CN201426015Y - 变压器中性点组合电器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种变压器中性点组合电器装置，包括基座(1)，基座(1)接地，基座(1)上设置绝缘支撑柱(2)，绝缘支撑柱(2)上设置水平的高压臂(8′)，高压臂(8′)与变压器中性点(N)相连，高压臂(8′)上设置一定触头(7)，基座(1)上还设置一接地柱(5)，接地柱(5)设置水平的接地臂(9′)，接地臂(9′)上套接接地套管(10)，接地臂(9′)与接地套管(10)之间设置绝缘衬套，接地套管(10)可相对于接地臂(9′)滑动，所述高压臂(8′)上设置高压电极(8)，接地臂(9′)上设置接地电极(9)，高压电极(8)和接地电极(9)在同一轴线上，相对设置且构成保护间隙(J)，所述接地套管(10)设置分合调整装置。本实用新型结构简单、集合度高。

Description

变压器中性点组合电器装置

技术领域

本实用新型涉及电力传输技术范畴，是对目前110kV、220kV变压器中性点所需各单项设备功能组合为一体化设备的变压器中性点组合电器装置。

背景技术

根据中华人民共和国电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，110kV、220kV电力网(以下简称电网)属有效接地电网，即在实际运行时电网中性点的对地(即大地)的电压为“0”或接近于“0”，此类电网的中性点必须有效接地，电网中性点的接地是通过电网中变压器中性点的接地来实现的。实际运行时则采用选择性接地运行方式，即电网运行时部分变压器的中性点经专用的中性点隔离开关直接接地，其余的变压器的中性点则不接地运行。

故变压站设计时：

1、考虑到运行中改变变压器中性点接地方式直接接地或不接地的需要，变压器中性点必需装设中性点隔离开关又称接地开关。

2、此类电网因某种原因偶然形成局部不接地电网，并发生单相接地故障时，此异常工况下，电网可能产生较高的工频过电压，并对此电网中电气设备的安全造成威胁，为此按DL/T620-1997的规定，不接地变压器的中性点应装设棒形空气保护间隙又称棒间隙。

3、在某些特殊情况下，考虑到变压器中性点对雷击过电压的承受能力，还需装设中性点金属氧化物避雷器，英文缩写MOA，以下简称MOA。

在此将装设于此类变压器中性点的设备通称为“中性点设备”，即装设于变压器中性点的器件。

目前设计单位在新变电站设计时或生产企业在老站改造时均按上述原则配置变压器中性点设备，一般变压器中性点必须配有中性点隔离开关和保护间隙，两件设备并联安装，如图1所示；特殊变压器则由中性点隔离开关、保护间隙及中性点金属氧化物避雷器三件设备并联安装组成，如图2所示。图1、图2是目前普遍采用的设计模式，图1中左侧为中性点隔离开关，右侧为保护间隙；图2中左侧为中性点隔离开关，中间为MOA，右侧为保护间隙。

图中的中性点隔离开关一般为GW13，保护间隙有专业厂家生产或在现场自制，MOA则采用专业厂家生产的变压器中性点专用MOA。这些器件安装在同一槽钢支架上，并由一根或两根支柱使其处于适当高度，然后进行电气连接。

这一常规设计模式存在以下主要问题：

1、它不是真正意义上的组合设计，仅是将各功能设备在现场拼装在一起，占用空间较大，设备来自不同的制造厂家。

2、使用瓷质元件的数量多，如图1中需用三个瓷柱；图2中需用四个瓷件，即三个瓷柱，一个MOA的瓷套。因而整体重量大，消耗瓷质资源多。

3、整个装置组合后纵向长度较长，不适合110kV等户内及地下站的使用。

4、GW13系列中性点隔离开关为双转臂对合式结构，接触稳定性不够理想。

5、对于设备纵向排列长度达到3.5m以上时，必须采用双支柱安装结构，基础及支柱费用高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、集合度高的变压器中性点组合电器装置。

为解决上述技术问题，本实用新型变压器中性点组合电器装置，包括一基座，所述基座接地，所述基座上设置一绝缘支撑柱，所述绝缘支撑柱上设置高压臂，所述高压臂与所述变压器中性点相连，所述高压臂上设置一定触头，所述基座上还设置一接地柱，所述接地柱设置一水平的接地臂，所述接地臂上套接一接地套管，所述接地臂与所述接地套管之间设置绝缘衬套，所述接地套管可相对于所述接地臂滑动，所述高压臂上设置高压电极，所述接地臂上设置接地电极，所述高压电极和所述接地电极在同一轴线上，相对设置且构成保护间隙，所述接地套管设置分合调整装置。

优选地，所述分合调整装置为一曲柄连杆机构，包括一竖直方向的转轴，所述转轴固定一水平的转臂，所述转臂与横连杆相铰接且平行，所述横连杆与所述接地套管相铰接。

进一步地，所述转轴设置在转轴柱管内，所述转轴与传动轴固定连接，所述传动轴由动力机构驱动，所述转轴柱管固定在所述基座上。

优选地，所述转臂与所述横连杆之间、所述横连杆与接地套管之间以及转轴上下端与所述转轴柱管之间都设有绝缘隔离层。

优选地，所述基座上设置一接地导流柱，所述接地导流柱通过软导线与所述接地套管相连。

进一步地，所述接地导流柱上设置开关接地回路电流互感器。

优选地，所述接地柱上设置间隙放电回路电流互感器。

优选地，所述定触头正面整体呈梅花形状，所述定触头内圈设置带弹性的导电接触片。

优选地，所述高压电极可拆卸连接在所述高压臂上，所述接地电极可拆卸连接在所述接地臂上，所述高压臂与所述变压器中性点相连，所述接地臂与所述接地柱相连。

进一步地，所述高压电极与所述高压臂为螺纹连接，所述接地电极与所述接地臂为螺纹连接。

本实用新型与现有的变压器中性点保护装置相比，具有以下优点：

1、采用接地套管套于接地臂外，左右直线移动实现开关的“分”、“合”功能的结构设计改变了原GW13类接地开关对合式的“分”、“合”结构，具有结构简单，运动部件少，动作平稳等优点；

2、将保护间隙与中性点隔离开关紧密融合为一体，做到了“分”、“合”定位准确、且占据横向空间小；

3、采用圆形动触头、定触头结构能自动进行中心定位，动作重复性好，不易移位，可靠性高，过渡接触电阻小；

4、不论是中性点隔离开关与保护间隙两者的组合，还是中性点隔离开关，保护间隙与MOA三者的组合，本组合电器装置只需用一个瓷件，降低了器件成本，降低了整体重量；

5、所有功能件装配在同一基座上，集合度高，整体性强，现场安装工作量小；

6、组合电器装置纵向尺寸小，现场只需采用单柱安装方式，占地面积小，降低了基建造价，特别适用于空间受限制的室内变电站或布置在地下的变电站。

附图说明

图1是现有的变压器中性点常用的中性点隔离开关-保护间隙现场拼装结构示意图。

图2是现有的变压器中性点常用的中性点隔离开关-保护间隙-MOA现场拼装结构示意图。

图3是本实用新型中性点隔离开关处于断开状态的结构示意图。

图4是本实用新型中性点隔离开关处于闭合状态的结构示意图。

附图标记如下：

1、基座                 18、传动轴

2、绝缘支撑柱           19、高压引线

3、接地导流柱           20、安装支柱

4、转轴柱管             21、接地扁铁

5、接地柱               22、开关接地回路电流互感器CT_D

6、高压引线板           23、间隙放电回路电流互感器CT_J

7、定触头               N、变压器中性点

8、高压电极             J、保护间隙

8′、高压臂             E、接地网

9、接地电极             Z、定触头导电接触片与动触头接触点

9′、接地臂             I_KE、中性点隔离开关闭合时由变压器中性

10、接地套管            点N流出的接地电流

11、绝缘衬套            I_J、间隙放电时流过间隙并最后流入地网的

12、软导线              放电电流

13、转轴                O-O高压电极与接地电极的中心线

14、转臂                O₁-转轴旋转中心

15、转臂端销            O₂-转臂端销与横连杆的铰接中心

16、横连杆              O₃-套管端销与横连杆的铰接中心

17、套管端销

具体实施方式

下文将参照附图对本实用新型变压器中性点组合电器装置进行详细描述。

针对现有的变压器中性点设备存在的问题，以及各设备的功能特点，本实用新型提出一种新的变压器中性点组合电器装置，本实用新型的核心是将中性点隔离开关与保护间隙J融为一体，并将所有器件装设在同一基座1上，如图3、图4所示。

本实用新型包括基座1、绝缘支撑柱2、高压电极8、接地电极9、定触头7、接地套管10、接地柱5、转轴13、接地导流柱3等。

在基座1上自左向右分别垂直固定有绝缘支撑柱2、接地导流柱3、转轴柱管4和接地柱5。绝缘支撑柱2可以为瓷柱，也可以是金属氧化物避雷器MOA。

在瓷柱(或MOA)2的顶部，固定有高压引线板6，高压引线板6左端通过高压引线19与变压器中性点N相连，高压引线板6的右端连接一管状的高压臂8′，在高压臂8′右端连接高压电极8，高压电极8与高压臂8′之间为螺纹连接。高压引线19通过螺丝固定在高压引线板6上。高压引线板6通过螺丝固定在瓷柱2上。在高压臂8′上设置定触头7。

上述定触头7正面整体呈梅花状，定触头7内圈设置带弹性的导电接触片。

在高压电极8与接地电极9同轴线相对设置，接地臂9′水平固定于接地柱5的上端。在接地臂9′上套有接地套管10，接地套管10与接地臂9′之间设有绝缘衬套11，使接地臂9′与接地套管10之间实现电隔离，且具有上千伏级的绝缘强度。绝缘衬套11与接地臂9′之间为间隙配合，接地套管10与绝缘衬套11为过盈配合关系，所以接地套管10与绝缘衬套11一起，可以沿接地臂9′的轴向左右滑动。

其中由定触头7、接地套管10、软导线12、接地导流柱3组成中性点隔离开关。定触头7即是中性点隔离开关的高压定触头；接地套管10即是中性点隔离开关的动触头；由高压电极8、接地电极9、接地柱5组成中性点保护间隙J。

在图3中接地套管10处于最右端，这时高压电极8的右端与接地电极9的左端同轴相对，并保持一定的空间距离，即形成保护间隙J。

由于高压电极8向右凸出于定触头7，接地电极9的左端向左凸出于接地套管10的端头，故保护间隙J是高压极端与接地极端之间的最小间距，如果此时变压器中性点N出现一定幅度的高电压，保护间隙J将被击穿，击穿放电电流I_J将依次经接地电极9-接地臂9′-接地柱5-基座1-接地扁铁21-接地网E，从而流入大地。这时套于接地柱5外的间隙放电回路电流互感器CT_J 23的二次侧将有电流信号输出。由于接地电极9与接地套管10是绝缘的，因而间隙放电电流I_J不能依次经软导线12-接地导流柱3-接地网E，从而流入大地，故开关接地回路电流互感器CT_D 22的二次侧没有电流输出。所以图3是本实用新型中性点隔离开关断开，变压器中性点N不接地，变压器中性点N处于间隙保护下的工作状态。

当接地套管10沿接地电极9和高压电极8的轴线O-O自右向左滑动至左端时，接地套管10的左端头将插入定触头7中，定触头7内圈的导电接触片依靠弹力将接地套管10的插入部分紧紧抱住，在接触点Z处形成良好的导电接触关系。此时变压器中性点N依次经高压引线19-高压引线板6-高压臂8′-定触头7-接触点Z-接地套管10-软导线12-接地导流柱3-基座1-接地扁铁21-接地网E，实现变压器中性点N的直接接地，如图4所示。此时如果电网发生单相接地故障，则由此台变压器中性点N输出的故障电流I_KE将经上述途径流入大地，此时套在接地导流柱3外的开关接地回路电流互感器CT_D 22的二次侧有相应的电流输出。由于从N-E之间的电阻值很小，故N点对地的压降也小，加上绝缘衬套11的作用I_KE不可能流过接地柱5，故间隙放电回路电流互感器CT_J 23的二次侧不可能有电流输出。

由上可知，上述结构中，除了高压电极8、接地电极9，其余结构可组成变压器中性点隔离开关。接地套管10插入定触头7中的状态为中性点隔离开关处于“闭合”的状态。接地套管10远离定触头7的状态为中性点隔离开关处于“断开”的状态。

接地管套10在接地臂9′上左右滑动是由分合调整装置即曲柄连杆机构的驱动实现的。曲柄连杆机构包括竖直的转轴13、水平的转臂14和横连杆16，转臂14垂直固定在转轴13上，转臂14通过转臂端销15与水平的横连杆16的一端铰接在一起。横连杆16的另一端通过套管端销17铰接在接地套管10的下面。

转轴13与其下面的传动轴18相连，传动轴18由动力机构驱动，沿传动轴18自身轴线O₁自转。动力机构在图中未画出。转轴13被限制在转轴柱管4内转动，转轴柱管4固定在基座1上。

当分合调整装置处于“分”位即中性点隔离开关断开位置时，转臂14及转臂端销15处于最右端，同时经横连杆16及套管端销17将接地套管10锁定在最右端，如图3所示。

当分合调整装置得到“合”指令后，通过传动轴18使转轴13带动转臂14及转臂端销15在水平面方向转动。转臂端销15同时带动横连杆16向左移动，在横连杆16的带动下由套管端销17推动接地套管10沿接地电极9的轴线方向向左滑动，直至接地套管10的左端插入定触头7中，并与定触头7的导电接触片紧密接触，并在Z点保持良好的电接触。这时操作机构停止转动，此时变压器中性点N依次经高压引线19-高压引线板6-高压臂8′-定触头7-接触点Z-接地套管10-软导线12-接地导流柱3-基座1-接地扁铁21与地网E直接连接，如图4所示。此时保护间隙J处于接地套管10的管腔内，并已被短路，不起任何作用。

在套管端销17与横连杆16左侧端套之间；横连杆16右侧端套与转臂端销15之间；以及转轴13上下端与转轴柱管4之间都设有绝缘隔离层(图中未予标出)，使整个曲柄连杆机构与接地套管10之间绝缘，故当中性点隔离开关闭合，变压器中性点N直接接地运行，电网发生单相接地故障时，故障电流I_KE不能从曲柄连杆机构产生分流，同时该绝缘层也起到了减小曲柄连杆机构摩擦阻力的作用。

当本实用新型处于图4所示的状态，操作机构得到“分”指令时，转轴13旋转，带动机构反方向运动，首先将接地套管10从定触头7中拉出，然后继续拉动接地套管10，向右侧滑动，直至接地套管10回到图3所示的位置，动力机构停止转动，接地套管10再次被锁定在图3所示位置，中性点隔离开关断开，变压器中性点N不再接地，保护间隙J自动投入使用。

以上便是本实用新型变压器中性点组合电器装置的结构及工作原理。

当装设于2位置的设备是瓷柱时，即为中性点隔离开关与保护间隙J两者的组合；

当装设于2位置的设备是MOA时，即为中性点隔离开关、保护间隙J及MOA三者的组合。

故两种组合的差别仅是在左侧支撑高压端部件所选用的器件不同而已，但不论哪种组合，都只需用一个支撑瓷件——瓷柱或MOA的外瓷套。

由于结构紧凑纵向尺寸较小，现场安装时只需将基座1固定于安装支柱20上端即可。

高压电极8可拆卸连接在所述高压臂8′上，所述接地电极9可拆卸连接在所述接地臂9′上，所述高压臂8′通过高压引线板6和高压引线19与所述变压器中性点N相连，所述接地臂9′与所述接地柱5相连。当拆除高压电极8和接地电极9时，本实用新型可以作为一台独立的变压器中性点隔离开关。

具体地，所述高压电极8与所述高压臂8′为螺纹连接，所述接地电极9与所述接地臂9′为螺纹连接。设置为螺纹连接，一方面实现高压电极8和接地电极9可以从本实用新型中拆下，另一方面，旋转高压电极8或接地电极9，可以调节两电极8、9之间的保护间隙J的距离，从而调定保护间隙J的放电电压值。

上述设计实例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他实质等同手段，均在本实用新型权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种变压器中性点组合电器装置，包括一基座(1)，所述基座(1)接地，所述基座(1)上设置一绝缘支撑柱(2)，所述绝缘支撑柱(2)上设置高压臂(8′)，所述高压臂(8′)与所述变压器中性点(N)相连，其特征在于：所述高压臂(8′)上设置一定触头(7)，所述基座(1)上还设置一接地柱(5)，所述接地柱(5)设置接地臂(9′)，所述接地臂(9′)上套接一接地套管(10)，所述接地臂(9′)与所述接地套管(10)之间设置绝缘衬套，所述接地套管(10)可相对于所述接地臂(9′)滑动，所述高压臂(8′)上设置高压电极(8)，所述接地臂(9′)上设置接地电极(9)，所述高压电极(8)和所述接地电极(9)在同一轴线上，相对设置且构成保护间隙(J)，所述接地套管(10)设置分合调整装置。

2.根据权利要求1所述的变压器中性点组合电器装置，其特征在于：所述分合调整装置为一曲柄连杆机构，包括一竖直方向的转轴(13)，所述转轴(13)固定一水平的转臂(14)，所述转臂(14)与横连杆(16)相铰接且平行，所述横连杆(16)与所述接地套管(10)相铰接。

3.根据权利要求2所述的变压器中性点组合电器装置，其特征在于：所述转轴(13)设置在转轴柱管(4)内，所述转轴(13)与传动轴(18)固定连接，所述传动轴由动力机构驱动，所述转轴柱管(4)固定在所述基座(1)上。

4.根据权利要求3所述的变压器中性点组合电器装置，其特征在于：所述转臂(14)与所述横连杆(16)之间、所述横连杆(16)与接地套管(10)之间以及转轴(13)上下端与所述转轴柱管(4)之间都设有绝缘隔离层。

5.根据权利要求1所述的变压器中性点组合电器装置，其特征在于：所述基座(1)上设置一接地导流柱(3)，所述接地导流柱(3)通过软导线(12)与所述接地套管(10)相连。

6.根据权利要求5所述的变压器中性点组合电器装置，其特征在于：所述接地导流柱(3)上设置开关接地回路电流互感器(22)。

7.根据权利要求1所述的变压器中性点组合电器装置，其特征在于：所述接地柱(5)上设置间隙放电回路电流互感器(23)。

8.根据权利要求1所述的变压器中性点组合电器装置，其特征在于：所述定触头(7)正面整体呈梅花形状，所述定触头(7)内圈设置带弹性的导电接触片。

9.根据权利要求1所述的变压器中性点组合电器装置，其特征在于：所述高压电极(8)可拆卸连接在所述高压臂(8′)上，所述接地电极(9)可拆卸连接在所述接地臂(9′)上，所述高压臂(8′)与所述变压器中性点(N)相连，所述接地臂(9′)与所述接地柱(5)相连。

10.根据权利要求9所述的变压器中性点组合电器装置，其特征在于：所述高压电极(8)与所述高压臂(8′)为螺纹连接，所述接地电极(9)与所述接地臂(9′)为螺纹连接。

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