CN101916979B - 电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置，包括触头(1)、传动机构(2)、电动机(3)、零序电流互感器(4)及电动机控制电路(5)，其特征在于：设置装置控制电路(6)和操作面板(7)，所述装置控制电路(6)中的控制元件通过操作面板(7)向外提供；触头(1)、传动机构(2)、电动机(3)、电动机控制电路(5)、装置控制电路(6)和操作面板(7)依次相接，触头(1)直接穿过零序电流互感器(4)中心，零序电流互感器(4)通过电缆与操作面板(7)相接，电动机控制电路(5)与操作面板(7)相接。本发明兼具保护间隙和接地开关的功能，整体封装，结构简单，动作准确，操作自动化。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统变压器中性点过电压保护领域，具体涉及一种电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置，适用于对变压不接地中性点的过电压保护。
背景技术
供电网络中的电压很高，中性点一般采用直接接地方式，由于继电保护整定配置及防止通讯干扰等方面的要求，为了限制单相短路电流，其中有部分变压器采用中性点不接地方式。在这种运行方式下，由于雷击、单相接地短路故障等会造成中性点过电压，而且变压器大多是分级绝缘，因此过电压对中性点的绝缘造成很大威胁，必须对其设置保护装置防止事故发生。
迄今为止，国内外取得的相关研究成果主要有以下两种。
1棒间隙
国家电力公司589号文《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》第十七章“防止接地网事故”中，第17.9节规定：“为防止在有效接地系统中出现孤立不接地系统并产生较高的工频过电压的异常工况，110～220kV不接地变压器的中性点过电压应采用棒间隙保护方式”。棒间隙构造简单，维护方便，一般安装在户外。但运行经验表明，系统以有效接地方式运行发生单相接地故障时，间隙的距离调整不准、间隙触头工艺差以及受外界环境影响等因素容易造成间隙动作，使系统零序阻抗参数改变，零序电流的变化将会造成继电保护误动作而导致不必要的停电。
2羊角新型复合间隙
东北电网有限公司的彭飞、国网武汉高压研究院的陈维江、华北电力大学的李成榕等为解决110、220kV变压器中性点保护用棒-棒间隙电极分体装设时存在距离调节不准、放电电压不稳定等固有缺陷，根据间隙保护原则确定间隙的技术条件并设计了间隙的结构，研制了一种羊角新型保护间隙。该新型间隙以复合绝缘子为机械支撑，将羊角电极固定在绝缘子两端，其放电电极和燃弧电极分离，具有同心度好、距离调节准确、安装调试方便和耐烧蚀性能强、放电稳定等优点。但由于该间隙暴露在户外，易被昆虫、鸟类或雨水等外物偶然触碰引起间隙短路，导致保护误动。同时，固定在复合绝缘子两端的电极占据较大的横向面积，且只能当保护间隙使用。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置。
本发明提供的技术方案是一种电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置，触头(1)、传动机构(2)、电动机(3)、穿心式零序电流互感器(4)及电动机控制电路(5)，设置装置控制电路(6)和操作面板(7)，所述装置控制电路(6)中的控制元件通过操作面板(7)向外提供；
触头(1)、传动机构(2)、电动机(3)、电动机控制电路(5)、装置控制电路(6)和操作面板(7)依次相接，触头(1)直接穿过穿心式零序电流互感器(4)中心，穿心式零序电流互感器(4)通过电缆与操作面板(7)相接，电动机控制电路(5)与操作面板(7)相接。
而且，所述穿心式零序电流互感器(4)设有穿心式零序电流互感器绕组输出端子(4.1)和辅助行程开关常开节点(4.2)；
装置当保护间隙使用时，穿心式零序电流互感器绕组输出端子(4.1)通过电缆接至操作面板(7)；装置当接地开关使用时，穿心式零序电流互感器绕组输出端子(4.1)通过辅助行程开关常开节点(4.2)自动短接，无信号输出。
而且，所述装置控制电路(6)由空气开关QF2(8)、联锁(9)、停止按钮KA(10)、热继电器RJ(11)、旋转开关SA(12)、合闸支路和分闸支路组成，所述合闸支路包括远控合闸开关(13)、合闸按钮HA(14)、接触器JLC1常开触点(15)、接触器JLC1通电线圈(16)、接触器JLC2常闭触点(17)、行程开关CK1(18)，所述分闸支路包括行程开关CK2(19)、接触器JLC1常闭触点(20)、接触器JLC2通电线圈(21)、接触器JLC2常开触点(24)、远控分闸开关(22)及分闸按钮TA(23)组成；
空气开关QF2(8)、联锁(9)、停止按钮KA(10)、热继电器RJ(11)、和旋转开关SA(12)依次相接，旋转开关SA(12)分别与合闸支路和分闸支路相接，合闸支路中的远控合闸开关(13)与合闸按钮HA(14)联动接触器JLC1常开触点(15)，接触器JLC1常开触点(15)、接触器JLC1通电线圈(16)、接触器JLC2常闭触点(17)和行程开关CK1(18)依次相接；分闸支路中的远控分闸开关(22)与分闸按钮TA(23)联动接触器JLC2常开触点(24)，接触器JLC2常开触点(24)、接触器JLC2通电线圈(21)、接触器JLC1常闭触点(20)、行程开关CK2(19)依次相接。
而且，所述操作面板(7)设有与装置控制电路(6)连接的装置控制电路电源开关(26)、与电动机控制电路(5)连接的温湿度控制器(27)、以及端子排(25)，装置控制电路(6)中通过操作面板(7)向外提供的控制元件包括空气开关QF2(8)、旋转开关SA(12)、合闸按钮HA(14)、分闸按钮TA(23)、停止按钮KA(10)。
而且，触头(1)采用SN-1000A少油断路器触头，放电概率97.04％；穿心式零序电流互感器(4)采用一次侧耐受电流40kA/3s、变比100/5且准确级10P10的穿心式零序电流互感器。
本发明具有下列优点和效果：
1)装置兼具间隙和接地开关功能：触头断开时可当保护间隙使用，动作准确，放电分散性小；触头闭合时可当接地开关使用，能耐受40kA/3s的工频电流。
2)采用专利技术的变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙，整体封装，温湿度可控，间隙距离准确，保证放电的稳定性。
3)本发明的触头选用少油断路器触头，耐烧蚀性能好，提高间隙动作的准确性；接触电阻小，作为接地开关使用时保证接地的可靠性。
4)采用自动化技术，密封间隙可实现就地或远方电动操作，操作简单。操作完毕电动机自动断电，有效防止误操作。
5)装置的电流测量及控制部分，利用辅助行程开关自动实现穿心式零序电流互感器二次侧短接，保障了变压器零序保护的动作的可靠性。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明实施例的装置控制电路原理图；
图3是本发明实施例的穿心式零序电流互感器原理图；
图4是本发明实施例的操作面板示意图；
图5是本发明实施例的封装结构示意图。
具体实施方式
按照行业习惯，本发明所提供的电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置，也可以叫做电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙。以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。
图1给出了电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置结构框图，其连接关系和作用如下。
触头(1)、传动机构(2)、电动机(3)、电动机控制电路(5)、装置控制电路(6)和操作面板(7)依次相接，即触头(1)与传动机构(2)相接，电动机(3)分别与传动机构(2)和电动机控制电路(5)相接，装置控制电路(6)分别与电动机控制电路(5)和操作面板(7)相接。触头(1)直接穿过穿心式零序电流互感器(4)中心，穿心式零序电流互感器(4)通过电缆与操作面板(7)相接，电动机控制电路(5)与操作面板(7)相接。其中传动机构(2)采用常规丝杆传动方式，电动机控制电路(5)采用电动机常规控制电路，触头(1)、电动机(3)、穿心式零序电流互感器(4)均可采用外购常规产品。穿心式零序电流互感器的中心都有个圆孔，用于一次侧穿过测电流信号，实施时触头(1)直接穿过该圆孔即可。现有技术电动机控制电路(5)所采用的常规电路，其中都设有空开QF1和电动机M，电动机M的工作受到热继电器RJ、接触器JLC1、JLC2控制；电路还提供温湿度控制功能，由凝露控制器WSK和加热器DJR实现；QF1是空气开关，提供电动机和温湿度控制器的工作电源；RJ是热继电器，当电动机故障发热时会断开电动机的电源；接触器JLC1、JLC2是能频繁关合、承载和开断正常电流及规定的过载电流的开关，分别用于控制合闸回路和分闸回路。实施例的电动机(3)和相应电动机控制电路(5)采用沈阳东牧电器制造有限公司的产品，电动机控制电路(5)根据产品使用说明设置即可。本发明设计了精密的装置控制电路(6)结构，电动机控制电路(5)响应操作人员通过操作面板(7)对装置控制电路(6)中控制元件的操作。操作面板(7)配合装置控制电路(6)设置，建议操作面板(7)采用实用新型专利(申请号201020170035.7)所述的操作面板。
如图2所示，实施例的装置控制电路(6)由空气开关QF2(8)、联锁(9)、停止按钮KA(10)、热继电器RJ(11)、旋转开关SA(12)、合闸支路和分闸支路组成，所述合闸支路包括远控合闸开关(13)、合闸按钮HA(14)、接触器JLC1常开触点(15)、接触器JLC1通电线圈(16)、接触器JLC2常闭触点(17)、行程开关CK1(18)，所述分闸支路包括行程开关CK2(19)、接触器JLC1常闭触点(20)、接触器JLC2通电线圈(21)、接触器JLC2常开触点(24)、远控分闸开关(22)及分闸按钮TA(23)组成。空气开关QF2(8)即是装置控制电路(6)所提供控制回路的电源。
空气开关QF2(8)、联锁(9)、停止按钮KA(10)、热继电器RJ(11)、和旋转开关SA(12)依次相接，旋转开关SA(12)分别与合闸支路和分闸支路相接，合闸支路中的远控合闸开关(13)与合闸按钮HA(14)联动接触器JLC1常开触点(15)，接触器JLC1常开触点(15)、接触器JLC1通电线圈(16)、接触器JLC2常闭触点(17)和行程开关CK1(18)依次相接；分闸支路中的远控分闸开关(22)与分闸按钮TA(23)联动接触器JLC2常开触点(24)，接触器JLC2常开触点(24)、接触器JLC2通电线圈(21)、接触器JLC1常闭触点(20)、行程开关CK2(19)依次相接。所谓联动，就是远控合闸开关(13)或者合闸按钮HA(14)动作后，接触器JLC1常开触点(15)也会动作；远控分闸开关(22)或者分闸按钮TA(23)动作后，接触器JLC2常开触点(24)同样也会动作。
其工作原理是：合上空气开关QF2(8)，接通电源，通过旋转开关SA(12)选择就地或者远方操作，可以就地按下合闸按钮HA(14)或分闸按钮TA(23)使得接触器JLC1常开触点(15)或接触器JLC2常开触点(24)闭合，也可以远方操作远控合闸开关(13)或远控分闸开关(22)闭合，使得装置控制电路(6)通电，电动机(3)正反转，带动传动机构(2)工作，传动机构(2)控制触头(1)向上或向下运动；当触头(1)到达指定位置后，行程开关CK1(18)或CK2(19)断开装置控制电路(6)电源，接触器JLC1通电线圈(16)或接触器JLC2通电线圈(21)因此失电，使得电动机控制电路(5)自动断电，电动机(3)停止工作。也可以通过操作面板(7)上的停止按钮KA(10)使电动机(3)紧急停止工作。
如图3所示，本发明提供的电力变压器分级绝缘中性点一体化间隙装置当保护间隙使用时，穿心式零序电流互感器绕组输出端子(4.1)通过电缆接至操作面板(7)；装置当接地开关使用时，穿心式零序电流互感器绕组输出端子(4.1)通过辅助行程开关常开节点(4.2)自动短接，无信号输出。
大量的工频和雷电压冲击放电试验结果表明：在工频和雷电冲击过电压下，触头(1)断开作为间隙使用时能可靠动作，保护变压器分级绝缘中性点绝缘。
对于110kV变压器中性点：
触头(1)采用SN-1000A少油断路器触头，放电概率97.04％；测量部分采用一次侧耐受电流40kA/3s、变比100/5、准确级10P10的穿心式零序电流互感器；整体封装采用110kV级电力变压器分级绝缘中性点保护装置的封装结构(实用新型专利申请号201020170035.7)，形成一体化的密封间隙，间隙距离为75～90mm。为方便实施起见，提供实施例的封装结构，参见图5，其中左边为正视图，右边为左边的后视图：装置包括顶端接线盘(28)、硅橡胶复合绝缘外套(29)、接地铜牌(30)、立柱(31)、操作箱(35)、底座(32)、位置指示窗口(33)、手柄(34)和立柱门(36)。其位置和连接关系是：顶端接线盘(28)、硅橡胶复合绝缘外套(29)、立柱(31)和底座(32)上下依次连接；在立柱(31)上，从上到下依次设置有接地铜牌(30)、位置指示窗口(33)、操作箱(35)和立柱门(36)；在操作箱(35)和立柱门(36)上分别设置有手柄(34)。各功能部件说明如下：
1、顶端接线盘(28)
顶端接线盘(28)是一种金属圆板，其上设置有接线端子；
其功能是起电气连接作用。
2、硅橡胶复合绝缘外套(29)
硅橡胶复合绝缘外套(29)是一种由硅橡胶复合绝缘材料制作的带有伞裙的圆筒外套。
其功能是起电气隔离作用。
3、接地铜牌(30)
接地铜牌(30)是一种铜块；
其功能是起电气接地作用。
4、立柱(31)
立柱(31)是一种金属方形空心柱，其长×宽×高＝0.3m×0.3m×2.5m。
其功能是起封装有关功能部件的作用，如传动机构(2)、电动机(3)、穿心式零序电流互感器(4)、电动机控制电路和(5)装置控制电路(6)。
5、操作箱(35)
操作箱(35)是一种金属方形箱，其上设置有操作面板(7)；
其功能是起操作有关功能部件的作用。
参见图4：具体地说，操作面板上设置有装置控制电路电源开关(26)、空气开关QF2(8)、温湿度控制器(27)、旋转开关SA(12)、合闸按钮HA(14)、分闸按钮TA(23)、停止按钮KA(10)和端子排(25)。操作人员操作与装置控制电路(6)连接的装置控制电路电源开关(26)，可以对装置控制电路(6)断电或供电；操作人员通过在操作面板(7)上操作与电动机控制电路(5)连接的温湿度控制器(27)，控制凝露控制器WSK和加热器DJR。装置控制电路(6)中通过操作面板(7)向外提供的控制元件包括空气开关QF2(8)、旋转开关SA(12)、合闸按钮HA(14)、分闸按钮TA(23)、停止按钮KA(10)，操作人员都可以进行操作，分别影响。通过端子排(25)，可以在方便地提供各元件的电气连接，接入电源和引出信号，穿心式零序电流互感器(4)就是通过电缆与端子排(25)相接，以便接至控制室，用来采集信号。具体来说，是装置当保护间隙使用时，穿心式零序电流互感器绕组输出端子(4.1)通过电缆接至端子排(25)。
6、底座(32)
底座(32)是一种金属板；
其功能是起安装固定作用。
7、位置指示窗口(33)
位置指示窗口(33)是一种透明有机玻璃窗口；
其功能是便于观察保护装置的分合闸状态。
8、手柄(34)
手柄(34)是一种常用的带锁的金属手柄
其功能是锁住操作箱(35)和立柱门(36)，防止无关人员的误操作。
9、立柱门(36)
立柱门(36)是一种常用的金属门；
其功能是起安全作用。
为了减小装置的占地面积，使装置外观美观，同时达到操作方便的目的，实施例将电气操作及控制部分封装在立柱(31)中，并将立柱(31)装设在硅橡胶复合绝缘外套(29)的下方，装置的占地面积仅为0.09m2。操作箱(35)的箱门及立柱门(36)处加装了带锁的手柄(34)，提高了安全性，防止无关人员的误操作。
实施例在正常工作时将变压器中性点引出线接至顶端接线盘(28)，将接地铜牌(30)接地；操作箱(35)面板上的装置控制电路电源开关(26)和空气开关QF2(8)均处于合闸状态，此时温湿度控制器(27)处于工作状态，能够自动检测并调节装置内部空气的温湿度。
远方操作时将旋转开关SA(12)旋至“远方”，在远方发出动作信号，装置会进行相应的分合闸或停止操作。
就地操作时将旋转开关SA(12)旋至“就地”，在操作面板上按下合闸按钮HA(14)，装置的保护间隙会在装置控制电路(6)的控制下闭合，从位置指示窗口(33)可以看到指针位置从分闸位置指向合闸位置，到达指定位置后，电动机控制电路(5)和装置控制电路(6)自动断电，操作结束。若在合闸过程中按下停止按钮KA(10)，合闸动作会马上停止。
就地操作时将旋转开关SA(12)旋至“就地”，在操作面板上按下分闸按钮TA(23)，装置的保护间隙会在装置控制电路(6)的控制下闭合，从位置指示窗口(33)可以看到指针位置从合闸位置指向分闸位置，到达指定位置后，电动机控制电路(5)和装置控制电路(6)自动断电，操作结束。若在分闸过程中按下停止按钮KA(10)，分闸动作会马上停止。
Claims (5)
1.一种电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置，包括触头（1）、传动机构（2）、电动机（3）、穿心式零序电流互感器（4）及电动机控制电路（5），其特征在于：设置装置控制电路（6）和操作面板（7），所述装置控制电路（6）中的控制元件通过操作面板（7）向外提供；
触头（1）、传动机构（2）、电动机（3）、电动机控制电路（5）、装置控制电路（6）和操作面板（7）依次相接，触头（1）直接穿过穿心式零序电流互感器（4）中心，穿心式零序电流互感器（4）通过电缆与操作面板（7）相接，电动机控制电路（5）与操作面板（7）相接。
2.根据权利要求1所述的电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置，其特征在于：所述穿心式零序电流互感器（4）设有穿心式零序电流互感器绕组输出端子（4.1）和辅助行程开关常开节点（4.2）；
装置当保护间隙使用时，穿心式零序电流互感器绕组输出端子（4.1）通过电缆接至操作面板（7）；装置当接地开关使用时，穿心式零序电流互感器绕组输出端子（4.1）通过辅助行程开关常开节点（4.2）自动短接，无信号输出。
3.根据权利要求1或2所述的电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置，其特征在于：所述装置控制电路（6）由空气开关QF2（8）、联锁（9）、停止按钮KA（10）、热继电器RJ（11）、旋转开关SA（12）、合闸支路和分闸支路组成，所述合闸支路包括远控合闸开关（13）、合闸按钮HA（14）、接触器JLC1常开触点（15）、接触器JLC1通电线圈（16）、接触器JLC2常闭触点（17）、行程开关CK1（18），所述分闸支路包括行程开关CK2（19）、接触器JLC1常闭触点（20）、接触器JLC2通电线圈（21）、接触器JLC2常开触点（24）、远控分闸开关（22）及分闸按钮TA（23）；
空气开关QF2（8）、联锁（9）、停止按钮KA（10）、热继电器RJ（11）、和旋转开关SA（12）依次相接，旋转开关SA（12）分别与合闸支路和分闸支路相接，合闸支路中的远控合闸开关（13）与合闸按钮HA（14）联动接触器JLC1常开触点（15），接触器JLC1常开触点（15）、接触器JLC1通电线圈（16）、接触器JLC2常闭触点（17）和行程开关CK1（18）依次相接；分闸支路中的远控分闸开关（22）与分闸按钮TA（23）联动接触器JLC2常开触点（24），接触器JLC2常开触点（24）、接触器JLC2通电线圈（21）、接触器JLC1常闭触点（20）、行程开关CK2（19）依次相接。
4.根据权利要求3所述的电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置，其特征在于：所述操作面板（7）设有与装置控制电路（6）连接的装置控制电路电源开关（26）、与电动机控制电路（5）连接的温湿度控制器（27）、以及端子排（25），装置控制电路（6）中通过操作面板（7）向外提供的控制元件包括空气开关QF2（8）、旋转开关SA（12）、合闸按钮HA（14）、分闸按钮TA（23）、停止按钮KA（10）。
5.根据权利要求1或2所述的电力变压器分级绝缘中性点一体化密封间隙装置，其特征在于：
触头（1）采用SN-1000A少油断路器触头，放电概率97.04%；穿心式零序电流互感器（4）采用一次侧耐受电流40kA/3s、变比100/5且准确级10P10的穿心式零序电流互感器。
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