一种变压器中性点双电极可控间隙保护设备的制作方法

1.本实用新型涉及电力系统过电压保护技术领域，具体涉及一种变压器中性点双电极可控间隙保护设备。


背景技术：

2.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和220kv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。
3.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。
4.(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。
5.(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。
6.(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。


技术实现要素：

7.本实用新型提供一种变压器中性点双电极可控间隙保护设备，可控间隙保护机构与避雷器有效配合，解决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、间隙与避雷器并联保护中存在绝缘配合困难等问题，可为110kv和220kv变压器中性点提供最可靠、完备的保护。
8.本实用新型通过下述技术方案实现：
9.一种变压器中性点双电极可控间隙保护设备，包括避雷器和可控间隙保护机构，所述避雷器和所述可控间隙保护机构并联设置在变压器中性点和地之间，其中，所述可控间隙保护机构包括固定电极、移动电极、带动所述移动电极移动到合位或分位的移动机构以及控制所述移动机构运动的控制器，所述固定电极与所述变压器中性点连接，所述移动电极接地，所述固定电极与移动电极之间有间隙。
10.本技术方案中，在系统正常运行、系统发生单相接地且不失地过电压时，移动电极处于分位，此时间隙和避雷器均不动作；在雷电冲击下，移动电极处于分位，间隙不变，避雷器动作限制变压器中性点过电压；在系统发生威胁变压器中性点绝缘的单相接地且失地或非全相运行过电压时，控制器向移动机构发合闸指令，将移动电极由分位推向合位，间隙击穿，可靠保护变压器中性点绝缘和避雷器。
11.作为优化，所述控制器的输入端与母线pt二次开口三角处连接，用于获取所述母线pt二次开口三角电压信号。
12.这样，当控制器从母线pt二次开口三角测得的电压信号满足所设定的动作阈值u0，向移动机构发合闸指令，将移动电极由分位推向合位，间隙击穿，可靠保护变压器中性点绝缘和避雷器。
13.作为优化，所述移动机构为弹簧储能操动机构。
14.这样，弹簧储能操动机构为现有设备，容易购买到，方便本技术的功能实现。
15.作为优化，所述固定电极为由半球头和圆钢组成的第一半球头圆钢，所述移动电极为由半球头和圆钢组成的第二半球头圆钢，所述第二半球头圆钢与弹簧的一端连接，所述弹簧的另一端与弹簧储能操动机构连接；所述弹簧储能操动机构控制所述弹簧伸缩，以此来控制第二半球头圆钢的移动。
16.这样，控制器控制弹簧储能操动机构，从而使得弹簧储能操动机构控制所述弹簧伸缩，以此来控制第二半球头圆钢的移动。
17.作为优化，所述第一半球头圆钢和第二半球头圆钢的尺寸可以为φ12mm、φ14mm或φ16mm。
18.作为优化，所述移动电极的长度为l0，第二半球头圆钢处于分位时，第二半球头圆钢和第一半球头圆钢之间的间隙长度为l1，第二半球头圆钢处于合位时，第二半球头圆钢和第一半球头圆钢之间的间隙长度为l2，且l1＝l2+l0。
19.作为优化，当所述保护设备处于110kv系统时，l1》170mm，0《l2《95mm，l0》75mm。
20.作为优化，当所述保护设备处于220kv系统时，l1》385mm，0《l2《240mm，l0》145mm。
21.这样，根据不同的电压系统设置间隙的长度，能够更好地对系统进行保护。
22.作为优化，所述弹簧处于压缩状态时，第二半球头圆钢处于分位；所述弹簧处于伸长状态时，第二半球头圆钢处于合位。
23.作为优化，所述移动电极与地之间串联设有零序电流互感器。
24.当移动电极处于合位时，电压击穿移动电极和固定电极之间的间隙，电流通过零序电流互感器，零序电流互感器感应到有电流通过后，二次侧输出零序电流给控制器，控制器对接收到的零序电流进行判断，小于阈值时开始计时，到达设定时间后，控制器向移动机构发分闸命令，移动电极从合位转到分位。
25.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
26.本实用新型的可控间隙保护机构可与变压器中性点避雷器有效配合，解决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、间隙与避雷器并联保护中存在绝缘配合困难等问题，可为110kv和220kv变压器中性点提供最可靠、完备的保护。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
28.图1为本实用新型所述的一种变压器中性点双电极可控间隙保护设备的电路连接示意图。
具体实施方式
29.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
30.实施例1
31.本实施例1提供一种变压器中性点双电极可控间隙保护设备，如图1所示，可以用在110kv和220kv的电压系统中，包括避雷器和可控间隙保护机构，所述避雷器和所述可控间隙保护机构并联设置在变压器中性点和地之间，其中，所述可控间隙保护机构包括固定电极、移动电极、带动所述移动电极移动到合位或分位的移动机构以及控制所述移动机构运动的控制器，所述固定电极与所述变压器中性点连接，所述移动电极接地，所述固定电极与移动电极之间有间隙。通过控制移动电极的位置，来控制移动电极和固定电极之间的间隙距离，并进一步控制间隙的放电特性，使之与避雷器进行有效配合。
32.本实施例中，所述移动机构为弹簧储能操动机构，所述固定电极为由半球头和圆钢组成的第一半球头圆钢，所述移动电极为由半球头和圆钢组成的第二半球头圆钢，所述第二半球头圆钢与弹簧的一端连接，所述弹簧的另一端与弹簧储能操动机构连接；所述弹簧储能操动机构控制所述弹簧伸缩，以此来控制第二半球头圆钢的移动，半球头的直径可以为φ12mm、φ14mm或φ16mm，当然，也可以为其他型号的半球头。半球头的材质为钢，而圆钢为圆柱形钢，与半球头的平面固定连接，可以通过焊接等方式连接。第一半球头圆钢的半球头和第二半球头圆钢的半球头相对设置，第二半球头圆钢的圆钢通过电线与地连接，当第二半球头圆钢处于合位时，电线可以为拉直状态或者不拉直状态。
33.移动电极的长度为l0，移动电极有两个位置——合位和分位，移动电极的位置决定了间隙距离。弹簧处于压缩状态时，移动电极处于分位，间隙距离大；弹簧伸长，移动电极处于合位，间隙距离小。移动电极处于分位时，间隙距离长，为l1；移动电极处于合位时，间隙距离短，为l2。l0、l1和l2的数量关系为：l1＝l2+l0。
34.本实用新型的间隙距离l1、l2和l0的建议取值范围为：(1)110kv系统，l1》170mm，l2《95mm，l0》75mm；(2)220kv系统：l1》385mm，l2《240mm，l0》145mm。
35.本实施例中，所述移动电极与地之间串联设有零序电流互感器。通过设置零序电流互感器，当移动电极处于合位时，电压击穿移动电极和固定电极之间的间隙，电流通过零序电流互感器，零序电流互感器感应到有电流通过后，二次侧输出零序电流给控制器，控制器对接收到的零序电流进行判断，小于阈值时开始计时，到达设定时间后，控制器向移动机构发分闸命令，移动电极从合位转到分位。
36.本实用新型所述的控制器的控制逻辑为：(1)在系统正常运行、系统发生单相接地且不失地过电压时，移动电极处于分位，间隙之间的距离处于较大值l1，此时间隙和避雷器均不动作。(2)在雷电冲击下，移动电极处于分位，间隙之间的距离处于较大值l1，间隙不动作，避雷器动作限制变压器中性点过电压。(3)在系统发生威胁变压器中性点绝缘的单相接地且失地或非全相运行过电压时，从母线pt二次开口三角测得的电压信号满足所设定的动作阈值u0，控制器向移动机构发合闸指令，将移动电极由分位推向合位，间隙距离变短为l2，间隙击穿，可靠保护变压器中性点绝缘和避雷器。(4)当零序电流小于阈值时开始计时，到达设定时间后，控制器向移动机构发分闸命令，移动电极从合位转到分位。
37.上述控制逻辑为控制器现有的控制逻辑，因此，本实用新型所保护的技术方案没有涉及计算机程序。
38.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。