一种110kV变压器中性点水流保护间隙与避雷器并联保护系统技术方案

一种110kV变压器中性点水流保护间隙与避雷器并联保护系统，包括空心低压电极（1）、实心高压电极（2）、避雷器（4）、微电流检测调理元件（5）、电磁阀（8）、电压继电器（6）和220伏交流电源（10）。系统通过水流保护间隙和避雷器并联的控制来实现过电压保护；当系统发生单相接地短路且失地或非全相运行时，水流保护间隙只在工频稳态电压下动作；在雷电过电压下，避雷器泄放雷电流，水流保护间隙不会形成；在其他故障情况下，水流保护间隙不会形成，避雷器在较高暂态过电压下动作，以限制暂态过电压防止间隙误动。本发明专利技术克服了传统保护方式中避雷器和间隙配合困难、保护间隙在有害的工频过电压下拒动、保护间隙在较高暂态过电压下误动的缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种110kV变压器中性点水流保护间隙与避雷器并联保护系统，属电力系统过电压保护

技术介绍
在110kV系统中，为了限制单相接地短路电流，防止通讯干扰以及满足继电保护整定的需要，通常采取部分变压器中性点不接地运行。前人多年的理论研究和现场运行经验表明：当110kV系统发生雷电过电压、单相接地短路和非全相运行时，110kV变压器不接地中性点可能会产生较严重的过电压。再加上目前110kV变压器中性点多采用分级绝缘，绝缘水平相对比较薄弱，所以对于110kV变压器中性点过电压保护的研究是很有必要的。目前普遍采用单一空气间隙保护、单一避雷器保护、空气间隙和避雷器并联保护这3种传统保护方式来保护110kV变压器中性点绝缘。单一空气间隙保护方式的缺点主要在于空气间隙容易因分散性大且间隙距离较难控制而误动或拒动。单一避雷器保护方式的缺点主要在于避雷器在较高工频过电压下因通流量有限而容易发生损坏或爆炸。空气间隙和避雷器并联传统保护方式是目前最普遍的，但也存在很多的不足，主要有以下几个缺点：（1）空气间隙的放电分散性大，特别是冲击放电电压的分散性非常大，间隙保护很容易误动或拒动。由于在变电站建造时，空气间隙的棒电极通常由人工焊接，间隙距离的误差较大，以及同心度较差，并且间隙在电弧作用后，电极可能会烧蚀，引起间隙距离的变化，这些都会较大程度地影响间隙放电电压。温度、湿度、气压等气象条件也会影响空气间隙的放电电压。现有些空气间隙采用羊角型并且固定于复合绝缘子上，其突出优点在于耐电弧烧蚀性能有较大改进，但就其自身的放电电压和分散性来说，其特性和棒间隙差不多。（2）在雷电过电压或者其他较高的暂态过电压下，空气间隙经常在较高的暂态电压下被击穿，造成继电保护的误动。如果增大空气间隙距离，虽然可以减小空气间隙在暂态电压下误动的概率，但又可能导致间隙在系统发生单相接地短路且失地或非全相运行时拒动，无法保护中性点绝缘和避雷器。（3）避雷器的电气性能、空气间隙的放电特性以及中性点分级绝缘水平之间的配合较困难。因此，为克服传统保护方式的缺点，需要研究一种新型保护方式来保护变压器中性点绝缘和避雷器。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对单一空气间隙保护、单一避雷器保护、空气间隙和避雷器并联保护这3种传统保护方式的不足，本专利技术提出一种110kV变压器中性点水流保护间隙与避雷器并联保护系统。实现本专利技术的技术方案是，一种110kV变压器中性点水流保护间隙与避雷器并联保护系统通过水流保护间隙和避雷器并联来实现过电压保护；当系统发生单相接地短路且失地或非全相运行时，水流保护间隙只在工频稳态电压下动作；在雷电过电压下，避雷器动作泄放雷电流，水流保护间隙不会形成，更不会动作；在其他故障情况下，水流保护间隙不会形成，间隙不会动作，避雷器在较高暂态过电压下动作，以限制暂态过电压防止间隙误动；所述水流保护间隙距离为170~210mm。一种110kV变压器中性点水流保护间隙与避雷器并联保护系统包括空心低压电极、实心高压电极、避雷器、微电流检测调理元件、电磁阀、电压继电器和220伏交流电源。空心低压电极与实心高压电极均为圆柱形，位于同一轴线上，两电极的头部之间相隔一段保护间隙；实心高压电极的尾部与避雷器一端共同连接变压器中性点；空心低压电极的尾部连接塑料水管，水管连接电磁阀，电磁阀连接自来水龙头；电磁阀和220V交流电源组成串联回路，该串联回路的通断由电压继电器控制；避雷器另一端通过微电流检测调理元件接地；微电流检测调理元件连接电压继电器；电压继电器通过控制电磁阀来控制进入空心低压电极的水量。本专利技术系统发生雷电过电压时，水流不会喷出，2个电极之间仍然为空气介质，170mm空气间隙的雷电冲击放电电压为180kV；由于避雷器的限压作用，中性点暂态过电压幅值不会大于140kV，故空气间隙不会在暂态过电压下击穿，有效克服了传统保护方式中间隙经常在暂态电压下击穿的缺点。本专利技术系统发生非全相运行故障或者单相接地短路且失地时，避雷器交流全电流超过3mA，水流可立即喷出形成水流保护间隙，水流保护间隙立即被击穿，保护变压器中性点绝缘和避雷器；有效克服了传统保护方式中空气间隙经常在有害过高工频过电压下拒动的缺点；又因所述水流间隙距离比传统方式的间隙距离长（本专利技术保护方式的水流保护间隙距离为170~210mm），所以相比于传统保护方式，该新型保护方式的电弧更容易熄灭。本专利技术保护间隙在任何暂态电压下不会在避雷器残压下动作。本专利技术的工作原理是，在系统发生单相接地短路且失地或者非全相运行故障时，避雷器电流经过微电流检测调理元件，从而驱动电压继电器动作，这时电磁阀动作使水流从低压电极喷出，水流保护间隙即形成且立即被击穿（即水流保护间隙动作），从而保护变压器中性点绝缘和避雷器；在雷电过电压下，由避雷器动作泄放雷电流，水流不会喷出，不会形成水流保护间隙，间隙不会动作；在其他故障情况下，水流不会喷出，间隙不会动作（如果暂态电压较高，避雷器动作以限制暂态过电压）。本专利技术的有益效果在于，本专利技术保护系统采用的水流保护间隙为170~210mm，动作时间＜1s，系统工作可靠，可以很好地克服传统保护方式的不足。水流保护间隙与避雷器并联保护系统中避雷器和间隙的配合易于实现，有效克服了传统保护方式中避雷器和间隙配合困难的缺点。本专利技术通过水流保护间隙和避雷器并联来实现过电压保护，水流保护间隙的放电电压明显低于同等距离的空气间隙放电电压，且分散性也低于空气间隙。当系统发生单相接地故障且失地或非全相运行时，避雷器电流将达到3mA或更高，水流可立即喷出形成水流保护间隙，水流保护间隙立即被击穿，保护变压器中性点绝缘和避雷器，有效克服了传统保护方式中空气间隙经常在有害过高工频过电压下拒动的缺点。又因为该新型保护方式的间隙距离比传统方式的间隙距离长，所以相比于传统保护方式，该新型保护方式的电弧更容易熄灭。在雷电过电压下，流过避雷器的雷电流幅值不大于1.5kA，微电流检测调理元件完全可以承受住雷电流，故本专利技术系统可靠安全。当110kV系统发生单相接地且失地时，变压器中性点工频稳态过电压将达到63.5~73kV，本专利技术保护系统动作，水流保护间隙形成。因为水流保护间隙的分散性非常低，故水流保护间隙只要一形成将立即击穿。当发生非全相运行时，中性点工频稳态过电压达到63.5~73kV或更高，该新型控制系统的工作流程和发生单相接地且失地时一样。这有效克服了传统保护方式中空气间隙经常在有害过高的工频过电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种110kV变压器中性点水流保护间隙与避雷器并联保护系统，其特征在于，所述系统通过水流保护间隙和避雷器并联的控制来实现过电压保护；当系统发生单相接地短路且失地或非全相运行时，水流保护间隙只在工频稳态电压下动作；在雷电过电压下，避雷器动作泄放雷电流，水流保护间隙不会形成，更不会动作；在其他故障情况下，水流保护间隙不会形成，间隙不会动作，避雷器在较高暂态过电压下动作，以限制暂态过电压防止间隙误动；所述水流保护间隙距离为170~210mm。

【技术特征摘要】
1.一种110kV变压器中性点水流保护间隙与避雷器并联保护系统，其特征在于，所述系
统通过水流保护间隙和避雷器并联的控制来实现过电压保护；当系统发生单相接地短路且
失地或非全相运行时，水流保护间隙只在工频稳态电压下动作；在雷电过电压下，避雷器动
作泄放雷电流，水流保护间隙不会形成，更不会动作；在其他故障情况下，水流保护间隙不
会形成，间隙不会动作，避雷器在较高暂态过电压下动作，以限制暂态过电压防止间隙误
动；所述水流保护间隙距离为170~210mm。
2.根据权利要求１所述一种110kV变压器中性点水流保护间隙与避雷器并联保护系统，
其特征在于，所述系统包括空心低压电极、实心高压电极、避雷器、微电流检测调理元件、电
磁阀、电压继电器和220伏交流电源；所述空心低压电极与实心高压电极均为圆柱形，位于
同一轴线上，两电极的头部之间相隔一段保护间隙；实心高压电极的尾部与避雷器一端共
同连接变压器中性点；空心低压电极的尾部连接塑料水管，水管连接电磁阀，电磁阀连接自
来水龙头；电磁阀和220V交流电源组成串联回路，该串联回路的通断由电压继电器控制；避
雷器另一端通过微电流检测调理元件接地；微电流检测调理元件连接电压继电器；电压继
电器通过控制电磁阀来控制进入空心低压电极的水量。
3.根据权利要求１所述一种11...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博江，王华云，郑蜀江，安义，潘建兵，蔡木良，刘蓓，周龙武，
申请(专利权)人：国网江西省电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江西;36