一种110kV变压器中性点保护装置及方法与流程

本发明涉及变压器保护领域，并且更具体地，涉及一种110kv变压器中性点保护装置及方法。

背景技术：

为限制单相接地短路电流，防止通讯干扰和继电保护的整定配置等要求，110kv中性点有效接地系统中，部分变压器中性点常采取不接地运行方式。在运行过程中，变压器中性点可能会承受雷电、操作、工频和谐振过电压，这些过电压可能会对变压器中性点的绝缘造成损害。

目前，我国不接地变压器中性点常采用单一棒间隙保护、单一氧化锌避雷器保护和无间隙氧化锌避雷器与棒－棒间隙并联保护，都没有很好地解决变压器中性点的保护问题。主要存在以下缺陷：(1)单一棒间隙在雷电冲击作用下，间隙击穿产生截波，危及变压器中性点绝缘；另外，在实际运行中由于保护间隙不能自熄弧，需要靠继电保护切断电弧，由此可能引发继电保护误动问题；(2)单一金属氧化物避雷器在系统发生单相短路接地且失地或非全相运行等情况下容易发生损坏或爆炸；(3)无间隙金属氧化物避雷器与棒－棒间隙并联，由于避雷器保护水平、棒间隙动作特性与变压器中性点的绝缘水平之间的配合要求很苛刻，实现非常困难。

因此，需要一种110kv变压器中性点保护装置，以解决变压器中性点承受雷电、操作、工频和谐振过电压，对变压器中性点的绝缘造成损害的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种110kv变压器中性点保护装置和方法，解决了避雷器在工频过电压下易发生危险、间隙在雷电冲击下产生截波等间隙与避雷器并联保护中存在绝缘配合困难的问题，可为110kv变压器中性点提供最可靠、完备的保护。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种110kv变压器中性点保护装置，所述装置包括：避雷器、可控间隙单元和控制器，

所述避雷器，与所述可控间隙单元并联，用于在雷电和操作冲击下，避雷器动作限制变压器中性点过电压；

所述可控间隙单元，用于系统发生工频过电压时，可控间隙单元击穿放电，保护变压器中性点绝缘和避雷器；所述可控间隙单元包括：第一均压电容模块和第二均压电容模块，所述第一均压电容模块与所述第二均压电容模块并联，所述第一均压电容模块包括：第一均压电容和固定间隙，第一均压电容和固定间隙并联；所述第二均压电容模块包括：第二均压电容、测量电容和控制间隙，所述第二均压电容与测量电容串联后与控制间隙并联；

所述控制器，用于根据测量电容两端的电压对可控间隙单元的控制间隙的触发动作进行控制；所述控制器包括：检测模块、时序逻辑控制模块和开关控制模块，所述检测模块，用于对测量电容两端的电压进行测量；所述时序逻辑控制模块，用于将所述测量电容两端的电压与预设电压阈值进行比较，并根据比较结果和时间阈值，输出控制信号至开关控制模块；所述开关控制模块，用于根据所控制信号对控制间隙的触发动作进行控制，所述触发动作包括：合闸和分闸。

优选地，其中所述避雷器为无间隙金属氧化物避雷器，避雷器的额定电压为60kv，持续运行电压为48kv，系统标称电压为110kv，标称放电电流1.5ka。

优选地，其中所述控制器还包括：低通滤波模块，

所述低通滤波模块，用于对测量电容两端的电压进行滤波处理。

优选地，其中所述检测模块、时序逻辑控制模块、开关控制模块和低通滤波模块封装在一个机箱中。

根据本发明的另一个方面，提供了一种110kv变压器中性点保护方法，所述方法包括：

在雷电和操作冲击下，利用避雷器动作限制变压器中性点过电压；

在系统发生工频过电压时，利用可控间隙单元击穿放电，保护变压器中性点绝缘和避雷器；

控制器根据测量电容两端的电压对可控间隙单元的控制间隙的触发动作进行控制，其中所述触发动作包括：合闸和分闸。

优选地，其中所述控制器根据测量电容两端的电压对可控间隙单元的控制间隙的触发动作进行控制，包括：

对测量电容两端的电压进行测量；

将经过低通滤波处理的测量电容两端的电压与预设电压阈值进行比较，并根据比较结果和时间阈值输出控制信号；

根据所控制信号对控制间隙的触发动作进行控制。

优选地，其中所述方法还包括：

对测量电容两端的电压进行滤波处理。

优选地，其中所述避雷器为无间隙金属氧化物避雷器，避雷器的额定电压为60kv，持续运行电压为48kv，系统标称电压为110kv，标称放电电流1.5ka。

本发明的有益效果在于：

本方面提供了一种110kv变压器中性点保护装置，由可控间隙与避雷器联合使用，充分利用了避雷器、间隙保护各自的优点，有效解决了避雷器在工频过电压下易发生危险、间隙在雷电冲击下产生截波等间隙与避雷器并联保护中存在绝缘配合困难的问题，可为110kv变压器中性点提供最可靠、完备的保护方案，大大提高了系统的稳定性和安全性。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明实施方式的110kv变压器中性点保护装置100的结构示意图；

图2为现有变压器中性点保护装置的示意图；

图3为根据本发明实施方式的110kv变压器中性点保护装置100的示意图；以及

图4为根据本发明实施方式的110kv变压器中性点保护方法300的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明实施方式的110kv变压器中性点保护装置100的结构示意图。如图1所示，所述110kv变压器中性点保护装置100用于对变压器中性点进行保护，包括：避雷器101、可控间隙单元102和控制器103。所述110kv变压器中性点保护装置100。由可控间隙与变压器中性点常用的避雷器联合使用。在雷电和操作冲击下，避雷器动作限制变压器中性点过电压；系统发生威胁变压器中性点绝缘的工频过电压时，可控间隙击穿放电，可靠保护变压器中性点绝缘和避雷器。图2为现有变压器中性点保护装置的示意图。如图2所示，无间隙氧化锌避雷器与棒－棒间隙并联的方法对变压器中兴点进行保护，但是由于避雷器保护水平、棒间隙动作特性与变压器中性点的绝缘水平之间的配合要求很苛刻，实现非常困难。本发明的变压器中性点保护装置充分利用了避雷器、间隙保护各自的优点，有效解决了避雷器在工频过电压下易发生危险、间隙在雷电冲击下产生截波等间隙与避雷器并联保护中存在绝缘配合困难的问题，可为110kv变压器中性点提供最可靠、完备的保护方案，大大提高了系统的稳定性和安全性。

优选地，所述避雷器101，与所述可控间隙单元102并联，用于在雷电和操作冲击下，避雷器动作限制变压器中性点过电压。优选地，其中所述避雷器为无间隙金属氧化物避雷器，避雷器的额定电压为60kv，持续运行电压为48kv，系统标称电压为110kv，标称放电电流1.5ka。

优选地，所述可控间隙单元102，用于系统发生工频过电压时，可控间隙单元击穿放电，保护变压器中性点绝缘和避雷器。所述可控间隙单元102包括：第一均压电容模块1011和第二均压电容模块1012，所述第一均压电容模块与所述第二均压电容模块并联，所述第一均压电容模块包括：第一均压电容和固定间隙，第一均压电容和固定间隙并联；所述第二均压电容模块包括：第二均压电容、测量电容和控制间隙，所述第二均压电容与测量电容串联后与控制间隙并联。

优选地，所述控制器103，用于根据测量电容两端的电压对可控间隙单元的控制间隙的触发动作进行控制。所述控制器103包括：检测模块1031、时序逻辑控制模块1032和开关控制模块1033。所述检测模块1031，用于对测量电容两端的电压进行测量。所述时序逻辑控制模块1032，用于将所述测量电容两端的电压与预设电压阈值进行比较，并根据比较结果和时间阈值，输出控制信号至开关控制模块。所述开关控制模块1033，用于根据所控制信号对控制间隙的触发动作进行控制，所述触发动作包括：合闸和分闸。优选地，其中所述控制器还包括：低通滤波模块，所述低通滤波模块，用于对测量电容两端的电压进行滤波处理。优选地，其中所述检测模块、时序逻辑控制模块、开关控制模块和低通滤波模块封装在一个机箱中。

图3为根据本发明实施方式的110kv变压器中性点保护装置100的示意图。如图3所示，在本发明的实施方式中，所述110kv变压器中性点保护装置100包括：避雷器、可控间隙单元和控制器。避雷器可控间隙单元并联，用于在雷电和操作冲击下，避雷器动作限制变压器中性点过电压。可控间隙单元用于系统发生工频过电压时，可控间隙单元击穿放电，保护变压器中性点绝缘和避雷器。可控间隙单元包括：第一均压电容模块和第二均压电容模块，第一均压电容模块与第二均压电容模块并联，第一均压电容模块包括：第一均压电容和固定间隙，第一均压电容和固定间隙并联；第二均压电容模块包括：第二均压电容、测量电容和控制间隙，第二均压电容与测量电容串联后与控制间隙并联，其中，控制间隙、测量电容和第二均压电容被箱体外壳包裹在一器。控制器用于根据测量电容两端的电压对可控间隙单元的控制间隙的触发动作进行控制。控制器包括：检测模块、时序逻辑控制模块、低通滤波模块、电压比较模块、有效值计算模块和开关控制模块，利用检测模块对测量电容两端的电压进行测量，并通过低通滤波模块对测量电容两端的电压进行低通滤波处理，然后对经过低通滤波处理的测量电容的电压通过有效值计算模块进行有效值计算，获取测量电容的有效电压，在电压比较模块将测量电容的有效电压和预设电压阈值进行比较获取比较结果并发送值时序逻辑控制模块，时序逻辑控制模块经过逻辑运算，对采集的电压的阈值和时间满足要求后，输出控制信号至开关控制模块，通过开关控制模块控制间隙的触发动作，包括：合闸或分闸，为110kv变压器中性点提供可靠和完备的保护。

图4为根据本发明实施方式的110kv变压器中性点保护方法300的流程图。如图4所示，所述110kv变压器中性点保护方法300从步骤301处开始，在步骤401在雷电和操作冲击下，利用避雷器动作限制变压器中性点过电压。优选地，其中所述避雷器为无间隙金属氧化物避雷器，避雷器的额定电压为60kv，持续运行电压为48kv，系统标称电压为110kv，标称放电电流1.5ka。

优选地，在步骤402在系统发生工频过电压时，利用可控间隙单元击穿放电，保护变压器中性点绝缘和避雷器。

优选地，在步骤403控制器根据测量电容两端的电压对可控间隙单元的控制间隙的触发动作进行控制，其中所述触发动作包括：合闸和分闸。优选地，其中所述控制器根据测量电容两端的电压对可控间隙单元的控制间隙的触发动作进行控制，包括：对测量电容两端的电压进行测量；将经过低通滤波处理的测量电容两端的电压与预设电压阈值进行比较，并根据比较结果和时间阈值输出控制信号；根据所控制信号对控制间隙的触发动作进行控制。优选地，其中所述方法还包括：对测量电容两端的电压进行滤波处理。

本发明的实施例的110kv变压器中性点保护装置100与本发明的另一个实施例的110kv变压器中性点保护方法400相对应，在此不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。