专利名称：一种变压器中性点过电压保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及变压器保护技术领域，特别是涉及一种变压器中性点过电压保护装置。
背景技术：
电力变压器中性点过电压防护多年来一直是电网运行中的一个难题，电力变压器的中性点过电压的产生会危害变压器绝缘，例如当雷电波从线路侵入变电站到达变压器中性点时，会在变压器中性点处产生较高的雷电过电压，对变压器的中性点绝缘构成威胁， 甚至使变压器中性点绝缘损坏；当电网系统单相接地、非全相运行，尤其是党变压器励磁电感与线路对地电容产生谐振时，在变压器中性点产生工频暂态过电压，对变压器的中性点绝缘构成威胁，甚至使变压器中性点绝缘损坏。目前常用的变压器中性点过电压保护装置，采用避雷器或者放电间隙，但是，放电间隙存在放电电压随机性大、运行参数不易控制及调整的问题，避雷器存在因遭受长时间的工频续流而发生爆炸。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种变压器中性点过电压保护装置，以实现运行安全，参数易于控制、调整，技术方案如下一种变压器中性点过电压保护装置，包括避雷器、放电间隙、隔离变压器、测量单元、控制单元，以及高压脉冲产生单元，其中所述避雷器连接于变压器中性点与地之间；所述放电间隙包括设置在同一条竖直直线上的第一放电体和第二放电体，所述第一放电体与所述变压器的中性点相连，所述第二放电体接地，且该第二放电体内设置有触发电极，以及设置在所述触发电极外的绝缘极；所述测量单元与所述第二放电体相连，用于测量避雷器上工频电压的幅值，及所述工频电压的持续时间；所述控制单元的输入端与所述测量单元相连，输出端与所述高压脉冲产生单元的输入端相连，所述高压脉冲产生单元的输出端与所述隔离变压器的原边绕组相连，所述隔离变压器的副边绕组的一端与所述第二放电体的触发电极相连，另一端与所述第二放电体的绝缘极相连；当所述控制单元判断出所述测量单元测得的所述避雷器上工频电压的幅值大于电压预设值，且所述持续时间大于时间预设值时，产生触发信号，使所述高压脉冲单元产生高压脉冲，该高压脉冲经过所述隔离变压器升压后触发所述触发电极放电，诱发所述放电间隙放电。优选的，所述第二放电体包括，用于感应所述避雷器上的工频电压的感应电极。优选的，所述测量单元包括
通过柔性电缆与所述感应电极相连的电压幅值测量单元，用于根据所述感应电极上感应的所述避雷器上的工频电压，测得该工频电压的幅值；与所述感应电极相连的计时单元，用于根据所述感应电极上感应的所述避雷器上的工频电压，记录该工频电压持续的时间。优选的，所述控制单元包括判断单元和触发单元，其中判断单元，与所述电压幅值测量单元和所述计时单元相连，当判断出所述避雷器上的工频电压的幅值大于所述电压预设值，且所述持续时间大于所述时间预设值时，向所述触发单元提供控制信号；触发单元，接收到所述判断单元提供的所述控制信号后产生触发信号，提供给所述高压脉冲产生单元。优选的，所述隔离变压器的原边绕组的两端分别通过柔性电缆与所述触发电极及绝缘极相连。优选的，所述第一放电体安装在所述第二放电体的正上方，且所述第一放电体和所述第二放电体均为空心金属球，且所述第二放电体通过金属管接地。优选的，所述感应电极为中空的金属圆环，圆环壁的横截面为圆形，且所述圆环的直径为220mm，所述圆环壁的截面半径为20mm。优选的，所述感应电极包括第一感应电极和第二感应电极，所述第一感应电极和第二感应电极设置在所述第二放电体的两侧，且位于球体的水平轴线方向上。优选的，所述第一放电体和第二放电体具体为不锈钢或黄铜空心球，且所述空心球的壁厚为lmm-2mm，直径为150mm。由以上本发明实施例提供的技术方案可见，测量单元测量避雷器上工频电压的幅值及持续时间，当该工频电压的幅值超过电压预设值，且所述持续时间超过时间预设值后， 控制单元发出触发信号触发高压脉冲产生单元，产生高压脉冲，该高压脉冲经过隔离变压器升压后，诱发触发电极产生火花放电，继而诱发放电间隙放电，从而限制了避雷器上的工频电压的大小和持续时间，使得放电间隙和避雷器的保护特性准确匹配，避免了避雷器因遭受长时间的工频续流而发生爆炸的现象的发生，因此，本实施例提供的变压器中性点过电压保护装置运行安全、运行参数极易控制调节。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例一种变压器中性点过电压保护装置的结构示意图；图2为本发明实施例一种放电间隙的结构示意图；图3为本发明实施例测量单元和控制单元的结构示意图。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。参见图1和图2，图1示出了本发明实施例一种变压器中性点过电压保护装置的结构示意图，图2示出了放电间隙的结构示意图。该变压器中性点过电压保护装置主要包括避雷器1、放电间隙2、隔离变压器3、 测量单元4、控制单元5、高压脉冲产生单元6，其中避雷器1的一端与变压器的中性点相连，另一端可以通过接地装置7接地；放电间隙2包括第一放电体21和第二放电体22，第一放电体21与变压器的中性点相连，第二放电体22接地，且第一放电体21设置在所述第二放电体22的正上方。第二放电体22内设置有触发电极23，以及设置在触发电极23外的绝缘极M。具体的，第一放电体21和第二放电体22可以为金属空心球，且所述第二放电体通过金属管9接地。优选的，第一放电体21和第二放电体22可以通过不锈钢或黄铜实现，空心球的壁厚为lmm-2mm，直径为150mm。测量单元4与第二放电体22相连，用于测量避雷器1上的工频电压的幅值及持续时间。控制单元5，与测量单元相连，用于判断测得的避雷器1上的工频电压的幅值及持续时间，是否超过电压预设值和时间预设值，如果是，则输出触发信号。高压脉冲产生单元6与控制单元5相连，用于根据控制单元5提供的触发信号产生并输出高压脉冲。隔离变压器3的原边绕组与高压脉冲产生单元6的输出端相连，副边绕组的一端与触发电极23相连，另一端与绝缘极M相连。具体的，隔离变压器的副边绕组的两端均通过柔性电缆分别与触发电极23、绝缘极M相连，避免放电间隙2放电时，过电压对控制单元5造成反击。所述隔离变压器3，用于将高压脉冲产生单元6产生的高压脉冲进行升压，而且， 隔离变压器3可以达到IOOkV的冲击绝缘水平，可以隔离工频过电压对工作在低压侧的测量单元4、控制单元5及高压脉冲产生单元6的冲击，从而保证了工作在低压侧的各单元安全运行。优选的，隔离变压器3、测量单元4、控制单元5及高压脉冲产生单元6可以安装在控制柜中，且该控制柜的柜体通过接地装置7接地，所述第二放电体22通过金属管固定在该控制柜上。下面详细说明该变压器中性点过电压保护装置的工作过程电网中发生过电压使变压器的中性点过电压超过避雷器1的放电电压时，避雷器工作，即变压器的中性点过电压经过避雷器对地进行放电。对变压器中性点进行保护，此时，测量单元4测量避雷器1上的工频过电压的幅值及持续时间，提供给控制单元5 ；当控制单元5判断出避雷器上的工频过电压的幅值大于电压预设值，且持续时间大于时间预设值时，产生触发信号提供给高压脉冲产生单元6，使高压脉冲产生单元6产生高压脉冲，输送至隔离变压器的原边绕做；高压脉冲经过隔离变压升压后输送至触发电极23，从而使触发电极23产生火花放电，继而诱发放电间隙2放电，即第一放电体21与第二放电体之间进行放电，从而限制了避雷器上的工频电压大小和持续时间，使放电间隙和避雷器的保护特性准确匹配。优选的，参见图1，上述实施例提供的变压器中性点过电压保护装置中的第二放电体22包括感应电极25，用于感应所述避雷器1上的工频电压。所述感应电极25为中空的金属圆环，其中圆环壁的截面为圆形，圆环壁的直径为 20mm，金属圆环的直径为220mm。感应电极25包括第一感应电极沈和第二感应电极27，且第一感应电极沈和第二感应电极27设置在第二放电体22的两侧，且位于第二放电体22球体的水平轴线方向上， 第一感应电极沈和第二感应电极27的轴线平行且与所述第二放电体的水平轴线垂直，且处于同一水平面上；具体的，测量单元4可以通过柔性电缆8与第一感应电极沈相连。参见图3，示出了测量单元及控制单元的结构示意图，所述测量单元包括电压幅值测量单元41和计时单元42，其中电压幅值测量单元41，用于根据所述感应电极上感应的所述避雷器上的工频电压，测得该工频电压的幅值，具体的，电压幅值测量单元可以通过电压互感器实现。计时单元42，用于根据所述感应电极上感应的所述避雷器上的工频电压，记录该工频电压持续的时间，计时单元可以通过计时器实现。所述控制单元包括判断单元51和触发单元52，其中判断单元51，与电压幅值测量单元41及计时单元42相连，用于判断避雷器1中的工频电压是否超过电压预设值，以及避雷器1中的工频电压的持续时间是否超过时间预设值，如果是，则输出控制信号至触发单元52 ；否则，不输出控制信号。具体的该判断单元可以通过逻辑电路实现。触发单元52，与所述判断单元51相连，用于根据接收到的控制信号产生触发信号提供给高压脉冲产生单元。具体的，该触发单元可以通过触发器实现。以上所述仅是本发明的具体实施方式
，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种变压器中性点过电压保护装置，其特征在于，包括避雷器、放电间隙、隔离变压器、测量单元、控制单元，以及高压脉冲产生单元，其中所述避雷器连接于变压器中性点与地之间；所述放电间隙包括设置在同一条竖直直线上的第一放电体和第二放电体，所述第一放电体与所述变压器的中性点相连，所述第二放电体接地，且该第二放电体内设置有触发电极，以及设置在所述触发电极外的绝缘极；所述测量单元与所述第二放电体相连，用于测量避雷器上工频电压的幅值，及所述工频电压的持续时间；所述控制单元的输入端与所述测量单元相连，输出端与所述高压脉冲产生单元的输入端相连，所述高压脉冲产生单元的输出端与所述隔离变压器的原边绕组相连，所述隔离变压器的副边绕组的一端与所述第二放电体的触发电极相连，另一端与所述第二放电体的绝缘极相连；当所述控制单元判断出所述测量单元测得的所述避雷器上工频电压的幅值大于电压预设值，且所述持续时间大于时间预设值时，产生触发信号，使所述高压脉冲单元产生高压脉冲，该高压脉冲经过所述隔离变压器升压后触发所述触发电极放电，诱发所述放电间隙放电。
2.根据权利要求1所述的变压器中性点过电压保护装置，其特征在于，所述第二放电体包括，用于感应所述避雷器上的工频电压的感应电极。
3.根据权利要求2所述的变压器中性点过电压保护装置，其特征在于，所述测量单元包括通过柔性电缆与所述感应电极相连的电压幅值测量单元，用于根据所述感应电极上感应的所述避雷器上的工频电压，测得该工频电压的幅值；与所述感应电极相连的计时单元，用于根据所述感应电极上感应的所述避雷器上的工频电压，记录该工频电压持续的时间。
4.根据权利要求3所述的变压器中性点过电压保护装置，其特征在于，所述控制单元包括判断单元和触发单元，其中判断单元，与所述电压幅值测量单元和所述计时单元相连，当判断出所述避雷器上的工频电压的幅值大于所述电压预设值，且所述持续时间大于所述时间预设值时，向所述触发单元提供控制信号；触发单元，接收到所述判断单元提供的所述控制信号后产生触发信号，提供给所述高压脉冲产生单元。
5.根据权利要求4所述的变压器中性点过电压保护装置，其特征在于所述隔离变压器的原边绕组的两端分别通过柔性电缆与所述触发电极及绝缘极相连。
6.根据权利要求5所述的变压器中性点过电压保护装置，其特征在于，所述第一放电体安装在所述第二放电体的正上方，且所述第一放电体和所述第二放电体均为空心金属球，且所述第二放电体通过金属管接地。
7.根据权利要求6所述的变压器中性点过电压保护装置，其特征在于，所述感应电极为中空的金属圆环，圆环壁的横截面为圆形，且所述圆环的直径为220mm，所述圆环壁的截面半径为20mm。
8.根据权利要求7所述的变压器中性点过电压保护装置，其特征在于所述感应电极包括第一感应电极和第二感应电极，所述第一感应电极和第二感应电极设置在所述第二放电体的两侧，且位于球体的水平轴线方向上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的变压器中性点过电压保护装置，其特征在于，所述第一放电体和第二放电体具体为不锈钢或黄铜空心球，且所述空心球的壁厚为lmm-2mm，直径为150mm。
全文摘要
本发明公开了一种变压器中性点过电压保护装置，包括避雷器、放电间隙、隔离变压器、测量单元、控制单元，以及高压脉冲产生单元，测量单元测量出避雷器上工频电压的幅值及持续时间，当该工频电压的幅值超过电压预设值，且所述持续时间超过时间预设值后，控制单元发出触发信号触发高压脉冲产生单元，产生高压脉冲，该高压脉冲经过隔离变压器升压后，诱发触发电极产生火花放电，继而诱发放电间隙放电，从而限制了避雷器上的工频电压的大小和持续时间，使得放电间隙和避雷器的保护特性准确匹配，避免了避雷器因遭受长时间的工频续流而发生爆炸的现象的发生，因此，本实施例提供的变压器中性点过电压保护装置运行安全、运行参数极易控制调节。
文档编号H02H7/04GK102185279SQ20111013059
公开日2011年9月14日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者印华, 吴高林, 崔婷, 李勇, 李洪杰, 杨雁, 郭洁 申请人:重庆电力科学试验研究院