专利名称：变压器中性点棒间隙保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力传输技术范畴，特别涉及一种在110kV，220kV电力变压器中 性点安装的间隙保护装置。
背景技术：
根据中华人民共和国电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护 和绝缘配合》规定，110kV、220kV电网系统属有效接地电网，电网的中性点必须有效接地，即 在实际运行时电网中性点的对地(即大地)的电压为“0”，或接近于“0”，电网中性点的接 地是通过电网中变压器中性点的接地来实现的，正常运行时电网中变压器的中性点为地电 位，其三相电压UA、UB、Ue向量图见附图1所示；实际运行时则多采用选择性接地运行方式， 即电网中部分变压器的中性点经专用的中性点隔离开关直接接地，其余的变压器的中性点 则不接地运行。选择性接地运行方式中变压器中性点接地原理图如附图2所示，Tl、T2是 变压器，Kl、K2为中性点隔离开关，其中T1的中性点接地，T2的中性点不接地。实际运行 中，每个变电站内一般采用1/2数量的变压器中性点直接接地，而另外1/2数量的变压器的 中性点不接地运行。之所以采用选择性接地运行方式的主要原因是如果此类电网中所有 变压器的中性点全部直接接地，一旦发生单相接地故障，则所有另一侧有源的变压器都将 向故障点提供接地故障电流，故障点的接地电流将变得非常大，因此故障点两侧线路的断 路器容量必须足够大，才能有效切除该故障点，为了减小单相接地故障时的接地电流，同时 选用经济型的断路器，所以采用选择性接地运行方式。这种选择性接地电网在实际运行中，由于各种特殊的原因，如保护装置动作、断路 器动作等，有可能偶然形成一个局部不接地系统，它由一台或数台变压器组成，在这偶然形 成的局部不接地电网中，如果发生单相接地故障，而系统又未及时将故障线路切除的情况 下，故障相对地电压将变为零(或接近零电压)，变压器中性点的电压将由零电压(地电 位)升高到相电压，非故障相的对地电压将由相电压升高到线电压。现假设故障相是B相， 故障时三相电压向量图见附图3所示，在附图3中，B相电压为地电位，变压器中性点的电压 是相电压。如果故障是单相间歇性弧光接地，则系统最高过电压水平可达3.5倍p.u，p.u 为正常运行时相对地电压的峰值。为此规程DL/T620-1997对选择性接地电网中不接地变压器中性点的过电压保护 方式作出明确规定110kv及220kV系统中不接地变压器的中性点应装设间隙，同时对间隙 的动作条件也做了说明。所谓“间隙”实际上是由一对尖棒组成的放电电极，两电极装配在 同一轴线上，电极头部相对，保持一定距离，一侧电极接变压器中性点，另一侧电极接地。其 工作原理是利用间隙在大气中放电的伏秒特性，即在雷电波作用下间隙的放电电压较高， 而在工频电压下放电电压较低这一特性，从而同时满足变压器中性点雷电、工频两种过电 压保护的需要。间隙保护的实质是当变压器中性点出现工频过电压时，间隙击穿放电形成 弧道，通过低阻弧道将变压器中性点接地，使偶然形成的局部不接地电网通过弧道变成零 时性的有效接地系统。后来实际运行经验证明，以装设间隙的方式来保护变压器的中性点是合理有效的。变压器中性点接线原理图见图4，T变压器，K中性点接地开关，J间隙。在 某些特殊情况下，考虑到变压器中性点对雷击过电压的承受能力，还在变压器中性点上并 接中性点金属氧化物避雷器，英文缩写M0A。此时变压器中性点接线原理图见图5，T变压 器，K中性点接地开关，J间隙。在现场安装放电间隙取得实际效果的同时，也暴露出了一些问题和缺陷，主要表 现为1)中性点间隙大多是在现场自行制作，外观工艺粗糙，规格不统一，缺乏产品的整 体设计。2)间隙电极棒在被电弧烧损后，不易快速更换和调整。3)放电间隙的距离调整和进行相关电气试验时不够方便。4)不能进行现场快速安装。
实用新型内容针对上述现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是对变压器中性点棒间隙 进行结构优化设计，提供一种结构简单、易于维护、便于安装的变压器中性点棒间隙保护装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案一种变压器中性点棒间隙保护装置，其包括一基座，所述基座上设有一支撑体和 一金属接地支柱，所述支撑体上设有一高压侧电极，所述金属接地支柱上设有一低压侧电 极，所述高压侧电极和低压侧电极位于同一水平直线上且彼此相对设置，所述高压侧电极 与低压侧电极之间形成放电距离可调节的保护间隙，所述金属接地支柱上还设有一电流互 感器组件。优选的，所述支撑体为绝缘支撑柱或金属氧化物避雷器。优选的，所述高压侧电极通过一高压电极臂与所述支撑体连接，所述高压侧电极 与所述高压电极臂之间为螺纹连接。进一步的，所述高压侧电极上设有间隙距离调整螺母。优选的，所述低压侧电极通过一低压电极臂与所述金属接地支柱连接，所述低压 侧电极与所述低压电极臂之间为螺纹连接。进一步的，所述低压侧电极上设有间隙距离调整螺母。优选的，所述金属接地支柱上部设有供试验时连接大电流导线的试验接线螺丝。优选的，所述电流互感器组件为穿心式电流互感器组件。优选的，所述基座上还设有吊环。上述技术方案具有如下有益效果该变压器中性点棒间隙保护装置将所有的功能 件装配在同一基座上，结构紧凑，占用空间小，现场安装方便，可有效提高工作效率，再有该 装置保护间隙放电距离调整方便，可保证间隙放电击穿电压的稳定，因此适用于各类变电 站。而且该变压器中性点棒间隙保护装置上的低压侧电极、高压侧电极和电流互感器组件 均具有易于拆卸，更换方便的优点。
图1 有效接地系统中变压器三相电压及中性点电压向量图。[0023]图2 选择性接地运行方式中变压器中性点接地原理图。图3 非有效接地系统中出现单相接地故障时，变压器三相电压及中性点电压向量图。图4 变压器中性点接线原理图。图5 并装金属氧化物避雷器的变压器中性点接线原理图。图6 本实用新型变压器中性点棒间隙保护装置的结构示意图。图7 本实用新型装配金属氧化物避雷器的变压器中性点棒间隙保护装置的结构 示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细介绍。如图6所示，该变压器中性点棒间隙保护装置包括基座1，基座1上设有作为支撑 体的绝缘支撑柱2和金属接地支柱11。绝缘支撑柱2上设置一水平的中性点引线接线板 3，中性点引线接线板3与高压电极臂4相连接，高压电极臂4上设有螺纹孔，高压侧电极6 插入该螺纹孔内与高压电极臂4通过螺纹连接，旋转高压侧电极6可使高压侧电极6沿高 压电极臂4的轴向水平移动，并方便高压侧电极6的更换。间隙距离调整螺母5套在高压 侧电极6上，间隙距离调整螺母5可将高压侧电极6紧固在高压电极臂4上，使高压电极6 和高压电极臂4保持在同一轴线上，中性点引线接线板3与来自变压器中性点N的导电母 排相连接。金属接地支柱11上设置低压电极臂9，低压电极臂9上设有螺纹孔，低压侧电极7 插入该螺纹孔内与低压电极臂9之间通过螺纹连接，旋转低压侧电极7可使其沿低压电极 臂9的轴向水平移动，并方便低压侧电极7的更换。间隙距离调整螺母8套在低压侧电极 7上，间隙距离调整螺母8可将低压侧电极7紧固在低压电极臂9上，使低压侧电极7和低 压电极臂9保持在同一轴线上。金属接地支柱11上部设置有试验接线螺丝10，金属接地支 柱11的下部设置有穿心式的电流互感器组件12，进行电流互感器组件12的一次大电流传 动试验时，大电流导线可以直接连接在试验接线螺丝10上。电流互感器组件12包括电流 互感器组件支撑脚16，电流互感器组件支撑脚16用于支撑电流互感器组件12，并使电流互 感器组件12与其基座1牢固连接在一起。电流互感器组件的电流变比、保护级次、输出容 量可按设计要求配置。采用穿心式电流互感器组件可方便元件的更换和维护。高压侧电极6与低压侧电极7位于同一水平直线上且彼此相对设置，高压侧电极 6与低压侧电极7之间隔开一定距离构成保护间隙J，高压侧电极6与低压侧电极7的空间 距离就是保护间隙J的距离，保护间隙J的距离大小决定着放电电压的高低，该距离可以根 据实际运行要求通过旋转高压侧电极6或低压侧电极7进行调整，以保证间隙放电击穿电 压的稳定以及放电电压的大小。由于与两侧放电电极相连接各部件均为金属导体，因此实质上高压侧电极6与变 压器中性点N直接导通，低压侧电极7与接地网E直接导通。当变压器中性点N出现高于 棒间隙放电电压的高电压时，保护间隙J被击穿，击穿电流1:由变压器中性点N流出，将依 次经导流母排、中性点引线接线板3、高压电极臂4、高压侧电极6、电弧、低压侧电极7、低压 电极臂9、金属接地支柱11、基座1、接地扁铁15最后流入接地网E。此时，设置在金属接地支柱11上的电流互感器组件12的二次侧将有电信号输出，该信号反映放电电流的大小，供 变电站内测量、保护、记录等其他设备和系统使用。该变压器中性点棒间隙保护装置整体结构紧凑，占用空间小，所有的功能件装配 在同一基座1上，并且基座1上还设有方便吊装的吊环14，现场安装时只需一次吊装就能将 本装置快速安装就位在现场结构柱上，能有效提高工作效率，并迅速将设备投入使用。在上述方案中，支撑体采用绝缘支撑柱时，该装置为一套独立的变压器中性点棒 间隙保护装置。再如图7所示，为本实用新型的另一个实施例，其与第一个实施例的不同之 处在于支撑体由绝缘支撑柱替换为金属氧化物避雷器13，此时该装置就成为变压器中性点 金属氧化物避雷器(M0A)与棒间隙组合保护装置，从而使该变压器中性点棒间隙保护装置 具有更好的保护效果。综上所述，该变压器中性点棒间隙保护装置与现有变压器中性点棒间隙保护设备 相比具有如下优点(1)间隙放电击穿电压稳定，放电距离调整方便。(2)故障发生后，易于更换烧损的高压侧电极和低压侧电极。(3)采用低电压等级的穿心式电流互感器组件易于更换和维护。(4)所有功能件装配在同一基座上，一体化结构，现场安装工作量小。(5)纵向尺寸减小，占用空间小，适用于各类变电站。以上对本实用新型实施例所提供的变压器中性点棒间隙保护装置进行了详细介 绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式
及应用范 围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，凡依本实 用新型设计思想所做的任何改变都在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种变压器中性点棒间隙保护装置，其特征在于其包括一基座，所述基座上设有一支撑体和一金属接地支柱，所述支撑体上设有一高压侧电极，所述金属接地支柱上设有一低压侧电极，所述高压侧电极和低压侧电极位于同一水平直线上且彼此相对设置，所述高压侧电极与低压侧电极之间形成放电距离可调节的保护间隙，所述金属接地支柱上还设有一电流互感器组件。
2.根据权利要求1所述的变压器中性点棒间隙保护装置，其特征在于所述支撑体为 绝缘支撑柱或金属氧化物避雷器。
3.根据权利要求1所述的变压器中性点棒间隙保护装置，其特征在于所述高压侧电 极通过一高压电极臂与所述支撑体连接，所述高压侧电极与所述高压电极臂之间为螺纹连 接。
4.根据权利要求3所述的变压器中性点棒间隙保护装置，其特征在于所述高压侧电 极上设有间隙距离调整螺母。
5.根据权利要求1所述的变压器中性点棒间隙保护装置，其特征在于所述低压侧电 极通过一低压电极臂与所述金属接地支柱连接，所述低压侧电极与所述低压电极臂之间为 螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的变压器中性点棒间隙保护装置，其特征在于所述低压侧电 极上设有间隙距离调整螺母。
7.根据权利要求1所述的变压器中性点棒间隙保护装置，其特征在于所述金属接地 支柱上部设有供试验时连接大电流导线的试验接线螺丝。
8.根据权利要求1所述的变压器中性点棒间隙保护装置，其特征在于所述电流互感 器组件为穿心式电流互感器组件。
9.根据权利要求1所述的变压器中性点棒间隙保护装置，其特征在于所述基座上还 设有吊环。
专利摘要本实用新型公开了一种变压器中性点棒间隙保护装置，其包括一基座，所述基座上设有一支撑体和一金属接地支柱，所述支撑体上设有一高压侧电极，所述金属接地支柱上设有一低压侧电极，所述高压侧电极和低压侧电极位于同一水平直线上且彼此相对设置，所述高压侧电极与低压侧电极之间形成放电距离可调节的保护间隙，所述金属接地支柱上还设有一电流互感器组件。该变压器中性点棒间隙保护装置将所有的功能件装配在同一基座上，结构紧凑，占用空间小，现场安装方便，再有该装置保护间隙放电距离调整方便，可保证间隙放电击穿电压的稳定，因此适用于各类变电站。
文档编号H02H9/06GK201608508SQ201020102029
公开日2010年10月13日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者杨亮初, 杨逊弘 申请人:上海安越电气工程技术有限公司