基于喷射等离子体触发开关的变压器中性点直流隔离装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于喷射等离子体触发开关的变压器中性点直流隔离装置，包括控制和触发系统、第一地刀、第二地刀、基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关、金属性接触保护开关、隔直电容、用于检测隔直电容两侧电压的电压检测器以及用于检测隔直电容电流的电流检测器，控制和触发系统包括控制系统及触发系统，该装置满足中心点接地阻抗的要求，同时不存在晶闸管损坏的问题，整套装置兼顾了保护时间、导通电流能力、开关工作电压低和变压器中性点低阻抗的要求。

DC Isolation Device for Transformer Neutral Point Based on Jet-plasma Trigger Switch

The utility model discloses a DC isolation device for transformer neutral point based on jet plasma trigger switch, which comprises a control and trigger system, a first ground knife, a second ground knife, a fast protection switch based on jet plasma trigger switch, a metal contact protection switch, a DC isolation capacitor, a voltage detector for detecting the voltage on both sides of the DC isolation capacitor and a voltage detector for detecting the separation. The DC capacitive current current current detector, control and trigger system include control system and trigger system. The device meets the requirement of grounding impedance at the central point and does not exist the problem of thyristor damage. The whole device takes into account the requirements of protection time, on-current capability, low switching voltage and low impedance at the neutral point of the transformer.

【技术实现步骤摘要】
基于喷射等离子体触发开关的变压器中性点直流隔离装置
本技术涉及一种电力变压器中性点直流隔离装置，具体涉及一种基于喷射等离子体触发开关的变压器中性点直流隔离装置。
技术介绍
随着我国电力工业和城市建设的发展，直流输电、高速铁路和地下铁路等工程规模日益增大。直流输电工程存在单极大地运行方式，较大直流电流以大地为通路。地下铁路系统以钢轨为回流路径，由于钢轨对地绝缘老化等原因，直流电流会泄露入大地。若在直流电流回流路径上存在电力变压器，则电力变压器有可能会受到直流电流的影响。原因在于电力变压器、架空线和电缆等构成的通路等效直流阻抗远小于大地阻抗。由于电力变压器工作点较靠近铁芯饱和点，若叠加直流电流，则会产生工作点的偏移，造成变压器振动异常等故障。因此有必要对出现直流偏磁的变压器进行直流电流隔离。现有电力变压器中性点直流隔离装置基本原理有三种，一是利用电容“隔直通交”特性，在变压器中性点串联电容，此种方法可以彻底隔绝直流；二是在变压器中性点串联小电阻，此种方法仅可降低直流电流幅值，且与系统运行参数、大地阻抗等因素有关；三是在变压器中性点注入反向电流抵消大地电流，此种方法控制复杂，存在滞后效应。因此在变压器中性点串联电容是一种较优的方法。电力系统除正常运行状态外，还有可能发生单相接地等故障，对于220kV及以上系统，要求发生单相故障时变压器中性点需可靠金属性接地。以单相接地故障为例，发生故障后，通过变压器中性点的零序电流突增，从正常的不平衡电流(约10A量级)快速增加至数千安电流。若采用中性点串联电容方法，则较大冲击电流有可能造成电容器爆炸损坏，因此需要在电容器两端并联快速保护装置，在检测到系统故障时可以快速、稳定的保护电容器，并且要求保护装置的瞬态电流通过能力较强。常规技术路线为金属性接触保护开关和快速保护开关并联保护的方式。由于金属性接触保护开关导通电流大，但动作时间通常较长，通常达数十毫秒，快速保护开关导通电流能力弱，但动作时间快。因此在故障发生时，通常先由快速保护开关承担前期短路电流，当金属性接触保护开关完全闭合后，短路电流转移至金属性接触保护开关。专利《一种变压器中性点电容式隔直装置接地系统》(申请号：CN104465050A)介绍了一种机械旁路开关和整流桥串联晶闸管的保护方式。专利《一种变压器中性点直流隔直装置》(授权号：CN104810793B)采用了一种类似结构，区别在于缓冲电抗器位置不同。专利《一种新型变压器中性点电容隔直直流偏磁抑制装置》(授权号：CN205051335U)采用了并联双石墨间隙的结构以取代晶闸管支路，并联间隙采用了与主回路直接电气相连的点火线圈进行点火。现有技术中，对金属性接触保护开关技术较为成熟，通常为真空断路器、接触器等成熟器件，然而对于隔直装置中的关键器件—快速保护开关，目前的技术路线均存在缺陷。采用晶闸管的方案需使得晶闸管承受较高的短路电流，容易造成晶闸管的损坏。采用双石墨间隙并与主回路直接电气相连的点火线圈的结构，在隔直电容支路引入了电感，变压器中性点等效接地阻抗会升高，不满足中性点低接地阻抗的要求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于喷射等离子体触发开关的变压器中性点直流隔离装置，该装置满足中心点接地阻抗的要求，同时不存在晶闸管损坏的问题。为达到上述目的，本技术所述的基于喷射等离子体触发开关的变压器中性点直流隔离装置包括控制和触发系统、第一地刀、第二地刀、基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关、金属性接触保护开关、隔直电容、用于检测隔直电容两侧电压的电压检测器以及用于检测隔直电容电流的电流检测器，控制和触发系统包括控制系统及触发系统；电力变压器与第一地刀的一端及第二地刀的一端相连接，第一地刀的另一端接地，第二地刀的另一端与基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关的一端、金属性接触保护开关的一端及隔直电容的一端相连接，基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关的另一端、金属性接触保护开关的另一端及隔直电容的另一端均接地；电压检测器的输出端及电流检测器的输出端与控制系统的输入端相连接，控制系统的输出端经触发系统与基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关的控制端相连接，控制系统的输出端与金属性接触保护开关的控制端相连接。基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关包括密封腔体、触发极以及位于密封腔体内的第一主电极、第二主电极及高分子聚合物烧蚀材料块，第一主电极位于密封腔体的一侧，第二主电极位于密封腔体的另一侧，高分子聚合物烧蚀材料块位于第二主电极与密封腔体内壁之间，高分子聚合物烧蚀材料块上设置有凹槽，第二主电极上设置有通孔，该通孔与凹槽相连通以形成放电腔，所述放电腔正对第一主电极，触发极的一端与触发系统相连接，触发极的另一端插入于密封腔体内后穿过高分子聚合物烧蚀材料块插入于放电腔内，第一主电极与第二地刀相连接，第二主电极接地。所述触发系统包括触发控制器、脉冲电压回路及脉冲电流回路，其中，脉冲电压回路包括第一二极管、变压器、第一电容及第一晶闸管；脉冲电流回路包括第二二极管、磁开关、第二电容及第二晶闸管；第一电容的一端与第一晶闸管的阳极及第一二极管的负极相连接，第一晶闸管的阴极与变压器原边绕组的一端相连接，变压器原边绕组的另一端与第一电容的另一端及第一二极管的正极相连接；第二电容的一端与第二晶闸管的阳极及第二二极管的负极相连接，第二晶闸管的阴极及第二二极管的阳极与磁开关的一端相连接，变压器副边绕组的一端与磁开关的另一端及触发极相连接，变压器副边绕组的另一端、第二电容的另一端及第二主电极相连接。触发控制器发送给第一晶闸管的触发信号提前于发送给第二晶闸管的触发信号，以防止脉冲电压回路输出的高压触发脉冲击穿第一晶闸管。本技术具有以下有益效果：本技术所述的基于喷射等离子体触发开关的变压器中性点直流隔离装置在具体操作时，采用基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关，导通电流能力强，保护时间短，一般在微秒级，避免使用晶闸管等电力半导体器件导致的导通电流能力不足的缺点，且整个电路中无其他电感和电阻等元件，保证变压器中性点低接地阻抗，使其满足中心点接地阻抗的要求，且不存在晶闸管损坏的问题，进而使得整套装置兼顾了保护时间、导通电流能力、开关工作电压低及变压器中性点低阻抗的要求。进一步，放电腔正对第一主电极，从而使得第一主电极喷出的等离子体直接喷射到第一主电极上，直接贯穿气体间隙，实现开关微秒级极快导通。进一步，在实际操作时，可以将第一主电极与第二主电极之间的间距增大，由于喷射出的等离子体可直接贯穿间隙，工作系数可为零，较大的间距，可以有效降低自放电概率，并且可有效降低电弧烧蚀表面后局部电场畸变对开关自击穿电压的影响。进一步，本技术中第二主电极与触发极直接连接为等电位，实现待命状态下触发极无偏置电流电压，克服传统结构中触发极需预施加直流电压可能引起的误导通隐患。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术中基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关3的结构示意图；图3为本技术中触发系统的结构示意图。其中，1为控制和触发系统、2为金属性接触保护开关、3为基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关、4为第一地刀、5为第二地刀、6为电力变压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于喷射等离子体触发开关的变压器中性点直流隔离装置，其特征在于，包括控制和触发系统(1)、第一地刀(4)、第二地刀(5)、基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关(3)、金属性接触保护开关(2)、隔直电容(C)、用于检测隔直电容(C)两侧电压的电压检测器(7)以及用于检测隔直电容(C)电流的电流检测器(8)，控制和触发系统(1)包括控制系统及触发系统；电力变压器(6)与第一地刀(4)的一端及第二地刀(5)的一端相连接，第一地刀(4)的另一端接地，第二地刀(5)的另一端与基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关(3)的一端、金属性接触保护开关(2)的一端及隔直电容(C)的一端相连接，基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关(3)的另一端、金属性接触保护开关(2)的另一端及隔直电容(C)的另一端均接地；电压检测器(7)的输出端及电流检测器(8)的输出端与控制系统的输入端相连接，控制系统的输出端经触发系统与基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关(3)的控制端相连接，控制系统的输出端与金属性接触保护开关(2)的控制端相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于喷射等离子体触发开关的变压器中性点直流隔离装置，其特征在于，包括控制和触发系统(1)、第一地刀(4)、第二地刀(5)、基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关(3)、金属性接触保护开关(2)、隔直电容(C)、用于检测隔直电容(C)两侧电压的电压检测器(7)以及用于检测隔直电容(C)电流的电流检测器(8)，控制和触发系统(1)包括控制系统及触发系统；电力变压器(6)与第一地刀(4)的一端及第二地刀(5)的一端相连接，第一地刀(4)的另一端接地，第二地刀(5)的另一端与基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关(3)的一端、金属性接触保护开关(2)的一端及隔直电容(C)的一端相连接，基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关(3)的另一端、金属性接触保护开关(2)的另一端及隔直电容(C)的另一端均接地；电压检测器(7)的输出端及电流检测器(8)的输出端与控制系统的输入端相连接，控制系统的输出端经触发系统与基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关(3)的控制端相连接，控制系统的输出端与金属性接触保护开关(2)的控制端相连接。2.根据权利要求1所述的基于喷射等离子体触发开关的变压器中性点直流隔离装置，其特征在于，基于喷射等离子体触发开关的快速保护开关(3)包括密封腔体(9)、触发极(13)以及位于密封腔体(9)内的第一主电极(10)、第二主电极(11)及高分子聚合物烧蚀材料块(12)，第一主电极(10)位于密封腔体(9)的一侧，第二主电极(11)位于密封腔体(9)的另一侧，高分子聚合物烧蚀材料块(12)位于第二主电极(11)与密封腔体(9)内壁之间，高分子聚合物烧蚀材料块(12)上设置有凹槽，第二主电极(11)上设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江涛，赵政，刘书瀚，李擎宇，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61