變壓器中性點棒間隙保護裝置的製作方法

2023-06-01 10:10:56 1

專利名稱：變壓器中性點棒間隙保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力傳輸技術範疇，特別涉及一種在110kV，220kV電力變壓器中 性點安裝的間隙保護裝置。
背景技術：
根據中華人民共和國電力行業標準DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護 和絕緣配合》規定，110kV、220kV電網系統屬有效接地電網，電網的中性點必須有效接地，即 在實際運行時電網中性點的對地(即大地)的電壓為「0」，或接近於「0」，電網中性點的接 地是通過電網中變壓器中性點的接地來實現的，正常運行時電網中變壓器的中性點為地電 位，其三相電壓UA、UB、Ue向量圖見附圖1所示；實際運行時則多採用選擇性接地運行方式， 即電網中部分變壓器的中性點經專用的中性點隔離開關直接接地，其餘的變壓器的中性點 則不接地運行。選擇性接地運行方式中變壓器中性點接地原理圖如附圖2所示，Tl、T2是 變壓器，Kl、K2為中性點隔離開關，其中T1的中性點接地，T2的中性點不接地。實際運行 中，每個變電站內一般採用1/2數量的變壓器中性點直接接地，而另外1/2數量的變壓器的 中性點不接地運行。之所以採用選擇性接地運行方式的主要原因是如果此類電網中所有 變壓器的中性點全部直接接地，一旦發生單相接地故障，則所有另一側有源的變壓器都將 向故障點提供接地故障電流，故障點的接地電流將變得非常大，因此故障點兩側線路的斷 路器容量必須足夠大，才能有效切除該故障點，為了減小單相接地故障時的接地電流，同時 選用經濟型的斷路器，所以採用選擇性接地運行方式。這種選擇性接地電網在實際運行中，由於各種特殊的原因，如保護裝置動作、斷路 器動作等，有可能偶然形成一個局部不接地系統，它由一臺或數臺變壓器組成，在這偶然形 成的局部不接地電網中，如果發生單相接地故障，而系統又未及時將故障線路切除的情況 下，故障相對地電壓將變為零(或接近零電壓)，變壓器中性點的電壓將由零電壓(地電 位)升高到相電壓，非故障相的對地電壓將由相電壓升高到線電壓。現假設故障相是B相， 故障時三相電壓向量圖見附圖3所示，在附圖3中，B相電壓為地電位，變壓器中性點的電壓 是相電壓。如果故障是單相間歇性弧光接地，則系統最高過電壓水平可達3.5倍p.u，p.u 為正常運行時相對地電壓的峰值。為此規程DL/T620-1997對選擇性接地電網中不接地變壓器中性點的過電壓保護 方式作出明確規定110kv及220kV系統中不接地變壓器的中性點應裝設間隙，同時對間隙 的動作條件也做了說明。所謂「間隙」實際上是由一對尖棒組成的放電電極，兩電極裝配在 同一軸線上，電極頭部相對，保持一定距離，一側電極接變壓器中性點，另一側電極接地。其 工作原理是利用間隙在大氣中放電的伏秒特性，即在雷電波作用下間隙的放電電壓較高， 而在工頻電壓下放電電壓較低這一特性，從而同時滿足變壓器中性點雷電、工頻兩種過電 壓保護的需要。間隙保護的實質是當變壓器中性點出現工頻過電壓時，間隙擊穿放電形成 弧道，通過低阻弧道將變壓器中性點接地，使偶然形成的局部不接地電網通過弧道變成零 時性的有效接地系統。後來實際運行經驗證明，以裝設間隙的方式來保護變壓器的中性點是合理有效的。變壓器中性點接線原理圖見圖4，T變壓器，K中性點接地開關，J間隙。在 某些特殊情況下，考慮到變壓器中性點對雷擊過電壓的承受能力，還在變壓器中性點上並 接中性點金屬氧化物避雷器，英文縮寫M0A。此時變壓器中性點接線原理圖見圖5，T變壓 器，K中性點接地開關，J間隙。在現場安裝放電間隙取得實際效果的同時，也暴露出了一些問題和缺陷，主要表 現為1)中性點間隙大多是在現場自行製作，外觀工藝粗糙，規格不統一，缺乏產品的整 體設計。2)間隙電極棒在被電弧燒損後，不易快速更換和調整。3)放電間隙的距離調整和進行相關電氣試驗時不夠方便。4)不能進行現場快速安裝。

實用新型內容針對上述現有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是對變壓器中性點棒間隙 進行結構優化設計，提供一種結構簡單、易於維護、便於安裝的變壓器中性點棒間隙保護裝置。為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案一種變壓器中性點棒間隙保護裝置，其包括一基座，所述基座上設有一支撐體和 一金屬接地支柱，所述支撐體上設有一高壓側電極，所述金屬接地支柱上設有一低壓側電 極，所述高壓側電極和低壓側電極位於同一水平直線上且彼此相對設置，所述高壓側電極 與低壓側電極之間形成放電距離可調節的保護間隙，所述金屬接地支柱上還設有一電流互 感器組件。優選的，所述支撐體為絕緣支撐柱或金屬氧化物避雷器。優選的，所述高壓側電極通過一高壓電極臂與所述支撐體連接，所述高壓側電極 與所述高壓電極臂之間為螺紋連接。進一步的，所述高壓側電極上設有間隙距離調整螺母。優選的，所述低壓側電極通過一低壓電極臂與所述金屬接地支柱連接，所述低壓 側電極與所述低壓電極臂之間為螺紋連接。進一步的，所述低壓側電極上設有間隙距離調整螺母。優選的，所述金屬接地支柱上部設有供試驗時連接大電流導線的試驗接線螺絲。優選的，所述電流互感器組件為穿心式電流互感器組件。優選的，所述基座上還設有吊環。上述技術方案具有如下有益效果該變壓器中性點棒間隙保護裝置將所有的功能 件裝配在同一基座上，結構緊湊，佔用空間小，現場安裝方便，可有效提高工作效率，再有該 裝置保護間隙放電距離調整方便，可保證間隙放電擊穿電壓的穩定，因此適用於各類變電 站。而且該變壓器中性點棒間隙保護裝置上的低壓側電極、高壓側電極和電流互感器組件 均具有易於拆卸，更換方便的優點。

圖1 有效接地系統中變壓器三相電壓及中性點電壓向量圖。[0023]圖2 選擇性接地運行方式中變壓器中性點接地原理圖。圖3 非有效接地系統中出現單相接地故障時，變壓器三相電壓及中性點電壓向量圖。圖4 變壓器中性點接線原理圖。圖5 並裝金屬氧化物避雷器的變壓器中性點接線原理圖。圖6 本實用新型變壓器中性點棒間隙保護裝置的結構示意圖。圖7 本實用新型裝配金屬氧化物避雷器的變壓器中性點棒間隙保護裝置的結構 示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細介紹。如圖6所示，該變壓器中性點棒間隙保護裝置包括基座1，基座1上設有作為支撐 體的絕緣支撐柱2和金屬接地支柱11。絕緣支撐柱2上設置一水平的中性點引線接線板 3，中性點引線接線板3與高壓電極臂4相連接，高壓電極臂4上設有螺紋孔，高壓側電極6 插入該螺紋孔內與高壓電極臂4通過螺紋連接，旋轉高壓側電極6可使高壓側電極6沿高 壓電極臂4的軸向水平移動，並方便高壓側電極6的更換。間隙距離調整螺母5套在高壓 側電極6上，間隙距離調整螺母5可將高壓側電極6緊固在高壓電極臂4上，使高壓電極6 和高壓電極臂4保持在同一軸線上，中性點引線接線板3與來自變壓器中性點N的導電母 排相連接。金屬接地支柱11上設置低壓電極臂9，低壓電極臂9上設有螺紋孔，低壓側電極7 插入該螺紋孔內與低壓電極臂9之間通過螺紋連接，旋轉低壓側電極7可使其沿低壓電極 臂9的軸向水平移動，並方便低壓側電極7的更換。間隙距離調整螺母8套在低壓側電極 7上，間隙距離調整螺母8可將低壓側電極7緊固在低壓電極臂9上，使低壓側電極7和低 壓電極臂9保持在同一軸線上。金屬接地支柱11上部設置有試驗接線螺絲10，金屬接地支 柱11的下部設置有穿心式的電流互感器組件12，進行電流互感器組件12的一次大電流傳 動試驗時，大電流導線可以直接連接在試驗接線螺絲10上。電流互感器組件12包括電流 互感器組件支撐腳16，電流互感器組件支撐腳16用於支撐電流互感器組件12，並使電流互 感器組件12與其基座1牢固連接在一起。電流互感器組件的電流變比、保護級次、輸出容 量可按設計要求配置。採用穿心式電流互感器組件可方便元件的更換和維護。高壓側電極6與低壓側電極7位於同一水平直線上且彼此相對設置，高壓側電極 6與低壓側電極7之間隔開一定距離構成保護間隙J，高壓側電極6與低壓側電極7的空間 距離就是保護間隙J的距離，保護間隙J的距離大小決定著放電電壓的高低，該距離可以根 據實際運行要求通過旋轉高壓側電極6或低壓側電極7進行調整，以保證間隙放電擊穿電 壓的穩定以及放電電壓的大小。由於與兩側放電電極相連接各部件均為金屬導體，因此實質上高壓側電極6與變 壓器中性點N直接導通，低壓側電極7與接地網E直接導通。當變壓器中性點N出現高於 棒間隙放電電壓的高電壓時，保護間隙J被擊穿，擊穿電流1:由變壓器中性點N流出，將依 次經導流母排、中性點引線接線板3、高壓電極臂4、高壓側電極6、電弧、低壓側電極7、低壓 電極臂9、金屬接地支柱11、基座1、接地扁鐵15最後流入接地網E。此時，設置在金屬接地支柱11上的電流互感器組件12的二次側將有電信號輸出，該信號反映放電電流的大小，供 變電站內測量、保護、記錄等其他設備和系統使用。該變壓器中性點棒間隙保護裝置整體結構緊湊，佔用空間小，所有的功能件裝配 在同一基座1上，並且基座1上還設有方便吊裝的吊環14，現場安裝時只需一次吊裝就能將 本裝置快速安裝就位在現場結構柱上，能有效提高工作效率，並迅速將設備投入使用。在上述方案中，支撐體採用絕緣支撐柱時，該裝置為一套獨立的變壓器中性點棒 間隙保護裝置。再如圖7所示，為本實用新型的另一個實施例，其與第一個實施例的不同之 處在於支撐體由絕緣支撐柱替換為金屬氧化物避雷器13，此時該裝置就成為變壓器中性點 金屬氧化物避雷器(M0A)與棒間隙組合保護裝置，從而使該變壓器中性點棒間隙保護裝置 具有更好的保護效果。綜上所述，該變壓器中性點棒間隙保護裝置與現有變壓器中性點棒間隙保護設備 相比具有如下優點(1)間隙放電擊穿電壓穩定，放電距離調整方便。(2)故障發生後，易於更換燒損的高壓側電極和低壓側電極。(3)採用低電壓等級的穿心式電流互感器組件易於更換和維護。(4)所有功能件裝配在同一基座上，一體化結構，現場安裝工作量小。(5)縱向尺寸減小，佔用空間小，適用於各類變電站。以上對本實用新型實施例所提供的變壓器中性點棒間隙保護裝置進行了詳細介 紹，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型實施例的思想，在具體實施方式
及應用範 圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制，凡依本實 用新型設計思想所做的任何改變都在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種變壓器中性點棒間隙保護裝置，其特徵在於其包括一基座，所述基座上設有一支撐體和一金屬接地支柱，所述支撐體上設有一高壓側電極，所述金屬接地支柱上設有一低壓側電極，所述高壓側電極和低壓側電極位於同一水平直線上且彼此相對設置，所述高壓側電極與低壓側電極之間形成放電距離可調節的保護間隙，所述金屬接地支柱上還設有一電流互感器組件。
2.根據權利要求1所述的變壓器中性點棒間隙保護裝置，其特徵在於所述支撐體為 絕緣支撐柱或金屬氧化物避雷器。
3.根據權利要求1所述的變壓器中性點棒間隙保護裝置，其特徵在於所述高壓側電 極通過一高壓電極臂與所述支撐體連接，所述高壓側電極與所述高壓電極臂之間為螺紋連 接。
4.根據權利要求3所述的變壓器中性點棒間隙保護裝置，其特徵在於所述高壓側電 極上設有間隙距離調整螺母。
5.根據權利要求1所述的變壓器中性點棒間隙保護裝置，其特徵在於所述低壓側電 極通過一低壓電極臂與所述金屬接地支柱連接，所述低壓側電極與所述低壓電極臂之間為 螺紋連接。
6.根據權利要求5所述的變壓器中性點棒間隙保護裝置，其特徵在於所述低壓側電 極上設有間隙距離調整螺母。
7.根據權利要求1所述的變壓器中性點棒間隙保護裝置，其特徵在於所述金屬接地 支柱上部設有供試驗時連接大電流導線的試驗接線螺絲。
8.根據權利要求1所述的變壓器中性點棒間隙保護裝置，其特徵在於所述電流互感 器組件為穿心式電流互感器組件。
9.根據權利要求1所述的變壓器中性點棒間隙保護裝置，其特徵在於所述基座上還 設有吊環。
專利摘要本實用新型公開了一種變壓器中性點棒間隙保護裝置，其包括一基座，所述基座上設有一支撐體和一金屬接地支柱，所述支撐體上設有一高壓側電極，所述金屬接地支柱上設有一低壓側電極，所述高壓側電極和低壓側電極位於同一水平直線上且彼此相對設置，所述高壓側電極與低壓側電極之間形成放電距離可調節的保護間隙，所述金屬接地支柱上還設有一電流互感器組件。該變壓器中性點棒間隙保護裝置將所有的功能件裝配在同一基座上，結構緊湊，佔用空間小，現場安裝方便，再有該裝置保護間隙放電距離調整方便，可保證間隙放電擊穿電壓的穩定，因此適用於各類變電站。
文檔編號H02H9/06GK201608508SQ201020102029
公開日2010年10月13日 申請日期2010年1月26日 優先權日2010年1月26日
發明者楊亮初, 楊遜弘 申請人:上海安越電氣工程技術有限公司