一種電容法抑制變壓器中性點直流電流的裝置的製作方法

2023-04-25 22:05:26

專利名稱：一種電容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。
背景技術：
隨著我國電網的建設，在用電負荷相對緊張的地區越來越多的直流輸電線路投入運行。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。到2010年我國規劃還將建成多條直流輸電線路，尤其±800KV特高壓直流輸電線路。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、通過在變壓器中性點串聯電阻抑制電流，此方法簡單易行，但不能實現徹底抑制直流電流的目的；2、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(1)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
為克服上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型提供了一種結構簡單、安全可靠並能完全抑制變壓器中性點直流電流的裝置。
本實用新型的技術方案是這樣實現的一種電容法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，包括電容迴路、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。
所述電容迴路包括一電容，所述狀態轉換開關迴路包括一狀態轉換開關，所述旁路迴路包括整流橋、晶閘管、過電壓觸發單元、電感和續流二極體，整流橋的兩臂與電容、狀態轉換開關並聯，整流橋與晶閘管、電感串聯，晶閘管陽極與門極兩端並聯有過電壓觸發單元，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。
所述電容兩端並聯一個過電壓間隙放電裝置。
所述電容兩端並聯一個氧化鋅過電壓擊穿放電迴路。
所述晶閘管為兩隻或兩隻以上並聯運行的晶閘管。
所述晶閘管過電壓觸發單元為兩套或兩套以上並聯的觸發單元。
所述狀態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1、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容器阻斷中性點直流，並對於交流電流為小容抗接地，因此，該裝置可完全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。
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容器配合，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容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1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1-變壓器中性點 2-電容迴路 3-狀態轉換開關迴路 4-過電壓快速開關迴路 5-隔直電容 6，61，62-轉換開關 7-整流橋 8，81，82-晶閘管 9，91，92-過電壓觸發單元 10-電感 101-開關閉合電感102-阻尼電感 11-續流二極體 12-過電壓間隙放電裝置 13-壓敏電阻具體實施方式
如圖1所示，電容法抑制變壓器中性點直流裝置包括電容迴路2、狀態轉換開關迴路3、過電壓快速旁路迴路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1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容迴路2接地，以此阻斷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。在電容接地的情況下，因變壓器中性點1的直流電流被電容器阻斷，從而在電容器兩端形成電壓。當電容器兩端電壓高於某一個電壓極限——電壓門限時，過電壓快速旁路迴路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容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，電容器兩端電壓才能超越電壓門限。
如圖2所示，是電容法抑制變壓器中性點直流電流裝置的實施例1。圖中，旁路迴路由整流橋7、晶閘管8、過電壓觸發單元9、電感10和續流二極體11組成，整流橋7的兩臂與電容5、狀態轉換開關6並聯，整流橋7與晶閘管8、電感10串聯，晶閘管8兩端並聯有過電壓觸發單元9，電感10兩端並聯有續流二極體11。
旁路迴路4與隔直電容5、狀態轉換開關6並聯後串聯到變壓器中性點上。其中，隔直電容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。當狀態轉換開關6處於閉合狀態時，為直接接地運行狀態；當該開關6處於斷開狀態時，為電容接地運行狀態。整流橋7起電壓極性變換作用，無論電容5及狀態轉換開關6兩側的電壓極性如何，整流橋7保證施加到晶閘管8上的電壓為陽極接正，陰極接負；當施加到晶閘管8上的電壓高於觸發門限時，過電壓觸發單元9導通並觸發晶閘管8導通；當晶閘管8導通時，導通電流使電感10勵磁並驅動狀態轉換開關6脫扣閉合；當晶閘管8電流下降時，續流二極體7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，見圖3至圖6所示，其中，開關閉合電感101用於當快速旁路啟動時，利用晶閘管8導通電流驅動開關6閉合；阻尼電感102用於抑制晶閘管8導通電流的上升速率，起保護晶閘管8的作用。
如圖3所示，是電容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1相同的基礎上，為增加裝置的可靠性，可以在電容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，在電容5兩端並聯一個壓敏電阻13。
如圖4所示，是電容法抑制變壓器中性點直流電流裝置的實施例3。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1相同的基礎上，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81，82並聯運行時的抑制變壓器中性點直流電流裝置。
如圖5所示，是電容法抑制變壓器中性點直流電流裝置的實施例4。在其它結構與實施例1相同的基礎上，採用雙套晶閘管觸發電路，以提高過電壓旁路啟動的可靠性。
如圖6所示，是電容法抑制變壓器中性點直流電流裝置的實施例7。在其它結構與實施例1相同的基礎上，狀態轉換開關可採用雙開關或單開關多觸點，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1.一種電容法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於，包括電容迴路(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(1)和接地極之間。
2.根據權利要求1所述的電容法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於，所述電容迴路(2)包括電容(5)，所述狀態轉換開關迴路(3)包括狀態轉換開關(6)，所述旁路迴路(4)包括整流橋(7)、晶閘管(8)、過電壓觸發單元(9)、電感(10)和續流二極體(11)，整流橋(7)的兩臂與電容(5)、狀態轉換開關(6)並聯，整流橋(7)與晶閘管(8)、電感(10)串聯，晶閘管(8)陽極與門極兩端並聯有過電壓觸發單元(9)，電感(10)兩端並聯有續流二極體(11)。
3.根據權利要求2所述的電容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所述的電容法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於，所述電容(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4所述的電容法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於，所述電容(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2所述的電容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(8)為兩隻或兩隻以上並聯運行的晶閘管。
7.根據權利要求2所述的電容法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於，所述晶閘管過電壓觸發單元(9)為兩套或兩套以上並聯的觸發單元(91，92)。
8.根據權利要求2中所述的電容法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，其特徵在於，所述狀態轉換開關(6)為雙開關或單開關多觸點的開關。
專利摘要本實用新型公開了一種電容法抑制變壓器中性點直流電流的裝置，包括電容迴路、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。本實用新型結構簡單、安全可靠並能完全抑制變壓器中性點直流電流。
文檔編號H02H7/04GK2847637SQ20052013330
公開日2006年12月13日 申請日期2005年11月18日 優先權日2005年11月18日
發明者印永華, 李柏青, 熊敏, 張輝, 張金平, 蔣衛平, 宋墩文, 王暉, 朱藝穎, 曾昭華, 嶽智永, 王俊永, 董明會 申請人:中國電力科學研究院