一種變壓器中性點保護裝置的製作方法
2023-09-27 07:02:50 4
本發明涉及變電工程領域，尤其涉及一種變壓器中性點保護裝置。
背景技術：
現有技術中，110、220 KV變電系統採用中性點有效接地的方式，為了限制單相接地短路電流，防止通訊幹擾及繼電保護整體配置等要求，通常採取部分變壓器中性點不接地運行。
目前，雷電過電壓和幅值較高的工頻過電壓對變壓器中性點絕緣的危害較大，現有的變壓器中性點保護裝置通常採用工頻間隙保護，雷電過電壓、操作過電壓避雷器保護的方案。但是，從目前運行情況來看，保護間隙動作特性分散性很大，出現誤動的機率有所提升，影響電網運行的可靠性，例如：保護間隙在暫態過電壓下誤動引起零序保護動作跳主變壓器，保護間隙在工頻過電壓下拒動造成避雷器爆炸，並造成變壓器中性點長時間承受工頻過電壓，絕緣安全受到威脅。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在於，提供一種變壓器中性點保護裝置，能夠使變壓器中性點保護間隙在發生工頻過電壓時可靠動作，在發生雷電過電壓和操作過電壓時不動作，以保護變壓器中性點絕緣，確保避雷器不會由於通過電流時間過長而發生爆炸；結構合理，安全高效可靠。
為了解決上述技術問題，本發明的實施例提供了一種變壓器中性點保護裝置，包括：金屬氧化物避雷器；與金屬氧化物避雷器並聯的用以通過火花放電進行觸發的球電極保護裝置，球電極保護裝置至少包括：第一放電球隙、第二放電球隙以及用以在脈衝高電壓的作用下放電產生火花的觸發電極，其中：作用在觸發電極上的脈衝高電壓使觸發電極與第一放電球隙或第二放電球隙間放電並產生火花，使第一放電球隙和第二放電球隙之間的擊穿電壓降低和/或第一放電球隙和第二放電球隙之間的球間隙發生擊穿。
其中，變壓器中性點保護裝置還包括：與金屬氧化物避雷器並聯的用以對變壓器中性點的工頻過電壓進行分壓的電容分壓器，電容分壓器至少包括第一電容分壓器和與第一電容分壓器相連的第二電容分壓器，其中：變壓器中性點的工頻過電壓由電容分壓器分壓後在第一電容分壓器或第二電容分壓器上分得了工頻電壓，工頻電壓與變壓器中性點的工頻過電壓成比例。
其中，變壓器中性點保護裝置還包括：並聯在第一電容分壓器或第二電容分壓器上的隔離變壓器；連接在隔離變壓器上的阻尼電阻，以及分別與隔離變壓器、阻尼電阻和金屬氧化物避雷器相連的全波整流橋，其中：工頻電壓經隔離變壓器再經阻尼電阻進入全波整流橋後整流為直流電壓。
其中，變壓器中性點保護裝置還包括：分別與全波整流橋和金屬氧化物避雷器相連的儲能電容器；與儲能電容器相連的高壓觸發二極體；以及與高壓觸發二極體相連的脈衝變壓器，其中：直流電壓給儲能電容器充電，當儲能電容器的充電電壓超過高壓觸發二極體的額定觸發電壓時，高壓觸發二極體觸發。
其中，儲能電容器經高壓觸發二極體的觸發後對脈衝變壓器的原邊放電，脈衝變壓器在其副邊產生作用於觸發電極的脈衝高電壓。
其中，變壓器中性點保護裝置還包括：並聯在儲能電容器上的放電電阻。
其中，金屬氧化物避雷器為氧化鋅避雷器。
其中，觸發電極與第一放電球隙或第二放電球隙間放電產生火花可為第一放電球隙和第二放電球隙間的電場提供大量帶電粒子。
實施本發明的變壓器中性點保護裝置，具有如下的有益效果：
第一、作用在觸發電極上的脈衝高電壓使觸發電極與第一放電球隙或第二放電球隙間放電並產生火花，使第一放電球隙和第二放電球隙之間的擊穿電壓降低和/或第一放電球隙和第二放電球隙之間的球間隙發生擊穿，能夠使變壓器中性點保護間隙在發生工頻過電壓時可靠動作，在發生雷電過電壓和操作過電壓時不動作，以保護變壓器中性點絕緣，確保避雷器不會由於通過電流時間過長而發生爆炸；降低了保護間隙動作的分散性，更好的與金屬氧化物避雷器配合，改善裝置的穩定性及動作可靠性。
第二、結構合理，安全高效可靠，能夠更好的保證電網的穩定性。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例變壓器中性點保護裝置的電路結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
如圖1所示，為本發明變壓器中性點保護裝置的實施例一。
本發明實施例提供了一種變壓器中性點保護裝置，包括：金屬氧化物避雷器和球電極保護裝置。
本實施例中的金屬氧化物避雷器為氧化鋅避雷器MOA。
球電極保護裝置與金屬氧化物避雷器MOA並聯接，其作用是通過火花放電進行觸發，起到點火的作用，由這個局部的火花放電所產生的電子引發整個氣體間隙的擊穿。
具體實施時，球電極保護裝置至少包括：第一放電球隙G1、第二放電球隙G2以及用以在脈衝高電壓的作用下放電產生火花的觸發電極J，其中：作用在觸發電極J上的脈衝高電壓使觸發電極J與第一放電球隙G1或第二放電球隙G2（本實施例中為觸發電極J與第二放電球隙G2）間放電並產生火花，使第一放電球隙G1和第二放電球隙隙G2之間的擊穿電壓降低和/或第一放電球隙G1和第二放電球隙G2之間的球間隙發生擊穿。
可以理解的是，根據實際的使用布置需求，也可以是觸發電極J與第一放電球隙G1間放電並產生火花，並不影響實施。
進一步的，變壓器中性點保護裝置還包括：與金屬氧化物避雷器MOA並聯的用以對變壓器中性點的工頻過電壓進行分壓的電容分壓器。本實施例中，電容分壓器包括但不限於第一電容分壓器C1和與第一電容分壓器C1相連的第二電容分壓器C2，其中：變壓器中性點的工頻過電壓由電容分壓器分壓後在第一電容分壓器C1或第二電容分壓器C2(本實施例中為工頻過電壓由電容分壓器分壓後在第二電容分壓器C2)上分得了工頻電壓，該工頻電壓與變壓器中性點的工頻過電壓成比例。
可以理解的是，根據實際的使用布置需求，也可以是工頻過電壓由電容分壓器分壓後在第一電容分壓器C1上分得了工頻電壓，該工頻電壓與變壓器中性點的工頻過電壓成比例。並不影響實施。
進一步的，變壓器中性點保護裝置還包括：並聯在第一電容分壓器C1或第二電容分壓器C2上的隔離變壓器T1；連接在隔離變壓器T1上的阻尼電阻R1，以及分別與隔離變壓器T1、阻尼電阻R1和金屬氧化物避雷器MOA相連的全波整流橋D1，其中：工頻電壓經隔離變壓器T1再經阻尼電阻R1進入全波整流橋D1後整流為直流電壓。
進一步的，變壓器中性點保護裝置還包括：分別與全波整流橋D1和金屬氧化物避雷器MOA相連的儲能電容器C；與儲能電容器C相連的高壓觸發二極體D2；以及與高壓觸發二極體D2相連的脈衝變壓器T2，其中：直流電壓給儲能電容器C充電，當儲能電容器C的充電電壓超過高壓觸發二極體D2的額定觸發電壓時，高壓觸發二極體D2觸發。
其中，儲能電容器C經高壓觸發二極體D2的觸發後對脈衝變壓器T2的原邊放電，脈衝變壓器T2在其副邊產生作用於觸發電極J的脈衝高電壓。
進一步的，變壓器中性點保護裝置還包括：並聯在儲能電容器C上的放電電阻R2。
本發明實施例的一種變壓器中性點保護裝置在具體實施時，在需要第一放電球隙G1和第二放電球隙G2間的球間隙動作時，引入一個局部的火花放電，起點火作用，由局部火花放電所產生的電子引發整個氣體間隙的擊穿。
具體地，變壓器中性點的工頻過電壓由第一電容分壓器C1和第二電容分壓器C2分壓後在第二電容分壓器C2上分得了工頻電壓，此工頻電壓與變壓器中性點工頻過電壓成比例，此工頻電壓經隔離變壓器T1後經過阻尼電阻R1進入全波整流橋D1整流為直流電壓，該直流電壓給儲能電容器C充電，當儲能電容器C的充電電壓超過高壓觸發二極體D2的額定觸發電壓時，其中：高壓觸發二極體D2的額定觸發電壓事先設定的閾值，高壓觸發二極體D2觸發，儲能電容器C經過高壓觸發二極體D2對脈衝變壓器T2原邊放電，在其副邊產生脈衝高電壓，該脈衝高電壓作用於觸發電極J，這時觸發電極J與第二放電球隙G2間放電並產生火花，既產生點火效果，該放電為第一放電球隙G1和第二放電球隙G2間的電場提供大量帶電粒子，使得第一放電球隙G1和第二放電球隙G2間的球間隙的擊穿電壓大大降低，最終使第一放電球隙G1和第二放電球隙G2間的球間隙發生擊穿。
由於阻尼電阻R1的存在，使得在雷電衝擊電壓，操作衝擊電壓等持續時間較短的暫態過電壓作用下儲能電容器不能儲存足夠的能量，從而也就不會產生點火觸發脈衝電壓，所以，在持續時間較短的暫態過電壓下，球間隙的擊穿電壓就會很高，不會發生點火觸發放電，並且不會在避雷器殘壓下發生誤動。
本發明變壓器中性點保護裝置的其它實施方式中，第一放電球隙G1和第二放電球隙G2間的球電極長度和內部控制電路的參數都可以進行調節，可根據實際運行過程中變壓器中性點出現的過電壓水平，來確定火花觸發間隙各部分的尺寸及參數，達到避免避雷器和間隙誤動和拒動的目的，保護變壓器中性點絕緣，提高電網穩定性。
實施本發明的變壓器中性點保護裝置，具有如下的有益效果：
第一、作用在觸發電極上的脈衝高電壓使觸發電極與第一放電球隙或第二放電球隙間放電並產生火花，使第一放電球隙和第二放電球隙之間的擊穿電壓降低和/或第一放電球隙和第二放電球隙之間的球間隙發生擊穿，能夠使變壓器中性點保護間隙在發生工頻過電壓時可靠動作，在發生雷電過電壓和操作過電壓時不動作，以保護變壓器中性點絕緣，確保避雷器不會由於通過電流時間過長而發生爆炸；降低了保護間隙動作的分散性，更好的與金屬氧化物避雷器配合，改善裝置的穩定性及動作可靠性。
第二、結構合理，安全高效可靠，能夠更好的保證電網的穩定性。