一种变压器中性点直流消除容阻装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变压器中性点直流消除容阻装置，特别涉及利用该装置实现变压器中性点直流治理的方法。
【背景技术】
[0002]随着高压直流输电规模的扩大，其产生的不利影响也逐渐显现出现，特别是在高压直流系统单极运行或双极输送功率不平衡运行时，大地有直流流过，引起换流站附近地表电位发生较大变化，使周边l1kv及以上变压器中性点有直流电流进入，从而引起变压器的震动加剧、噪声增加、油温上升，造成变压器直流偏磁问题。
[0003]变压器中性点直流消除容阻装置由电容器组和电阻串联支路、电阻、快速旁路回路、旁路开关、机械开关并联而成，接于变压器中性点和地网之间。在没有直流电流流经变压器中性点或流经直流电流未超过限值时，旁路开关处于分闸位置、机械开关处于合闸位置，电阻回路接入到变压器中性点，对变压器中性点直流和系统出现短路故障时短路电流进行抑制，防止变压器铁芯因直流影响出现直流偏磁现象，同时限制系统短路故障电流，保护变压器及相关设备的安全。当检测到流经变压器中性点的直流电流超过限值时，旁路开关转为断开位置、机械开关处于分闸位置使电容器组和电阻串联支路投入，起到消除直流电流的作用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于解决上述变压器中性点直流治理技术的缺点，提供一种变压器中性点直流消除容阻装置，同时提供利用该装置实现变压器中性点直流治理的方法。
[0005]本发明采用的技术方案是:
[0006]—种变压器中性点直流消除容阻装置，包括设置在箱体中的四个并联支路，快速旁路回路、电容器组和第一电阻串联支路、旁路开关支路及第二电阻和机械开关串联支路，箱体还包括电流监视仪及数字控制器；
[0007]所述快速旁路回路用于在系统出现故障时快速恢复变压器接地，保护变压器和变压器中性点直流消除容阻装置安全可靠运行；
[0008]所述快速旁路回路由电力电子器件和低感抗大电流电抗器串联组成；
[0009]所述电容器组和第一电阻串联支路用于对变压器中性点直流电流的消除；
[0010]所述电容器组为若干电容器并联；
[0011]所述电容器由自愈金属化膜无感卷绕制成，采用不锈钢外壳，具有电容值大、在使用寿命期间电容值下降幅度低于2个百分点、使用寿命长；
[0012]所述第一电阻由石墨制成，具有体积小、耐受冲击电流大、耐高温能力强特点，用于对变压器中性点直流电流的抑制；
[0013]所述第一电阻为若干电阻模块串并联；
[0014]所述旁路开关支路用于系统出现故障时恢复变压器金属接地，保护变压器和变压器中性点直流消除容阻装置安全可靠运行；
[0015]所述机械开关用于第一电阻的投切；
[0016]所述电流监视仪包括电流互感器、电压互感器，用于测量变压器接电点电流、电压；
[0017]所述数字控制器用于控制快速旁路回路、旁路开关及机械开关分合。
[0018]为了更好实现本发明，所述电容器组和第一电阻串联安装于金属框架内，金属框架通过绝缘子固定在箱体内。
[0019]为了更好实现本发明，所述电流监视仪中电流互感器安装于装置的进出线端，电压互感器与电容器组和第一电阻串联支路并联。
[0020]为了更好实现本发明，所述电容器组和第一电阻串联采用硬母排连接，保证链接牢固可靠。
[0021]为了更好实现本发明，所述第一电阻由石墨压制而成，电阻阻值可调。
[0022]为了更好实现本发明，所述电力电子器件由整流二极管与晶闸管串联组成，整流二极管与晶闸管压接为一个整体。
[0023]为了更好实现本发明，所述低感抗电抗器采用树脂浇注干式空心电抗器。
[0024]为了更好实现本发明，所述低感抗电抗器固定采用绝缘拉杆。
[0025]为了更好实现本发明，所述快速旁路回路中的晶闸管由控制器触发和压敏电阻硬件触发构成。
[0026]一种利用该装置实现变压器中性点直流治理的方法，包括以下步骤:数字控制器通过电流监视仪数值是否符合动作要求，来控制旁路开关、快速旁路回路或机械开关的分合状态，实现变压器中性点直流消除容阻装置对变压器中性点直流的抑制或消除作用。
[0027]当数字控制器判断电流监测仪所测变压器中性点直流电流较小时，数字控制器命令机械开关合闸，旁路开关分闸，快速旁路回路不触发，第二电阻投入到变压器中性点中，对变压器中性点直流进行抑制，防止变压器铁芯因直流出现偏磁现象，导致变压器震动、噪声、油温增加，危及变压器的安全运行。
[0028]当数字控制器判断电流监视仪所测变压器中性点直流电流较大时，数字控制器命令机械开关分闸，旁路开关分闸，快速旁路回路不触发，第二电阻退出运行，电容器组和第一电阻串联支路投入到变压器中性点中，对变压器中性点直流进行消除，防止变压器铁芯因直流出现偏磁现象，导致变压器震动、噪声、油温增加，危及变压器的安全运行。
[0029]数字控制器判断电流监测仪所测变压器中性点交流电流数值是否超标，从而判定系统是否出现短路故障，当交流电流值超标时，数字控制器命令机械开关分闸，旁路开关合闸，快速旁路回路触发，第二电阻、电容器组和第一电阻串联支路退出运行，当数字控制器检测到旁路开关合闸完成信号后快速旁路回路触发停止，变压器中性点恢复金属接地状态，同时保护第二电阻、电容器组和第一电阻串联支路免受系统短路电流冲击，延长变压器中性点直流消除容阻装置使用寿命，提高装置的可靠性。
[0030]变压器中性点直流消除容阻装置通过判断流过变压器中性点直流电流的大小，实现本装置在电阻或电容接地状态之间的转换，从而对变压器中性点直流电流进行抑制或隔除，采用变压器中性点直流消除容阻装置既合理利用电阻法和电容法的优势又避开双方的缺点。
[0031]本发明的变压器中性点直流消除容阻装置采用快速旁路回路与旁路开关组成系统短路故障时的保护回路，即利用电力电子器件响应时间快又利用了旁路开关持续通大电流能力强的优点构成合理的保护梯级，解决了电力电子器件持续通大电流能力较弱和旁路开关动作时间慢的弱点。
[0032]本发明的变压器中性点直流消除容阻装置采用大容值的电容器组和第一电阻串联，系统短路时施加在电容器组和第一电阻串联回路的电压低，同时采用快速旁路回路与旁路开关作为保护旁路，响应时间快，故变压器中性点直流消除容阻装置可不需采用放电间隙对电容器组和第一电阻串联支路进行保护。同时低电压使变压器中性点直流消除容阻装置绝缘要求降低，减小了装置的体积，使安装更加灵活多变。
[0033]本发明与现有技术相比，具有如下优点及有益效果:
[0034]本直流消除容阻装置在变压器中性点直流消除容阻装置正常运行和检修情况下，都能够可以实现直流偏磁治理和直流电流、交流电流监测功能，而且方案简单可靠，维护方便，适宜推广应用。
【附图说明】
[0035]图1为本发明所述一种变压器中性点直流消除容阻装置的逻辑框图；
[0036]图2为本发明所述一种变压器中性点直流消除容阻装置的原理框图。
[0037]附图标记:
[0038]1为低感限流电抗器，2为电力电子器件模块，3为电容器组，4为电压互感器，5为旁路开关，6为第二电阻，7为机械开关，8为数字控制器，9为电流监视仪，10为第一电阻
【具体实施方式】
[0039]下面结合实施例及附图对本发明的实施方式作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0040]实施例1
[0041]一种变压器中性点直流消除容阻装置方法，如图1所示，数字控制器8通过电流监视仪数值9是否符合动作要求，来控制旁路开关5、快速旁路回路或机械开关7的分合状态，实现变压器中性点直流消除容阻装置对变压器中性点直流的抑制或消除作用。
[0042]当数字控制器8判断电流监测仪9所测变压器中性点直流电流较小时，数