一種電力變壓器直流偏磁的在線監(jiān)測(cè)與隔離裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變壓器中性點(diǎn)接地裝置，特別是一種在短路故障期間具有超低電壓水平的抑制直流偏磁的接地裝置，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“抑直裝置”。
【背景技術(shù)】
[0002]由于國(guó)家電網(wǎng)實(shí)施了直流輸電，在交直流混合輸電過(guò)程中，當(dāng)直流輸電線路采取單極大地運(yùn)行時(shí)，地極電流流入交流系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)接地回路(如下圖1所示，其中，Ie為直流輸電單級(jí)大地回線的工作電流，Ix為流入變壓器中性點(diǎn)的直流，Iy為AB兩地之間的大地電流)，導(dǎo)致變壓器發(fā)生直流偏磁、振蕩、噪聲、溫升等現(xiàn)象，嚴(yán)重的造成變壓器磁飽和，交流正弦波波形畸變，諧波增加，給電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。
[0003]解決直流輸電過(guò)程中造成交流變壓器直流偏磁的問(wèn)題已被列入國(guó)網(wǎng)十二五科技攻關(guān)項(xiàng)目，目前工程上都是在變壓器接地回路中做文章，有串聯(lián)電阻法、串聯(lián)電容法、反向電流注入法等方法，其中串聯(lián)電容法在原理上較為可行，無(wú)論以上何種方法，都要考慮變壓器發(fā)生單相接地非對(duì)稱(chēng)短路故障時(shí)，串聯(lián)器件兩端的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，短路電流越大，過(guò)電壓越高，而且如果并聯(lián)了過(guò)電壓保護(hù)元件，其通流能力也是不得不考慮的問(wèn)題，因此，目前解決方案針對(duì)較小短路電流尚可，對(duì)于大容量的巨型變壓器短路電流峰值達(dá)到幾十千安甚至上百千安的，只有提高串聯(lián)器件的耐壓水平，結(jié)果其造價(jià)都比較高。
[0004]本實(shí)施例中，運(yùn)用了獨(dú)有的高速智能相控合閘技術(shù)的真空斷路器和大規(guī)模氧化鋅非線性電阻均能配組技術(shù)作為層級(jí)保護(hù)，最終降低了抑直電容器的選取電壓等級(jí)，提高了裝置的可靠性和抗短路沖擊能力，最大抗短路沖擊電流可達(dá)100kA，可用在高壓、超高壓乃至特高壓大型或巨型交流變壓器的中性點(diǎn)接地回路中，并且，其造價(jià)大幅度降低。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種在短路故障期間具有超低電壓水平的抑直裝置，以至于可以用到更高電壓等級(jí)以及容量的變壓器的接地回路中，通過(guò)它，可以降低整體造價(jià)。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:抑直裝置具有金屬外殼，外殼內(nèi)包含低壓抑直電容器組、氧化鋅非線性電阻限壓保護(hù)器組件、高速旁路開(kāi)關(guān)、高速旁路開(kāi)關(guān)控制器、數(shù)字監(jiān)控裝置、隔離變壓器、交流電流互感器、交直流變送器通信終端等元件，其電氣連接關(guān)系如下圖2所示(其中，點(diǎn)劃線內(nèi)為隔離裝置，也可將圖中的點(diǎn)劃線視認(rèn)為金屬殼體)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本抑直裝置用來(lái)阻礙變壓器中性點(diǎn)接地回路中的直流成分，達(dá)到消除變壓器直流偏磁的目的，其工作原理是:正常運(yùn)行時(shí)，高速旁路開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，將變壓器中性點(diǎn)與地直連，構(gòu)成金屬性接地；當(dāng)該接地回路中因直流輸電的原因出現(xiàn)直流電流成分，且直流電流大于預(yù)先整定閾值時(shí)，數(shù)字監(jiān)控裝置通過(guò)交直流變送器檢出并通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)控制器驅(qū)動(dòng)高速旁路開(kāi)關(guān)分閘，將抑直電容器投入，利用電容器同交流、阻直流的特性阻止直流，起到抑制直流偏磁的作用，此時(shí)抑直電容器上會(huì)因直流電流充電而有直流電壓；當(dāng)直流輸電的原因消失后，抑直電容器會(huì)放電，當(dāng)其電壓低到預(yù)先整定的閾值以下時(shí)，數(shù)字監(jiān)控裝置通過(guò)電壓檢測(cè)回路檢出并通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)控制器驅(qū)動(dòng)高速開(kāi)關(guān)合閘，將抑直電容器退出；在裝置處于抑直工況下，若變壓器發(fā)生單相接地非對(duì)稱(chēng)短路故障時(shí)，巨大的短路電流將流經(jīng)抑直電容器，造成抑直電容器兩端電壓的升高，此時(shí)由于氧化鋅非線性電阻限壓保護(hù)器組件的作用，將抑直電容器組的電壓鉗值在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，對(duì)抑直電容器實(shí)施過(guò)電壓保護(hù)，同時(shí)高速旁路開(kāi)關(guān)控制器通過(guò)交流電流互感器檢出接地回路中的短路電流特征，預(yù)測(cè)出短路電流的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)，驅(qū)動(dòng)高速旁路開(kāi)關(guān)在電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻合閘，將氧化鋅非線性電阻限壓保護(hù)器組件短路，旁路變壓器的短路電流，對(duì)氧化鋅非線性電阻限壓保護(hù)器組件實(shí)施過(guò)載保護(hù)；當(dāng)短路故障消除后，裝置重新進(jìn)入正常工作邏輯。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:
[0009]1.本發(fā)明采用了氧化鋅非線性電阻限壓保護(hù)器組件作為抑直電容器的過(guò)電壓保護(hù)單元，從而降低了抑直電容器標(biāo)稱(chēng)電壓的選取值，降低了抑直電容器得造價(jià)。
[0010]2.本發(fā)明采用了具有過(guò)零點(diǎn)合閘技術(shù)的真空斷路器作為旁路開(kāi)關(guān)，從而減少了氧化鋅非線性電阻限壓保護(hù)器組件的用量，降低了氧化鋅非線性電阻限壓保護(hù)器組件得造價(jià)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明直流輸電單級(jí)大地回線運(yùn)行方式下變壓器中性點(diǎn)直流產(chǎn)生示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明隔離裝置示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]
[0015]
[0016]
【具體實(shí)施方式】
[0017]由于采用了具有過(guò)零點(diǎn)合閘技術(shù)的高速旁路開(kāi)關(guān)，可以在短路故障發(fā)生20ms之內(nèi)實(shí)現(xiàn)旁路，因此給使用較少數(shù)量的氧化性非線性電阻限壓保護(hù)器提供了條件，否則，要使用300ms (短路故障持續(xù)時(shí)間)/20ms=15倍以上數(shù)量的氧化性非線性電阻，不僅其造價(jià)昂貴，且數(shù)量越多的氧化鋅非線性電阻的均能配組難度越大；
[0018]由于采用了氧化性非線性電阻限壓保護(hù)器，抑直電容器的最高電壓水平可大幅度降低到0.7kV，以短路電流周期分量40kA、電容器工頻容抗為0.1 Ω來(lái)算，若不采用氧化性非線性電阻限壓保護(hù)器，電容器兩端承受的最高電壓為40*2.69*0.1=10.76kV，是采用氧化性非線性電阻限壓保護(hù)器的10.76/0.7=15.37倍，電容器的容量決定電容器的造價(jià)，而且容量與電壓的平方呈正比，即電壓升高到2倍，造價(jià)升高到4倍，電壓升高到15.37倍，造價(jià)升高到236.3倍，采用氧化性非線性電阻限壓保護(hù)器所使用電容器的造價(jià)約為2萬(wàn)元，不采用限壓措施的電容器的造價(jià)將高達(dá)472.6萬(wàn)元，氧化性非線性電阻限壓保護(hù)器的造價(jià)約為50萬(wàn)元，高速開(kāi)關(guān)的造價(jià)約為30萬(wàn)元，綜合下來(lái)，節(jié)省了 472.6-2-50-30=390.6萬(wàn)元，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值可觀。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電力變壓器直流偏磁的在線監(jiān)測(cè)與隔離裝置(以下簡(jiǎn)稱(chēng)裝置)，其特征在于，括隔離裝置、偏磁監(jiān)測(cè)裝置；所述該裝置采用了氧化鋅非線性電阻限壓保護(hù)器組件作為抑直電容器的過(guò)電壓保護(hù)單元，從而降低了抑直電容器標(biāo)稱(chēng)電壓的選取值，降低了抑直電容器得造價(jià)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力變壓器直流偏磁的在線監(jiān)測(cè)與隔離裝置，其特征在于，所述該裝置采用了具有過(guò)零點(diǎn)合閘技術(shù)的真空斷路器作為旁路開(kāi)關(guān)，從而減少了氧化鋅非線性電阻限壓保護(hù)器組件的用量，降低了氧化鋅非線性電阻限壓保護(hù)器組件得造價(jià)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力變壓器中性點(diǎn)串聯(lián)電容式直流偏磁隔離接地裝置，包括隔離裝置、偏磁監(jiān)測(cè)裝置；所述隔離裝置包括隔直電容器C、與隔直電容器C并聯(lián)的限壓保護(hù)器FR、高速旁路開(kāi)關(guān)HSD及旁路開(kāi)關(guān)控制器Kz1；所述偏磁在線監(jiān)測(cè)裝置包括交流電流互感器Ta1、交直流電流變送器Ta2、數(shù)字監(jiān)控裝置Kz2、與數(shù)字監(jiān)控裝置Kz2輸出端連接的通信終端TX以及分別與旁路開(kāi)關(guān)控制器Kz1、數(shù)字監(jiān)控裝置Kz2連接的隔離變壓器GT。本發(fā)明通過(guò)氧化鋅非線性電阻限壓保護(hù)器組件及過(guò)零點(diǎn)合閘技術(shù)的真空斷路器，降低了隔直電容器C的電壓等級(jí)，提高了裝置的可靠性和抗短路沖擊能力，最大抗短路沖擊電流可達(dá)125kA，可用在高壓、超高壓乃至特高壓大型或巨型變壓器的中性點(diǎn)接地回路中；有效地降低了變壓器的噪音，抑制其溫度的升高。
【IPC分類(lèi)】H01F27-34, H01F27-40, H02H7-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104575992
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310699196
【發(fā)明人】于永軍, 祁曉笑, 焦春雷, 劉勇, 茅東, 侯志遠(yuǎn), 王亮
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)新疆電力公司電力科學(xué)研究院, 安徽正廣電電力技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年12月19日