帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置的製作方法

2023-06-19 05:25:16

專利名稱：帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高壓輸變電過程中抑制變壓器中性點直流電流的裝置，尤其涉及帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置。
背景技術：
隨著現代科技的發展特別是大功率電力電子器件技術的突破，直流輸電以其輸送容量大、造價低、損耗小、不易老化、壽命長且輸送距離不受限制等眾多優點得到越來越多的發展。早在20世紀80年代，我國已開始建設直流工程。截至2010年我國已規劃建成多條直流輸電線路，尤其±800KV特高壓直流輸電線路。按照規劃，在2020年之前，我國還將興建一系列高壓直流輸電工程(約30個，包括±500kV、土660kV、土800kV、± IOOOkV直流輸電工程)。如溪洛渡一浙西(±800kV/± IOOOkV )，溪洛渡一株洲(±660kV)，雲南一廣東第2回(±800kV)等。當直流輸電系統單極大地運行時，大地極電流通過交流系統的·變壓器中性點流入交流系統，對交流輸電系統產生不同程度的影響，尤其是交流變壓器中性點疊加直流分量後產生磁偏，造成磁飽和，在交流系統中產生諧波、振蕩及噪聲，影響了交流系統的安全穩定運行。因此，直流送電對交流輸電的影響將越來越明顯，對變壓器中性點直流電流的研究也由此產生。目前，抑制變壓器中性點直流電流的方法主要有1、電容隔直法通過在變壓器中性點串聯電容抑制電流，此方法能徹底抑制直流電流，但同時將此電流完全排斥到其他接地設備中，可能對其他設備造成危害；2、電阻隔直法通過在變壓器中性點串聯小電阻抑制電流，此方法能通過靈活配置不同阻值電阻不同程度抑制直流電流，將系統中變壓器中性點電流均配置在安全水平以下。3、直流電流反向注入法在變壓器中性點周圍施加與產生中性點直流的反電動勢抑制中性點直流，此方法裝置複雜，消耗電能較多，也不能實現對直流電流的完全抑制。公開號為CN1625010A的中國發明專利申請公開說明書中記載了一種「反向電流法限制變壓器中性點直流電流的方法」，其技術方案主要是(I)在變電所外選擇一個獨立的補償接地極；(2)將直流發生裝置的「地」端與獨立的補償接地極連接、直流發生裝置的「輸出」端與變壓器接地的中性點連接；(3)變壓器中性點直流電流檢測裝置測量變壓器中性點直流電流，獲得中性點直流電流值和方向；(4)直流發生裝置的控制器自動啟動直流發生裝置向變壓器中性點注入與直流偏磁相反的電流。該方法雖然不改動變器的原有接線，抵消直流偏磁的效果明顯，但是，此方法裝置複雜，消耗電能較多，而且也不能實現對直流電流的完全抑制。
發明內容為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，是具有結構簡單、安全可靠，並能靈活配置抑制變壓器中性點直流電流的裝置。[0006]本實用新型的技術方案是這樣實現的帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，包括電阻迴路、狀態轉換開關迴路和過電壓旁路迴路，所述三個迴路並聯後串聯在變壓器中性點和接地極之間。所述過電壓旁路迴路包括整流橋、第一晶閘管、第一過電壓觸發單元、電感和續流二極體，整流橋的兩臂與電阻迴路、狀態轉換開關迴路並聯，整流橋與第一晶閘管、電感串聯，第一晶閘管兩端並聯有第一過電壓觸發單元，電感兩端並聯有續流二極體。所述電感為串聯的開關閉合電感和阻尼電感。所述電阻迴路為電阻兩端並聯一個過電壓間隙放電裝置。所述電阻迴路為電阻兩端並聯一個氧化鋅過電壓擊穿放電迴路。所述電阻迴路為電阻兩端並聯一個氧化鋅過電壓擊穿放電迴路。·所述第一晶閘管為兩隻或兩隻以上並聯運行的晶閘管。所述晶閘管第一過電壓觸發單元為雙套並聯的第二過電壓觸發單元和第三過電壓觸發單元。所述第一轉換開關為雙開關或單開關多觸點的開關。本實用新型的有益效果如下I、由於本實用新型採用在有直流電流的變壓器中性點串聯電阻器阻斷中性點直流，因此，該裝置可設置阻值抑制變壓器中性點直流，並保證其它設備不需要進行參數調整與其配合，尤其是所有繼電保護定值不需重新設置。當狀態轉換開關處於分斷狀態時，變壓器中性點通過電阻迴路接地，以此加大中性點電阻抑制變壓器中性點的電流。2、由於本實用新型同時還利用旁路晶閘管和狀態轉換開關與電阻器配合，因此，當出現中性點過電壓時可以迅速實現安全可靠地金屬性接地。3、由於本實用新型可在電阻兩端增加過電壓間隙放電裝置或氧化鋅過電壓擊穿放電迴路，因此，該裝置的可靠性高。4、由於本實用新型採用雙套晶閘管觸發電路，因此提高了過電壓旁路啟動的可靠性。5、由於本實用新型狀態轉換開關可採用雙開關或單開關多觸點，因此，可以提高該裝置的閉合故障電流能力。

圖I是本實用新型的結構框圖；圖2是本實用新型實施例一的電路結構圖；圖3是本實用新型實施例二的電路結構圖；圖4是本實用新型實施例三的電路結構圖；圖5是本實用新型實施例四的電路結構圖；圖6是本實用新型實施例五的電路結構圖。圖中變壓器中性點1，電阻迴路2，狀態轉換開關迴路3，過電壓旁路迴路4，隔直電阻5，第一轉換開關6，第二轉換開關61，第三轉換開關62，整流橋7，第一晶閘管8，第二晶閘管81，第三晶閘管82，第一過電壓觸發單元9，第二過電壓觸發單元91，第三過電壓觸發單元92，電感10，開關閉合電感101，阻尼電感102，續流二極體11，過電壓間隙放電裝置12，壓敏電阻13。
具體實施方式
本實用新型為帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，如圖I所示，本實用新型包括電阻迴路2、狀態轉換開關迴路3、過電壓旁路迴路4三個基本迴路，這三個迴路並聯後一端串聯到變壓器中性點I上，另一端接地。當狀態轉換開關處於分斷狀態時，變壓器中性點通過電阻迴路2接地，以此加大中性點電阻抑制變壓器中性點的電流。狀態轉換開關迴路3由可控制閉合/分斷的開關組成，其狀態決定了裝置的運行狀態；當開關閉合時，裝置的所有器件被旁路，變壓器中性點通過開關接點金屬性接地。在電阻接地的情況下，因變壓器中性點I的直流電流被電阻器抑制，從而在電阻器兩端形成電壓。當電阻器兩端電壓高於某一個電壓極限——電壓門限時，過電壓旁路迴路4導通，同時利用導通電流驅動狀態轉換開關閉合——進入直接接地狀態。由於電壓門限遠高於直流系統在電阻器兩端形成的最高電壓，因此，只有當交流系統發生三相不平衡故障時，電阻器兩端電壓才能超越電壓門限。
·[0030]實施例I :如圖2所示，圖2是本實用新型實施例一的電路結構圖。圖中，旁路迴路由整流橋
7、第一晶閘管8、第一過電壓觸發單元9、電感10和續流二極體11組成，整流橋7的兩臂與電阻迴路2、狀態轉換開關迴路3並聯，整流橋7與第一晶閘管8、電感10串聯，第一晶閘管8兩端並聯有第一過電壓觸發單元9，電感10兩端並聯有續流二極體U。旁路迴路4與隔直電阻5、第一轉換開關6並聯後串聯到變壓器中性點上。其中，隔直電阻5起到抑制變壓器中性點直流的作用，同時對中性點交流低阻抗接地。當狀態第一轉換開關6處於閉合狀態時，為直接接地運行狀態；當該第一轉換開關6處於斷開狀態時，為電阻運行狀態。整流橋7起電壓極性變換作用，無論電阻5及狀態第一轉換開關6兩側的電壓極性如何，整流橋7保證施加到第一晶閘管8上的電壓為陽極接正，陰極接負；當施加到第一晶閘管8上的電壓高於觸發門限時，第一過電壓觸發單元9導通並觸發第一晶閘管8導通；當第一晶閘管8導通時，導通電流使電感10勵磁並驅動第一轉換開關6脫扣閉合；當第一晶閘管8電流下降時，續流二極體11迅速釋放電感10的電流。圖2中的電感10可以是串聯的開關閉合電感101和阻尼電感102，其中，開關閉合電感101用於當快速旁路啟動時，利用第一晶閘管8導通電流驅動第一轉換開關6閉合；阻尼電感102用於抑制第一晶閘管8導通電流的上升速率，起保護第一晶閘管8的作用。實施例2 如圖3所示，圖3是本實用新型實施例二的電路結構圖。是電阻法抑制變壓器中性點直流電流裝置的實施例2。在其它結構與實施例I相同的基礎上，為增加裝置的可靠性，可以在電阻5兩端增加一個過電壓間隙放電裝置12或氧化鋅過電壓擊穿放電迴路，如，在電阻5兩端並聯一個壓敏電阻13。實施例3 如圖4所示，圖4是本實用新型實施例三的電路結構圖。當該裝置應用到具有較大的中性點故障電流的系統時，在其它結構與實施例I相同的基礎上，第一晶閘管8可以雙或多隻並聯運行，以提高裝置的電流能力。如圖4，即為兩隻晶閘管第二晶閘管81，第三晶閘管82並聯運行時的抑制變壓器中性點直流電流裝置。實施例4 如圖5所示，圖5是本實用新型實施例四的電路結構圖。在其它結構與實施例I相同的基礎上，採用雙套晶閘管觸發電路，即晶閘管第一過電壓觸發單元9為雙套並聯的第二過電壓觸發單元91和第三過電壓觸發單元92，以提高過電壓旁路啟動的可靠性。實施例5 如圖6所示，圖6是本實用新型實施例五的電路結構圖。在其它結構與實施例I相同的基礎上，狀態轉換開關即第一轉換開關6可採用雙開關或單開關多觸點的開關，即第二轉換開關61和第三轉換開關62，以提高裝置的閉合故障電流的能力。如圖6，即為採用雙開關時的抑制變壓器中性點直流電流裝置。
權利要求1.帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於包括電阻迴路(2)、狀態轉換開關迴路(3)和過電壓旁路迴路(4)，所述三個迴路並聯後串聯在變壓器中性點(I)和接地極之間；所述的電阻迴路(2)範圍值為O 4Ω。
2.根據權利要求I所述的帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於所述過電壓旁路迴路(4)包括整流橋(7)、第一晶閘管(8)、第一過電壓觸發單元(9)、電感(10)和續流二極體(11)，整流橋(7)的兩臂與電阻迴路(2)、狀態轉換開關迴路(3)並聯，整流橋(7)與第一晶閘管(8)、電感(10)串聯，第一晶閘管(8)兩端並聯有第一過電壓觸發單元(9 )，電感(10 )兩端並聯有續流二極體(11)。
3.根據權利要求2所述的帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於所述電感(10)為串聯的開關閉合電感(101)和阻尼電感(102)。
4.根據權利要求2或3所述的帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於所述電阻迴路(2)為電阻(5)兩端並聯一個過電壓間隙放電裝置(12)。
5.根據權利要求2或3所述的帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於，所述電阻迴路(2)為電阻(5)兩端並聯一個氧化鋅過電壓擊穿放電迴路。
6.根據權利要求4所述的帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於所述電阻迴路(2)為電阻(5)兩端並聯一個氧化鋅過電壓擊穿放電迴路。
7.根據權利要求1、2、3、6中任一項權利要求所述的帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於所述第一晶閘管(8)為兩隻或兩隻以上並聯運行的晶閘管。
8.根據權利要求1、2、3、6中任一項權利要求所述的帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於所述晶閘管第一過電壓觸發單元(9)為雙套並聯的第二過電壓觸發單元(91)和第三過電壓觸發單元(92)。
專利摘要本實用新型涉及一種高壓輸變電過程中抑制變壓器中性點直流電流的裝置，尤其涉及帶旁路保護的電阻法抑制變壓器中性點直流電流的裝置。本實用新型包括電阻迴路、狀態轉換開關迴路和過電壓旁路迴路，所述三個迴路並聯後串聯在變壓器中性點和接地極之間。由於本實用新型採用在有直流電流的變壓器中性點串聯電阻器阻斷中性點直流，因此，可設置阻值抑制變壓器中性點直流，並保證其它設備不需要進行參數調整與其配合，尤其是所有繼電保護定值不需重新設置。當出現中性點過電壓時可以迅速實現安全可靠地金屬性接地，結構簡單、可靠性高，並且還提高了過電壓旁路啟動的可靠性。
文檔編號H02H9/06GK202712844SQ20122009722
公開日2013年1月30日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者韓洪剛, 張輝, 張巍, 杜彥強, 趙義松, 田勇, 程遠, 於長廣, 謝誠, 王飛, 黃福存, 耿莉娜, 朱鈺, 羅斌, 於在明, 李爽 申請人:東北電力科學研究院有限公司, 南京南瑞集團公司, 遼寧省電力有限公司電力科學研究院, 國家電網公司