專利名稱：一種保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)過電壓保護(hù)，特別是對(duì)變壓器中性點(diǎn)的過電壓保護(hù)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)110kV、220kV變壓器中性點(diǎn)常用的保護(hù)方式有單一間隙保護(hù)、單一避雷器保護(hù)和間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)，都存在固有的缺陷。單一間隙保護(hù)存在距離調(diào)節(jié)不準(zhǔn)、同心度差及放電后電極燒蝕引起放電電壓變化的缺陷，及間隙在雷電過電壓下?lián)舸┖螽a(chǎn)生的截波對(duì)變壓器中性點(diǎn)絕緣危害較大的問題；單一避雷器保護(hù)在系統(tǒng)發(fā)生單相接地且失地故障或非全相運(yùn)行時(shí)，避雷器容易發(fā)生損壞或爆炸；間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)，由于避雷器保護(hù)水平、棒間隙動(dòng)作特性與變壓器中性點(diǎn)絕緣水平之間的配合要求很苛刻，實(shí)現(xiàn)較困難。
由小國電力科學(xué)研究院、華北電力大學(xué)和山東泰光電器有限公司聯(lián)合研制的變壓器中性點(diǎn)保護(hù)復(fù)合型羊角間隙(實(shí)用新型專利號(hào)ZL 200520000584.9)，有效地解決了棒間隙存在距離調(diào)節(jié)不準(zhǔn)、同心度差及放電后電極燒蝕的缺陷，但其在雷電沖擊下?lián)舸┊a(chǎn)生截波問題及其與避雷器的絕緣配合仍然沒有解決。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有變壓器中性點(diǎn)保護(hù)技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙，可與變壓器中性點(diǎn)常用的金屬氧化物避雷器聯(lián)合使用。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙由固定間隙、控制間隙和電容均壓回路組成。固定間隙與控制間隙串聯(lián)，固定間隙一端接變壓器中性點(diǎn)，控制間隙一端接地；控制間隙與控制回路電連接，受控制回路控制動(dòng)作。固定間隙和控制間隙兩端并聯(lián)均壓電容器分壓，固定間隙的兩個(gè)電極分別與均壓電容器兩端的接線端一體連接，形成為一體的復(fù)合型構(gòu)造；并聯(lián)在控制間隙兩端的均壓電容器由電容值較小、耐壓較高的均壓電容和為控制回路提供輸入信號(hào)的電容值較大、耐壓較低的測(cè)量電容串聯(lián)而成，起到分壓器的作用；分別并聯(lián)在固定間隙、控制間隙兩端的兩均壓電容器共同構(gòu)成電容均壓回路。
本發(fā)明的控制回路的控制策略是當(dāng)變壓器中性點(diǎn)出現(xiàn)幅值較高、持續(xù)時(shí)間較長的過電壓時(shí)，即控制回路測(cè)量到的輸入信號(hào)超過預(yù)設(shè)的參考值且其持續(xù)時(shí)間達(dá)到設(shè)定的延時(shí)，控制回路就輸出觸發(fā)信號(hào)使控制間隙合閘，隨后固定間隙擊穿；若中性點(diǎn)出現(xiàn)的過電壓幅值低于控制回路設(shè)定的參考值或過電壓持續(xù)時(shí)間小于動(dòng)作所需要的延時(shí)，控制回路不改變默認(rèn)輸出，控制間隙維持分閘狀態(tài)，固定間隙不會(huì)擊穿放電。
在雷電、操作過電壓作用下，由變壓器中性點(diǎn)常用的避雷器動(dòng)作限制過電壓，可控間隙不動(dòng)作，以免繼電保護(hù)誤動(dòng)；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地不失地故障時(shí)，過電壓對(duì)中性點(diǎn)絕緣無威脅，可控間隙和避雷器都不動(dòng)作；若系統(tǒng)發(fā)生單相接地且失地故障或非全相運(yùn)行引起中性點(diǎn)出現(xiàn)幅值較高、持續(xù)時(shí)間較長的過電壓時(shí)，控制回路動(dòng)作，控制間隙受控動(dòng)作，固定間隙隨之擊穿，保護(hù)變壓器小性點(diǎn)絕緣和避雷器。
由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是1、允分發(fā)揮間隙和避雷器保護(hù)各自的優(yōu)勢(shì)間隙在工頻過電壓下能迅速擊穿，拉住變壓器中性點(diǎn)的電壓；避雷器以其優(yōu)異的非線性特性，限制雷電和操作過電壓作用下的變壓器中性點(diǎn)電壓。本發(fā)明與現(xiàn)有間隙比較，兩者在工頻過電壓下的動(dòng)作特性相近；但現(xiàn)有間隙在雷電過電壓下?lián)舸┖螽a(chǎn)生的截波對(duì)變壓器繞組及中性點(diǎn)絕緣危害較大，且現(xiàn)有間隙與避雷器難以進(jìn)行絕緣配合。本發(fā)明很好地解決了這個(gè)問題，動(dòng)作可控，自動(dòng)觸發(fā)擊穿，與避雷器聯(lián)合使用限制變壓器中性點(diǎn)過電壓?？梢姡景l(fā)明結(jié)合了間隙和避雷器保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，能可靠保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣。
2、采用專利技術(shù)的變壓器中性點(diǎn)保護(hù)復(fù)合型羊角間隙，便于安裝，距離確定準(zhǔn)確、同心度好，同時(shí)放電間隙和燃弧間隙分離，使放電間隙不被電弧燒蝕，保證了放電電壓的穩(wěn)定性。
3、本發(fā)明的控制間隙選用商品化的單相真空開關(guān)，提高了可靠性；控制回路進(jìn)行了保護(hù)和電磁屏蔽設(shè)計(jì)，滿足過電壓下動(dòng)作的正確性。
4、由均壓電容器分配固定間隙與控制間隙的電壓，有效消除了變壓器中性點(diǎn)雜散電容的影響，保證了固定間隙、控制間隙工作的穩(wěn)定性；為控制回路提供輸入信號(hào)的測(cè)量電容是控制間隙均壓電容器的一部分，確?？刂苹芈穭?dòng)作準(zhǔn)確、絕緣性能可靠。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明的典型安裝示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
參見圖1，一種保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙，包括固定間隙1、控制間隙2及其控制回路3、由均壓電容器4、5組成的電容均壓回路。圖1小可見固定間隙1與控制間隙2串聯(lián)，控制間隙2與控制回路3電連接受其控制動(dòng)作，均壓電容器4、5分別并聯(lián)在固定間隙1、控制間隙2兩端進(jìn)行分壓。均壓電容器5為電容6、7串聯(lián)而成的分壓器，其中上臂電容6的電容值小，耐壓高，也稱為均壓電容；下臂電容7的電容值是電容6的數(shù)百、千倍，給控制回路3提供輸入信號(hào)，也稱為測(cè)量電容。
控制回路3的輸入與構(gòu)成均壓電容器5的測(cè)量電容7連接，輸出連接控制間隙2提供其動(dòng)作的觸發(fā)信號(hào)。
圖2為本發(fā)明的典型安裝示意圖。固定間隙1水平安裝，其兩個(gè)電極分別與均壓電容器4兩端的接線端連接形成一體構(gòu)造，固定間隙1的一端接變壓器中性點(diǎn)8；控制間隙2垂直安裝，并與固定間隙1串聯(lián)，其兩端并聯(lián)均壓電容器5，末端接地；控制回路3的輸入與均壓電容器5連接，輸出與控制間隙2連接，現(xiàn)場(chǎng)安裝在支撐控制間隙2的水泥柱上。本發(fā)明可與變壓器中性點(diǎn)8常用的金屬氧化物避雷器9并聯(lián)使用。
大量的工頻放電試驗(yàn)結(jié)果表明，在工頻過電壓下，固定間隙1、控制間隙2、均壓電容器4和由電容6、7構(gòu)成的均壓電容器5選擇以下參數(shù)時(shí)，可控間隙均能可靠動(dòng)作，保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣。
對(duì)于110kV變壓器中性點(diǎn)固定間隙1采用110kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)復(fù)合型羊角間隙(實(shí)用新型專利號(hào)ZL 200520000584.9)，兩個(gè)羊角電極分別與均壓電容器4兩端的接線端一體連接，形成為一體的復(fù)合型構(gòu)造，間隙距離為65～105mm。
控制間隙2采用單相10kV真空開關(guān)，雷電耐壓峰值為75kV，工頻耐壓有效值為42kV。
均壓電容器4、均壓電容6的電容值取2000～5000pF，電容比為0.56～1.08，雷電耐壓峰值分別為100kV、75kV，工頻耐壓有效值分別為80kV、40kV；測(cè)量電容7的電容值取1～2μF，與均壓電容6的電容比為400∶1，雷電耐壓峰值為200V，工頻耐壓有效值為100V。
對(duì)于220kV變壓器中性點(diǎn)固定間隙1采用220kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)復(fù)合型羊角間隙(實(shí)用新型專利號(hào)ZL 200520000584.9)，間隙距離為200～295mm。
控制間隙2采用單相35kV真空開關(guān)，雷電耐壓峰值為185kV，工頻耐壓有效值為95kV。
均壓電容器4、均壓電容6的電容值取2000～5000pF，電容比為0.64～1.38，雷電耐壓峰值分別為200kV、185kV，工頻耐壓有效值分別為150kV、95kV；測(cè)量電容7的電容值取2～5μF，與均壓電容6的電容比為1000∶1，雷電耐壓峰值為200V，工頻耐壓有效值為100V。
變壓器中性點(diǎn)8常用的避雷器9型號(hào)110kV變壓器中性點(diǎn)采用Y1.5W-60/144型金屬氧化物避雷器；220kV變壓器中性點(diǎn)采用Y1.5W-146/320型金屬氧化物避雷器。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙，與變壓器中性點(diǎn)(8)用的金屬氧化物避雷器(9)并聯(lián)，其特征在于由固定間隙(1)、控制間隙(2)和電容均壓回路組成；固定間隙(1)與控制間隙(2)串聯(lián)，固定間隙(1)一端接變壓器中性點(diǎn)(8)，控制間隙(2)的末端接地；控制間隙(2)與控制回路(3)電連接，受控制回路(3)的控制動(dòng)作；固定間隙(1)和控制間隙(2)兩端并聯(lián)均壓電容器分壓，固定間隙(1)的兩個(gè)電極分別與均壓電容器(4)兩端的接線端一體連接，形成為一體的復(fù)合型構(gòu)造；并聯(lián)在控制間隙(2)兩端的均壓電容器(5)由電容值較小、耐壓較高的均壓電容(6)和為控制回路提供輸入信號(hào)的電容值較大、耐壓較低的測(cè)量電容(7)串聯(lián)而成，起到分壓器的作用；兩均壓電容器(4)和(5)共同構(gòu)成電容均壓回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙，其特征在于控制回路(3)的輸入與構(gòu)成均壓電容器(5)的測(cè)量電容(7)連接，輸出連接控制間隙(2)，提供其動(dòng)作的觸發(fā)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙，其特征在于固定間隙(1)采用變壓器中性點(diǎn)保護(hù)復(fù)合型羊角間隙，兩個(gè)羊角電極分別與均壓電容器(4)兩端的接線端一體連接，形成為一體的復(fù)合型構(gòu)造；控制間隙(2)選用單相真空開關(guān)，與控制回路(3)電連接受其控制動(dòng)作，兩端并聯(lián)均壓電容器(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙，其特征在于所述的可控間隙用于110kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)時(shí)，固定間隙(1)采用110kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)復(fù)合型羊角間隙，距離范圍為65～105mm；用于220kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)時(shí)，固定間隙(1)采用220kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)復(fù)合型羊角間隙，距離范圍為200～295mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙，其特征在于所述的可控間隙用于110kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)時(shí)，固定間隙(1)采用110kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)復(fù)合型羊角間隙，距離范圍為65～105mm；用于220kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)時(shí)，固定間隙(1)采用220kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)復(fù)合型羊角間隙，距離范圍為200～295mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙，其特征在于對(duì)于110kV變壓器中性點(diǎn)，控制間隙(2)選用單相10kV真空開關(guān)；對(duì)于220kV變壓器中性點(diǎn)，控制間隙(2)選用單相35kV真空開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙，其特征在于對(duì)于110kV變壓器中性點(diǎn)，均壓電容器(4)和均壓電容(6)的電容值為2000～5000pF，電容比為0.56～1.08，雷電耐壓峰值分別為100kV、75kV，工頻耐壓有效值分別為80kV、40kV；測(cè)量電容(7)的電容值取1～2μF，與均壓電容(6)的電容比為400，雷電耐壓峰值為200V，工頻耐壓有效值為100V；金屬氧化物避雷器(9)型號(hào)為Y1.5W-60/144；對(duì)于220kV變壓器中性點(diǎn)，均壓電容器(4)和均壓電容(6)的電容值為2000～5000pF，電容比為0.64～1.38，雷電耐壓峰值分別為200kV、185kV，工頻耐壓有效值分別為150kV、95kV。測(cè)量電容(7)的電容值取2～5μF，與均壓電容6的電容比為1000，雷電耐壓峰值為200V，工頻耐壓有效值為100V；金屬氧化物避雷器(9)型號(hào)為Y1.5W-146/320。
8.一種如權(quán)利要求1所述的保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙的控制回路的控制方法，其特征是當(dāng)變壓器中性點(diǎn)(8)出現(xiàn)幅值較高、持續(xù)時(shí)間較長的過電壓時(shí)，即控制回路(3)測(cè)量到的輸入信號(hào)超過預(yù)設(shè)的參考值且其持續(xù)時(shí)間達(dá)到設(shè)定的延時(shí)，控制回路(3)就輸出觸發(fā)信號(hào)使控制間隙(2)合閘，隨后固定間隙(1)擊穿；若中性點(diǎn)出現(xiàn)的過電壓幅值低于控制回路(3)設(shè)定的參考值或過電壓持續(xù)時(shí)間小于動(dòng)作所需要的延時(shí)，控制回路(3)不改變默認(rèn)輸出，控制間隙(2)維持分閘狀態(tài)，固定間隙(1)不會(huì)擊穿放電。
全文摘要
一種保護(hù)變壓器中性點(diǎn)用可控間隙，涉及電力系統(tǒng)過電壓保護(hù)領(lǐng)域，包括固定間隙、控制間隙及其控制回路、電容均壓回路。固定間隙與控制間隙串聯(lián)，固定間隙一端接變壓器中性點(diǎn)，控制間隙一端接地；控制間隙受控制回路觸發(fā)動(dòng)作。電容均壓回路并聯(lián)在固定間隙、控制間隙兩端進(jìn)行分壓；與控制間隙并聯(lián)的均壓電容器由電容值較小、耐壓較高的均壓電容和為控制回路提供輸入信號(hào)的電容值較大、耐壓較低的測(cè)量電容串聯(lián)而成。本發(fā)明與變壓器中性點(diǎn)常用的避雷器聯(lián)合使用保護(hù)變壓器中性點(diǎn)，其控制方法是，在雷電、操作沖擊下，避雷器動(dòng)作限制中性點(diǎn)過電壓；系統(tǒng)發(fā)生威脅變壓器中性點(diǎn)絕緣的工頻過電壓時(shí)，可控間隙擊穿放電，可靠保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣和避雷器。
文檔編號(hào)H02H7/04GK1933268SQ200610127980
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月6日
發(fā)明者陳維江, 林耀洲, 顏湘蓮 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué), 山東泰光電氣有限公司