA的負擔，從而保護了變壓器中性點絕緣免遭過電壓的損壞并避免MOA發生熱崩潰而爆炸。接地隔離開關7，用于改變變壓器中性點接地或不接地的運行方式。圖2為本實用新型間隙放電的控制原理圖，圖中曲線3、4分別是非線性均壓電阻 I 3、線性均壓電阻II 4的伏安特性。主間隙1的電壓U1按其并聯電阻I 3上的電壓降成曲線3的非線性規律變化；點火間隙2上的電壓U2按其并聯均壓電阻II 4上的電壓降沿直線 4成線性規律變化。正常工作情況下，因泄漏電流小比如I1時刻，均壓電阻I 3上的電壓降大于均壓電阻II4上的電壓降，即~ >U2,，不點火，控制間隙上的電壓不足以使間隙放電。 設定某一工頻電壓下，非線性電阻I 3和線性電阻II 4上的電壓降相等，電壓沿間隙均勻分布，即仏=^=Utl，取此點為控制間隙放電壓下限的零界控制點，當電壓繼續上升時，主間隙和點火間隙的電壓分布發生了相反的變化，U2 > U1, U2上升速度大于U1，使點火間隙2首先擊穿放電，全部電壓加在主間隙1上，使之立即擊穿放電。所以一旦點火間隙2上的電壓降大于主間隙1上的電壓降即U2 > U1時，點火間隙2就立即動作放電而引發主間隙1隨即放電，從而完成間隙放電的控制作用。實施例2本實施例與實施例1的主要區別在于，主間隙1為一對羊角電極構成，點火間隙2 為一對銅的半球與空氣隙構成；點火間隙2為真空接觸器。總之，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型專利的涵蓋范圍。
權利要求1.變壓器中性點接地保護裝置，包括隔離開關(7)和變壓器中性點保護用控制間隙 (8)，其特征在于所述的變壓器中性點保護用控制間隙(8)由主間隙(1)、點火間隙(2)、均壓電阻I (3)和均壓電阻II (4)以及電流互感器(5)組成。
2.根據權利要求1所述的變壓器中性點接地保護裝置，其特征在于所述的主間隙(1) 和點火間隙(2)串聯連接，主間隙(1)首端與變壓器中性點N (10)連接，點火間隙(2)末端通過電流互感器(5)接地。
3.根據權利要求1所述的變壓器中性點接地保護裝置，其特征在于所述的均壓電阻 I (3)為非線性電阻，與主間隙(1)并聯連接；所述的均壓電阻II (4)為線性電阻，與點火間隙(2)并聯連接。
4.根據權利要求1所述的變壓器中性點接地保護裝置，其特征在于所述的主間隙(1) 為一對不銹鋼空芯球或半球與空氣隙構成，或為一對銅的空芯球或半球與空氣隙構成。
5.根據權利要求1所述的變壓器中性點接地保護裝置，其特征在于所述的主間隙(1) 為一對羊角電極構成。
6.根據權利要求1所述的變壓器中性點接地保護裝置，其特征在于所述的點火間隙 (2)為一對不銹鋼空芯球或半球與空氣隙構成，或為一對銅的空芯球或半球與空氣隙構成。
7.根據權利要求1所述的變壓器中性點接地保護裝置，其特征在于所述的點火間隙 (2)為真空開關或真空接觸器。
8.根據權利要求1所述的變壓器中性點接地保護裝置，其特征在于所述的電流互感器(5)為零序電流互感器。
9.根據權利要求1所述的變壓器中性點接地保護裝置，其特征在于還包括串聯連接的無間隙金屬氧化物避雷器(6)與監測器(9)串聯后與變壓器中性點保護用控制間隙(8) 并聯。
專利摘要本實用新型涉及電力系統過電壓保護裝置，公開了一種變壓器中性點接地保護裝置，包括隔離開關(7)、無間隙金屬氧化物避雷器(6)、監測器(9)和變壓器中性點保護用控制間隙(8)，所述的變壓器中性點保護用控制間隙(8)由主間隙(1)、點火間隙(2)、均壓電阻Ⅰ(3)和均壓電阻Ⅱ(4)以及電流互感器(5)組成。本實用新型很好地解決了變壓器中性點絕緣水平、MOA保護水平和間隙動作特性三者之間的絕緣配合問題即由MOA的保護水平在規定的配合系數下，保證了變壓器中性點的雷電沖擊和操作沖擊耐受電壓的絕緣水平；而其暫態過電壓下的絕緣配合則由控制間隙與之匹配。
文檔編號H02H9/06GK202197100SQ201120274100
公開日2012年4月18日 申請日期2011年7月31日 優先權日2011年7月31日
發明者趙章開 申請人:浙江中能電氣有限公司