三電流互感器監測下變壓器夾件多點接地電流的控制方法
2023-06-17 17:15:46
三電流互感器監測下變壓器夾件多點接地電流的控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種三電流互感器監測下變壓器夾件多點接地電流的控制方法，解決了現有技術對變壓器夾件接地電流進行停電限流的操作方式導致影響電網的正常運行的問題。夾件接地引出線（9）從第一電流互感器（10）的線圈中穿過後與投切電路輸入端（21）連接，三個電流互感器的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路的兩個輸入接口連接，AD轉換接口電路（15）的輸出端與單片機（17）連接，投切電路輸出端（22）與接地端（6）連接；作為限制電流阻抗單元的三個投切支路的阻抗單元均採用雙向晶閘管控制支路的通斷，通過控制導通角，能控制阻抗支路的通和斷，實現阻抗單元的投切。本發明可操作性強，保障了電網的正常安全運行。
【專利說明】三電流互感器監測下變壓器夾件多點接地電流的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種變電設備接地電流的控制方法，特別涉及一種對變壓器中的夾件接地電流進行監測調控的方法。
【背景技術】
[0002]變壓器運行時，在變壓器繞組及引線與油箱之間會形成不均勻的電場，變壓器鐵心及其夾件等金屬構件均處於該電場中。變壓器夾件通過電容的藕合作用會產生懸浮電位，當夾件上的懸浮電位與變壓器內其他部件的電位差累計達到一定值時，會擊穿其間的絕緣，並產生火花放電，嚴重時還會將變壓器燒損。因此，變壓器夾件必須進行有效地接地，同時還應避免變壓器夾件的多點接地。當變壓器夾件發生多點接地時，會使夾件與地之間形成閉合電流迴路，由於夾件迴路電阻小，形成閉合電流迴路的夾件接地電流的數值要比變壓器鐵芯接地時的鐵芯接地電流要大很多，甚至可達上百安培，這麼大的接地電流足以造成變壓器的損傷。現有的變壓器上都沒有安裝夾件接地電流在線監測及調控裝置。目前，變壓器夾件發生多點接地時，一般是通過停電後進行串接電阻來完成限流的，對串接的電阻性能要求也高，即要求限流電阻的熱容量較大，還要求限流電阻要具備一定的散熱能力，這種停電進行限流的操作方式嚴重影響到了電網的正常安全運行。
【發明內容】
[0003]本發明提供了一種三電流互感器監測下變壓器夾件多點接地電流的控制方法，解決了現有技術對變壓器夾件接地電流進行停電限流的操作方式導致影響電網的正常運行的技術問題。
[0004]本發明是通過以下技術方案解決以上技術問題的:
一種三電流互感器在線監測變壓器夾件多點接地電流的控制裝置，包括變壓器油箱，在變壓器油箱中設置有變壓器鐵芯，在變壓器鐵芯的兩端分別設置有變壓器上夾件和變壓器下夾件，在變壓器上夾件上分別設置有夾件接地連接片和拉板上連接螺栓，在變壓器下夾件上設置有拉板下連接螺栓，在拉板上連接螺栓與拉板下連接螺栓之間設置有拉板，在變壓器油箱的箱體外側固定設置有夾件接地引出線懸掛絕緣子，第一電流互感器、第二電流互感器和第三電流互感器固定懸掛在夾件接地引出線懸掛絕緣子上，在第一電流互感器與第二電流互感器之間設置有第一絕緣膠，在第一電流互感器與第三電流互感器之間設置有第二絕緣膠，夾件接地引出線的一端穿過變壓器夾件引出線套管後與夾件接地連接片固定連接，夾件接地引出線的另一端從第一電流互感器的線圈中穿過後與投切電路輸入端連接，第一電流互感器的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路的兩個輸入接口連接，第二電流互感器的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路的另兩個輸入接口連接，第三電流互感器的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路的其他兩個輸入接口連接，AD轉換接口電路的輸出端與單片機連接，投切電路輸出端與接地端連接，在投切電路輸入端與投切電路輸出端之間連接有反向並聯的兩晶閘管組成的短路開關組，短路開關組的兩反向並聯的晶閘管的控制端均分別與單片機連接；電阻器、電感器和由兩反向並聯的晶閘管串聯後組成第一投切支路，兩反向並聯的晶閘管的控制端分別與單片機連接，第一投切支路與短路開關組並聯後連接在投切電路輸入端與投切電路輸出端之間。
[0005]在投切電路輸入端與投切電路輸出端之間分別並聯有第二投切支路和第三投切支路，第二投切支路的結構是與第一投切支路的結構相同的，第三投切支路的結構是與第一投切支路的結構相同的。
[0006]在單片機上分別連接有LCD電流顯示器、夾件多點接地故障電流記錄單元、夾件多點接地報警器和後臺監控電腦。
[0007]一種三電流互感器監測下變壓器夾件多點接地電流的控制方法，包括以下步驟: 第一步、在變壓器上夾件上分別設置夾件接地連接片和拉板上連接螺栓，在變壓器下
夾件上設置拉板下連接螺栓，在拉板上連接螺栓與拉板下連接螺栓之間設置拉板；
第二步、在變壓器油箱的箱體外側固定設置夾件接地引出線懸掛絕緣子，第一電流互感器、第二電流互感器和第三電流互感器固定懸掛在夾件接地引出線懸掛絕緣子上，在第一電流互感器與第二電流互感器之間設置有第一絕緣膠，在第一電流互感器與第三電流互感器之間設置有第二絕緣膠；
第三步、將夾件接地引出線的一端穿過變壓器夾件引出線套管後與夾件接地連接片固定連接，夾件接地引出線的另一端從第一電流互感器的線圈中穿過後與投切電路輸入端連接，第一電流互感器的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路的兩個輸入接口連接，第二電流互感器的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路的另兩個輸入接口連接，AD轉換接口電路的輸出端與單片機連接，投切電路輸出端與接地端連接，第三電流互感器的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路的其他兩個輸入接口連接，AD轉換接口電路的輸出端與單片機連接，投切電路輸出端與接地端連接；
第四步、在投切電路輸入端與投切電路輸出端之間連接反向並聯的兩晶閘管組成的短路開關組，短路開關組的兩反向並聯的晶閘管的控制端均分別與單片機連接；電阻器、電感器和由兩反向並聯的晶閘管串聯後組成第一投切支路，兩反向並聯的晶閘管的控制端分別與單片機連接，第一投切支路與短路開關組並聯後連接在投切電路輸入端與投切電路輸出端之間；
第五步、在投切電路輸入端與投切電路輸出端之間並聯有第二、第三投切支路，第二、第三投切支路的結構是與第一投切支路的結構相同的，第三投切支路的阻抗大於第二投切支路，第二投切支路的阻抗大於第一投切支路的阻抗；
第六步、當單片機採集第一電流互感器的二次側感應線圈的輸入信號、第二電流互感器的二次側感應線圈的信號和第三電流互感器的二次側感應線圈的信號後，經計算後，若測得夾件接地電流小於0.1安培，則單片機控制兩晶閘管組成的短路開關組導通，將投切支路短路掉；
第七步、當單片機採集第一電流互感器的二次側感應線圈的輸入信號和第二電流互感器的二次側感應線圈的信號後，經計算後，若測得夾件接地電流大於0.1安培，則單片機控制兩晶閘管組成的短路開關組截止，單片機控制由電阻器、電感器和由兩反向並聯的開關晶閘管串聯後組成第一投切支路接入串聯到投切電路輸入端與投切電路輸出端之間；第八步、若經第七步接入第一投切支路後，若測得夾件接地電流仍大於0.1安培，則單片機控制兩反向並聯的晶閘管截止，同時控制第二投切支路接入串聯到投切電路輸入端與投切電路輸出端之間。若第二投切支路接入後，接地電流仍大於0.1安培，則控制第二投切支路的晶閘管截止，即斷開第二投切支路，同時控制第三投切支路的晶閘管導通，即接入第三投切支路；
本發明大大減輕了運行人員的工作強度，在監控後臺就能實時地在線地監測到夾件接地電流值的變化情況，一旦監測到夾件多點接地故障後，阻抗單元就自動切入，避免了變壓器故障範圍的進一步擴大，同時該裝置發出報警信號至後臺，就地報警指示燈亮，為運行人員停電檢修提供了依據。本發明可操作性強，對變壓器安全運行沒有任何負作用，保障了電網的正常安全運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發明進行詳細說明:
一種三電流互感器在線監測變壓器夾件多點接地電流的控制裝置，包括變壓器油箱1，在變壓器油箱I中設置有變壓器鐵芯2，在變壓器鐵芯2的兩端分別設置有變壓器上夾件3和變壓器下夾件5，在變壓器上夾件3上分別設置有夾件接地連接片4和拉板上連接螺栓23，在變壓器下夾件5上設置有拉板下連接螺栓24，在拉板上連接螺栓23與拉板下連接螺栓24之間設置有拉板25，在變壓器油箱I的箱體外側固定設置有夾件接地引出線懸掛絕緣子8，第一電流互感器10、第二電流互感器12和第三電流互感器14固定懸掛在夾件接地引出線懸掛絕緣子8上，在第一電流互感器10與第二電流互感器12之間設置有第一絕緣膠11，在第一電流互感器10與第三電流互感器14之間設置有第二絕緣膠13，夾件接地引出線9的一端穿過變壓器夾件引出線套管7後與夾件接地連接片4固定連接，夾件接地引出線9的另一端從第一電流互感器10的線圈中穿過後與投切電路輸入端21連接，第一電流互感器10的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路15的兩個輸入接口連接，第二電流互感器12的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路15的另兩個輸入接口連接，第三電流互感器14的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路15的其他兩個輸入接口連接，AD轉換接口電路15的輸出端與單片機17連接，投切電路輸出端22與接地端6連接，在投切電路輸入端21與投切電路輸出端22之間連接有反向並聯的兩晶閘管組成的短路開關組26，短路開關組26的兩反向並聯的晶閘管的控制端均分別與單片機17連接；電阻器28、電感器29和由兩反向並聯的晶閘管27串聯後組成第一投切支路，兩反向並聯的晶閘管27的控制端分別與單片機17連接，第一投切支路與短路開關組26並聯後連接在投切電路輸入端21與投切電路輸出端22之間。
[0010]在投切電路輸入端21與投切電路輸出端22之間分別並聯有第二投切支路和第三投切支路，第二投切支路的結構是與第一投切支路的結構相同的，第三投切支路的結構是與第一投切支路的結構相同的。
[0011]在單片機17上分別連接有IXD電流顯示器16、夾件多點接地故障電流記錄單元18、夾件多點接地報警器20和後臺監控電腦19。[0012]一種三電流互感器監測下變壓器夾件多點接地電流的控制方法，包括以下步驟:第一步、在變壓器上夾件3上分別設置夾件接地連接片4和拉板上連接螺栓23，在變壓器下夾件5上設置拉板下連接螺栓24，在拉板上連接螺栓23與拉板下連接螺栓24之間設置拉板25 ；
第二步、在變壓器油箱I的箱體外側固定設置夾件接地引出線懸掛絕緣子8，第一電流互感器10、第二電流互感器12和第三電流互感器14固定懸掛在夾件接地引出線懸掛絕緣子8上，在第一電流互感器10與第二電流互感器12之間設置有第一絕緣膠11，在第一電流互感器10與第三電流互感器14之間設置有第二絕緣膠13 ；
第三步、將夾件接地引出線9的一端穿過變壓器夾件引出線套管7後與夾件接地連接片4固定連接，夾件接地引出線9的另一端從第一電流互感器10的線圈中穿過後與投切電路輸入端21連接，第一電流互感器10的二次側感應線圈13的兩端分別與AD轉換接口電路15的兩個輸入接口連接，第二電流互感器12的二次側感應線圈14的兩端分別與AD轉換接口電路15的另兩個輸入接口連接，AD轉換接口電路15的輸出端與單片機17連接，投切電路輸出端22與接地端6連接，第三電流互感器14的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路15的其他兩個輸入接口連接，AD轉換接口電路15的輸出端與單片機17連接，投切電路輸出端22與接地端6連接；
第四步、在投切電路輸入端21與投切電路輸出端22之間連接反向並聯的兩晶閘管組成的短路開關組26，短路開關組26的兩反向並聯的晶閘管的控制端均分別與單片機17連接；電阻器28、電感器29和由兩反向並聯的晶閘管27串聯後組成第一投切支路，兩反向並聯的晶閘管27的控制端分別與單片機17連接，第一投切支路與短路開關組26並聯後連接在投切電路輸入端21與投切電路輸出端22之間；
第五步、在投切電路輸入端21與投切電路輸出端22之間並聯有第二投切支路，第二投切支路的結構是與第一投切支路的結構相同的，第二投切支路的阻抗大於第一投切支路的阻抗；
第六步、當單片機17接受第一電流互感器10的二次側感應線圈13的輸入信號、第二電流互感器12的二次側感應線圈14的信號和第三電流互感器14的二次側感應線圈的信號後，經計算後，若測得夾件接地電流小於0.1安培，則單片機17控制兩開關晶閘管組成的短路開關組26導通，將二投切支路短路掉；
第七步、當單片機17接受第一電流互感器10的二次側感應線圈13的輸入信號和第二電流互感器12的二次側感應線圈14的信號後，經計算後，若測得夾件接地電流大於0.1安培，則單片機17控制兩開關晶閘管組成的短路開關組26截止，單片機17控制由電阻器28、電感器29和由兩反向並聯的開關晶閘管27串聯後組成第一投切支路接入串聯到投切電路輸入端21與投切電路輸出端22之間；
第八步、若經第七步接入第一投切支路後，若測得夾件接地電流仍大於0.1安培，則單片機17控制兩反向並聯的晶閘管27截止，同時控制第二投切支路接入串聯到投切電路輸入端21與投切電路輸出端22之間；若第二投切支路接入後夾件接地電流大於0.1安培，控制第二投切支路的反向並聯的晶閘管截止，即斷開第二投切支路，同時控制第三投切支路的晶閘管導通使其接入串聯到投切電路輸入端21與投切電路輸出端22之間；三級投切阻抗通過夾件接地電流大小逐級投切。[0014]本發明通過三電流互感器分別採集電流，一隻電流互感器套在夾件接地引線上，所測的電流除了夾件接地電流Ir外，還有漏磁等其它因素產生的幹擾電流Ig，另兩隻電流互感器是檢測由於漏磁等其它因素產生的幹擾電流Ig。夾件接地電流為一隻電流互感器所測電流值減去另兩隻電流互感器測量的電流的平均值。此方法通過雙電流互感器消除了漏磁的幹擾，解決了現場檢測數據偏大的問題，提高了測試的準確性。
[0013]變壓器正常運行時，作為限制電流阻抗單元的三個投切支路被短接。當夾件發生多點接地時，投入限制電流阻抗單元。投切支路採用電阻加電抗的方式，解決了限流電阻容量要求高且限制電流效果差的問題。當夾件發生多點接地時，往往迴路電流頻率較高，投入阻抗相當於在迴路中串接了電阻和電抗，尤其是電抗極大地限制了高頻電流，此時電阻上電流小，熱容量要求低，解決了僅依靠串接電阻熱容量要求高的問題。
[0014]作為限制電流阻抗單元的三個投切支路的阻抗單元均採用雙向晶閘管控制支路的通斷，通過控制導通角，能控制阻抗支路的通和斷，實現阻抗單元的投切。傳統方法是採用開關，由於開關帶電流頻繁通斷出現打火，嚴重影響了開關的使用壽命。而採用晶閘管控制，性價比高，續流能力強，不出現打火，使用壽命不受影響，解決了傳統控制開關使用壽命的問題。
[0015]本發明的夾件接地電流顯示範圍寬，滿足不同範圍的精度要求。通過信號處理、A/D轉換單元採集夾件接地電流，在IXD顯示單元上顯示。程序上採用分段顯示功能，既能滿足精度要求，又能滿足檢測範圍，解決了現場測試範圍小和顯示精度不足的問題。在電流最大範圍100A內，按不同範圍分段顯示，當接地電流小於0.1A時,顯示精度級別達到0.1mA ；當接地電流在0.1A至IA之間時，顯示精度級別為0.0OlA ;當接地電流在IA至100A之間時，顯示精度級別為0.0lA0
【權利要求】
1.一種三電流互感器監測下變壓器夾件多點接地電流的控制方法，包括以下步驟:第一步、在變壓器上夾件(3)上分別設置夾件接地連接片(4)和拉板上連接螺栓(23)，在變壓器下夾件(5 )上設置拉板下連接螺栓(24 )，在拉板上連接螺栓(23 )與拉板下連接螺栓(24)之間設置拉板(25)； 第二步、在變壓器油箱(I)的箱體外側固定設置夾件接地引出線懸掛絕緣子(8)，第一電流互感器(10)、第二電流互感器(12)和第三電流互感器(14)固定懸掛在夾件接地引出線懸掛絕緣子(8)上，在第一電流互感器(10)與第二電流互感器(12)之間設置有第一絕緣膠(11)，在第一電流互感器(10)與第三電流互感器(14)之間設置有第二絕緣膠(13)；第三步、將夾件接地引出線(9)的一端穿過變壓器夾件引出線套管(7)後與夾件接地連接片(4)固定連接，夾件接地引出線(9)的另一端從第一電流互感器(10)的線圈中穿過後與投切電路輸入端(21)連接，第一電流互感器(10)的二次側感應線圈(13)的兩端分別與AD轉換接口電路(15)的兩個輸入接口連接，第二電流互感器(12)的二次側感應線圈(14)的兩端分別與AD轉換接口電路(15)的另兩個輸入接口連接，AD轉換接口電路(15)的輸出端與單片機(17 )連接，投切電路輸出端(22 )與接地端(6 )連接，第三電流互感器(14)的二次側感應線圈的兩端分別與AD轉換接口電路(15)的其他兩個輸入接口連接，AD轉換接口電路(15 )的輸出端與單片機(17 )連接，投切電路輸出端(22 )與接地端(6 )連接；第四步、在投切電路輸入端(21)與投切電路輸出端(22)之間連接反向並聯的兩晶閘管組成的短路開關組(26)，短路開關組(26)的兩反向並聯的晶閘管的控制端均分別與單片機(17)連接；電阻器(28)、電感器(29)和由兩反向並聯的晶閘管(27)串聯後組成第一投切支路，兩反向並聯的晶閘管(27)的控制端分別與單片機(17)連接，第一投切支路與短路開關組(26 )並聯後連接在投切電路輸入端(21)與投切電路輸出端(22 )之間； 第五步、在投切電路輸入端(21)與投切電路輸出端(22)之間並聯有第二投切支路，第二投切支路的結構是與第一投切支路的結構相同的，第二投切支路的阻抗大於第一投切支路的阻抗； 第六步、當單片機(17)接受第一電流互感器(10)的二次側感應線圈(13)的輸入信號、第二電流互感器(12)的二次側感應線圈(14)的信號和第三電流互感器(14)的二次側感應線圈的信號後，經計算後，若測得夾件接地電流小於0.1安培，則單片機(17)控制兩開關晶閘管組成的短路開關組(26)導通，將二投切支路短路掉； 第七步、當單片機(17)接受第一電流互感器(10)的二次側感應線圈(13)的輸入信號和第二電流互感器(12)的二次側感應線圈(14)的信號後，經計算後，若測得夾件接地電流大於0.1安培，則單片機(17)控制兩開關晶閘管組成的短路開關組(26)截止，單片機(17)控制由電阻器(28)、電感器(29)和由兩反向並聯的開關晶閘管(27)串聯後組成第一投切支路接入串聯到投切電路輸入端(21)與投切電路輸出端(22)之間； 第八步、若經第七步接入第一投切支路後，若測得夾件接地電流仍大於0.1安培，則單片機(17)控制兩反向並聯的晶閘管(27)截止，同時控制第二投切支路接入串聯到投切電路輸入端(21)與投切電路輸出端(22)之間；若第二投切支路接入後夾件接地電流大於0.1安培，控制第二投切支路的反向並聯的晶閘管截止，即斷開第二投切支路，同時控制第三投切支路的晶閘管導通使其接入串聯到投切電路輸入端(21)與投切電路輸出端(22)之間；三級投切阻抗通過夾件接地電流大小逐級投切。
【文檔編號】H02H9/08GK103560499SQ201310532325
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月2日 優先權日:2013年11月2日
【發明者】俞華, 王天正, 常英, 俞晨熙 申請人:國家電網公司, 國網山西省電力公司電力科學研究院