[实用新型]一种变压器中性点阻容混合型抑制直流装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电气装置，具体涉及到抑制直流电流经直接接地的中性点流入高压变压器，保护变压器安全运行的电气装置。

背景技术

高压直流输电系统以单极大地回线方式运行时，有高达数千安培的直流电流从直流接地极流入大地，给直流接地极附近的中性点直接接地的高压变压器以及与其有直接或间接电气连接的远处高压变压器带来严重的直流偏磁问题。

目前国内有三种类型的抑制直流电流流入变压器的装置：1)反向直流电流注入装置。该装置需要建立一个小的远方直流接地极，所以不能任意改变安装地点，且工程费用昂贵。采用此方法的有《变压器中性点注入反向抗偏磁直流的应用分析》(蒯狄正，华东电力，2005.6)。2)串联小电阻装置。该装置仅适用于低土壤电阻率地区，且当电网结构发生变化时，该装置的固定电阻值参数不能满足新的抑制直流要求。采用此方法的有《抑制变压器直流偏磁的串接电阻措施》(赵杰，电力系统自动化，2006.12)；3)电容隔直装置。此方法可以完全阻隔直流电流流入变压器中性点。但是采用了数个电力电子器件，使得控制系统的硬件结构和软件设计都很复杂；主要的组件——电容器，在工频(50Hz)下的容抗选取较大，为1欧姆左右，当变压器中性点流过数万安培的交流故障电流时，在电容器两端可产生很高电压，需采用价格昂贵的特制电容器，同时对变压器中性点的绝缘也是一个严峻的考验。变压器中性点的1欧姆接地容抗对该变压器的零序继电保护也有一定的影响。采用此方法的有《PAC-40K抑制变压器中性点直流电流装置》(http://www.epri.ac.cn/cycp/3364.html)。

发明内容

本实用新型的目的提出一种结构和控制都简单可靠，维护方便的变压器中性点阻容混合型抑制直流装置，以解决上述的三种抑制直流电流装置所存在的弊端。

本实用新型的目的是这样实现的，所设计的变压器中性点阻容混合型抑制直流装置由一个直流断路器、一个电容器、一个电阻器以及电磁式交流电流互感器、霍尔直流电流传感器、霍尔电压传感器和PLC程序控制器组成，直流断路器、电容器、电阻器这三个器件并联组成阻容混合电路后串接入高压变压器中性点与变电站地网之间，电磁式交流电流互感器和霍尔直流电流传感器连接在阻容混合电路的输出端线路中，霍尔电压传感器连接在电容器的两端，电磁式交流电流互感器、霍尔直流电流传感器和霍尔电压传感器输出的检测信号输入PLC程序控制器，PLC程序控制器的输出端与直流断路器连接，向直流断路器输入控制直流断路器闭合/开断的控制信号。

所设计的变压器中性点阻容混合型抑制直流装置中，所述的电容器在工频(50Hz)下的容抗为0.05欧姆到0.5欧姆；所说的电阻器取值为电容器的工频容抗值的50倍至150倍。

本变压器中性点阻容混合型抑制直流装置能实现以下工作过程：当变压器中性点出现直流电流时，直流断路器1开断，电容器2和电阻器3接入变压器中性点和地网之间，分别起到阻隔和限制直流的作用。一旦变压器中性点出现交流故障电流，直流断路器1立即闭合，保证变压器中性点直接接地。

所设计的变压器中性点阻容混合型抑制直流装置的电路各部分的作用和技术特点如下：

(1)所述的电容器在工频(50Hz)下的容抗为0.05欧姆到0.5欧姆。当直流断路器开断时，若变压器中性点流过数万安培的交流故障电流，在电容器两端产生的电压只有数千伏特，无需采用价格昂贵的特制电容器，按照国标生产的常规电容器产品即可，即使最劣情况——直流断路器1不能及时闭合，电容器本身的质量也能耐受得了交流故障电流。同时，这么小的容抗值对变压器的零序继电保护的影响也非常小。电容器的低容抗取值使得本实用新型与取值为1欧姆左右的以往电容隔直装置相比，运行可靠性大大提高。

(2)所述的电阻器取值为电容器工频容抗值的30倍以上，其作用在于，当直流断路器开断时，起主要作用的是电容器，从电阻器支路只泄漏很小的直流电流量；当直流断路器从开断状态转为闭合状态时，电阻器可以限制电容器的放电电流，保护了电容器和直流断路器的安全。

(3)所述的电磁式交流电流互感器用来测量变压器中性点的交流电流，所述的霍尔直流电流传感器用来测量变压器中性点的直流电流，霍尔电压传感器用来测量电容器两端的直流电压。

(4)所述的PLC程序控制器根据上述第(3)部分中所述的三个测量量的大小来进行逻辑判断，输出闭合信号或者开断信号来控制直流断路器的闭合/开断，也可手动控制直流断路器的状态。