一種110kV變壓器中性點(diǎn)水流保護(hù)間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】一種110kV變壓器中性點(diǎn)水流保護(hù)間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種IlOkV變壓器中性點(diǎn)水流保護(hù)間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)，屬電力系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]在IlOkV系統(tǒng)中，為了限制單相接地短路電流，防止通訊干擾以及滿足繼電保護(hù)整定的需要，通常采取部分變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行。前人多年的理論研究和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明:當(dāng)IlOkV系統(tǒng)發(fā)生雷電過(guò)電壓、單相接地短路和非全相運(yùn)行時(shí)，IlOkV變壓器不接地中性點(diǎn)可能會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的過(guò)電壓。再加上目前IlOkV變壓器中性點(diǎn)多采用分級(jí)絕緣，絕緣水平相對(duì)比較薄弱，所以對(duì)于IlOkV變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)的研究是很有必要的。
[0004]目前普遍采用單一空氣間隙保護(hù)、單一避雷器保護(hù)、空氣間隙和避雷器并聯(lián)保護(hù)這3種傳統(tǒng)保護(hù)方式來(lái)保護(hù)IlOkV變壓器中性點(diǎn)絕緣。單一空氣間隙保護(hù)方式的缺點(diǎn)主要在于空氣間隙容易因分散性大且間隙距離較難控制而誤動(dòng)或拒動(dòng)。單一避雷器保護(hù)方式的缺點(diǎn)主要在于避雷器在較高工頻過(guò)電壓下因通流量有限而容易發(fā)生損壞或爆炸?？諝忾g隙和避雷器并聯(lián)傳統(tǒng)保護(hù)方式是目前最普遍的，但也存在很多的不足，主要有以下幾個(gè)缺點(diǎn):
(I)空氣間隙的放電分散性大，特別是沖擊放電電壓的分散性非常大，間隙保護(hù)很容易誤動(dòng)或拒動(dòng)。由于在變電站建造時(shí)，空氣間隙的棒電極通常由人工焊接，間隙距離的誤差較大，以及同心度較差，并且間隙在電弧作用后，電極可能會(huì)燒蝕，引起間隙距離的變化，這些都會(huì)較大程度地影響間隙放電電壓。溫度、濕度、氣壓等氣象條件也會(huì)影響空氣間隙的放電電壓。現(xiàn)有些空氣間隙采用羊角型并且固定于復(fù)合絕緣子上，其突出優(yōu)點(diǎn)在于耐電弧燒蝕性能有較大改進(jìn)，但就其自身的放電電壓和分散性來(lái)說(shuō)，其特性和棒間隙差不多。
[0005](2)在雷電過(guò)電壓或者其他較高的暫態(tài)過(guò)電壓下，空氣間隙經(jīng)常在較高的暫態(tài)電壓下被擊穿，造成繼電保護(hù)的誤動(dòng)。如果增大空氣間隙距離，雖然可以減小空氣間隙在暫態(tài)電壓下誤動(dòng)的概率，但又可能導(dǎo)致間隙在系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路且失地或非全相運(yùn)行時(shí)拒動(dòng)，無(wú)法保護(hù)中性點(diǎn)絕緣和避雷器。
[0006](3)避雷器的電氣性能、空氣間隙的放電特性以及中性點(diǎn)分級(jí)絕緣水平之間的配合較困難。
[0007]因此，為克服傳統(tǒng)保護(hù)方式的缺點(diǎn)，需要研究一種新型保護(hù)方式來(lái)保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣和避雷器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是，針對(duì)單一空氣間隙保護(hù)、單一避雷器保護(hù)、空氣間隙和避雷器并聯(lián)保護(hù)這3種傳統(tǒng)保護(hù)方式的不足，本發(fā)明提出一種IlOkV變壓器中性點(diǎn)水流保護(hù)間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)。
[0009]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種IlOkV變壓器中性點(diǎn)水流保護(hù)間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)水流保護(hù)間隙和避雷器并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓保護(hù)；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路且失地或非全相運(yùn)行時(shí)，水流保護(hù)間隙只在工頻穩(wěn)態(tài)電壓下動(dòng)作;在雷電過(guò)電壓下，避雷器動(dòng)作泄放雷電流，水流保護(hù)間隙不會(huì)形成，更不會(huì)動(dòng)作;在其他故障情況下，水流保護(hù)間隙不會(huì)形成，間隙不會(huì)動(dòng)作，避雷器在較高暫態(tài)過(guò)電壓下動(dòng)作，以限制暫態(tài)過(guò)電壓防止間隙誤動(dòng);所述水流保護(hù)間隙距離為170?210mm。
[0010]一種IlOkV變壓器中性點(diǎn)水流保護(hù)間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)包括空心低壓電極、實(shí)心高壓電極、避雷器、微電流檢測(cè)調(diào)理元件、電磁閥、電壓繼電器和220伏交流電源?？招牡蛪弘姌O與實(shí)心高壓電極均為圓柱形，位于同一軸線上，兩電極的頭部之間相隔一段保護(hù)間隙；實(shí)心高壓電極的尾部與避雷器一端共同連接變壓器中性點(diǎn)；空心低壓電極的尾部連接塑料水管，水管連接電磁閥，電磁閥連接自來(lái)水龍頭；電磁閥和220V交流電源組成串聯(lián)回路，該串聯(lián)回路的通斷由電壓繼電器控制;避雷器另一端通過(guò)微電流檢測(cè)調(diào)理元件接地；微電流檢測(cè)調(diào)理元件連接電壓繼電器；電壓繼電器通過(guò)控制電磁閥來(lái)控制進(jìn)入空心低壓電極的水量。
[0011]本發(fā)明系統(tǒng)發(fā)生雷電過(guò)電壓時(shí)，水流不會(huì)噴出，2個(gè)電極之間仍然為空氣介質(zhì)，170mm空氣間隙的雷電沖擊放電電壓為ISOkV;由于避雷器的限壓作用，中性點(diǎn)暫態(tài)過(guò)電壓幅值不會(huì)大于140kV，故空氣間隙不會(huì)在暫態(tài)過(guò)電壓下?lián)舸?，有效克服了傳統(tǒng)保護(hù)方式中間隙經(jīng)常在暫態(tài)電壓下?lián)舸┑娜秉c(diǎn)。
[0012]本發(fā)明系統(tǒng)發(fā)生非全相運(yùn)行故障或者單相接地短路且失地時(shí)，避雷器交流全電流超過(guò)3mA，水流可立即噴出形成水流保護(hù)間隙，水流保護(hù)間隙立即被擊穿，保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣和避雷器;有效克服了傳統(tǒng)保護(hù)方式中空氣間隙經(jīng)常在有害過(guò)高工頻過(guò)電壓下拒動(dòng)的缺點(diǎn)；又因所述水流間隙距離比傳統(tǒng)方式的間隙距離長(zhǎng)(本發(fā)明保護(hù)方式的水流保護(hù)間隙距離為170?210_)，所以相比于傳統(tǒng)保護(hù)方式，該新型保護(hù)方式的電弧更容易熄滅。
[0013]本發(fā)明保護(hù)間隙在任何暫態(tài)電壓下不會(huì)在避雷器殘壓下動(dòng)作。
[0014]本發(fā)明的工作原理是，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路且失地或者非全相運(yùn)行故障時(shí)，避雷器電流經(jīng)過(guò)微電流檢測(cè)調(diào)理元件，從而驅(qū)動(dòng)電壓繼電器動(dòng)作，這時(shí)電磁閥動(dòng)作使水流從低壓電極噴出，水流保護(hù)間隙即形成且立即被擊穿(即水流保護(hù)間隙動(dòng)作)，從而保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣和避雷器;在雷電過(guò)電壓下，由避雷器動(dòng)作泄放雷電流，水流不會(huì)噴出，不會(huì)形成水流保護(hù)間隙，間隙不會(huì)動(dòng)作;在其他故障情況下，水流不會(huì)噴出，間隙不會(huì)動(dòng)作(如果暫態(tài)電壓較高，避雷器動(dòng)作以限制暫態(tài)過(guò)電壓)。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明保護(hù)系統(tǒng)采用的水流保護(hù)間隙為170?210_，動(dòng)作時(shí)間<ls，系統(tǒng)工作可靠，可以很好地克服傳統(tǒng)保護(hù)方式的不足。水流保護(hù)間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)中避雷器和間隙的配合易于實(shí)現(xiàn)，有效克服了傳統(tǒng)保護(hù)方式中避雷器和間隙配合困難的缺點(diǎn)。
[0016]本發(fā)明通過(guò)水流保護(hù)間隙和避雷器并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓保護(hù)，水流保護(hù)間隙的放電電壓明顯低于同等距離的空氣間隙放電電壓，且分散性也低于空氣間隙。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障且失地或非全相運(yùn)行時(shí)，避雷器電流將達(dá)到3mA或更高，水流可立即噴出形成水流保護(hù)間隙，水流保護(hù)間隙立即被擊穿，保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣和避雷器，有效克服了傳統(tǒng)保護(hù)方式中空氣間隙經(jīng)常在有害過(guò)高工頻過(guò)電壓下拒動(dòng)的缺點(diǎn)。又因?yàn)樵撔滦捅Ｗo(hù)方式的間隙距離比傳統(tǒng)方式的間隙距離長(zhǎng)，所以相比于傳統(tǒng)保護(hù)方式，該新型保護(hù)方式的電弧更容易熄滅。在雷電過(guò)電壓下，流過(guò)避雷器的雷電流幅值不大于1.5kA，微電流檢測(cè)調(diào)理元件完全可以承受住雷電流，故本發(fā)明系統(tǒng)可靠安全。
[0017]當(dāng)I1kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地且失地時(shí)，變壓器中性點(diǎn)工頻穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓將達(dá)到63.5?73kV，本發(fā)明保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作，水流保護(hù)間隙形成。因?yàn)樗鞅Ｗo(hù)間隙的分散性非常低，故水流保護(hù)間隙只要一形成將立即擊穿。當(dāng)發(fā)生非全相運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)工頻穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓達(dá)到63.5?73kV或更高，該新型控制系統(tǒng)的工作流程和發(fā)生單相接地且失地時(shí)一樣。這有效克服了傳統(tǒng)保護(hù)方式中空氣間隙經(jīng)常在有害過(guò)高的工頻過(guò)電壓下拒動(dòng)的缺點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明不僅適用于IlOkV變壓器，同樣也適用于220kV變壓器。只需將該變壓器中性點(diǎn)水流保護(hù)間隙與避雷器并聯(lián)新型控制系統(tǒng)的部分參數(shù)稍微調(diào)整即可。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為IlOkV變壓器水流保護(hù)間隙與避雷器并聯(lián)新型控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，I是空心低壓電極;2是實(shí)心高壓電極;3是變壓器中性點(diǎn);4是避雷器;5是微電流檢測(cè)調(diào)理元件;6是電壓繼電器;7是自來(lái)水龍頭;8是電磁閥；9是塑料水管；10是220伏交流電源。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]本實(shí)施例的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，本實(shí)施例1lOkV變壓器中性點(diǎn)水流保護(hù)間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)包括空心低壓電極1、實(shí)心高壓電極2、避雷器4、微電流檢測(cè)調(diào)理元件5、電磁閥8、電壓繼電器6和220伏交流電源10?？招牡蛪弘姌OI為鋼制空心電極，頭部的空心孔直徑為4_，外徑為16_，水柱從該低壓電極頭部小孔噴出。高壓電極為鋼制實(shí)心電極，直徑為16mm，2根電極的長(zhǎng)度都為300mm;高壓實(shí)心