[發明專利]一種110kV變壓器中性點水流保護間隙與避雷器并聯保護系統

在審

• 申請號: 201610000343.7
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105610127A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 李博江;王華云;鄭蜀江;安義;潘建兵;蔡木良;劉蓓;周龍武
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02H7/04
• 分類號: H02H7/04;H02H9/06;H02H9/08
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

技術領域

本發明涉及一種110kV變壓器中性點水流保護間隙與避雷器并聯保護系統，屬電 力系統過電壓保護技術領域。

背景技術

在110kV系統中，為了限制單相接地短路電流，防止通訊干擾以及滿足繼電保護整 定的需要，通常采取部分變壓器中性點不接地運行。前人多年的理論研究和現場運行經驗 表明：當110kV系統發生雷電過電壓、單相接地短路和非全相運行時，110kV變壓器不接地中 性點可能會產生較嚴重的過電壓。再加上目前110kV變壓器中性點多采用分級絕緣，絕緣水 平相對比較薄弱，所以對于110kV變壓器中性點過電壓保護的研究是很有必要的。

目前普遍采用單一空氣間隙保護、單一避雷器保護、空氣間隙和避雷器并聯保護 這3種傳統保護方式來保護110kV變壓器中性點絕緣。單一空氣間隙保護方式的缺點主要在 于空氣間隙容易因分散性大且間隙距離較難控制而誤動或拒動。單一避雷器保護方式的缺 點主要在于避雷器在較高工頻過電壓下因通流量有限而容易發生損壞或爆炸。空氣間隙和 避雷器并聯傳統保護方式是目前最普遍的，但也存在很多的不足，主要有以下幾個缺點：

（1）空氣間隙的放電分散性大，特別是沖擊放電電壓的分散性非常大，間隙保護很容易 誤動或拒動。由于在變電站建造時，空氣間隙的棒電極通常由人工焊接，間隙距離的誤差較 大，以及同心度較差，并且間隙在電弧作用后，電極可能會燒蝕，引起間隙距離的變化，這些 都會較大程度地影響間隙放電電壓。溫度、濕度、氣壓等氣象條件也會影響空氣間隙的放電 電壓。現有些空氣間隙采用羊角型并且固定于復合絕緣子上，其突出優點在于耐電弧燒蝕 性能有較大改進，但就其自身的放電電壓和分散性來說，其特性和棒間隙差不多。

（2）在雷電過電壓或者其他較高的暫態過電壓下，空氣間隙經常在較高的暫態電 壓下被擊穿，造成繼電保護的誤動。如果增大空氣間隙距離，雖然可以減小空氣間隙在暫態 電壓下誤動的概率，但又可能導致間隙在系統發生單相接地短路且失地或非全相運行時拒 動，無法保護中性點絕緣和避雷器。

（3）避雷器的電氣性能、空氣間隙的放電特性以及中性點分級絕緣水平之間的配 合較困難。

因此，為克服傳統保護方式的缺點，需要研究一種新型保護方式來保護變壓器中 性點絕緣和避雷器。

發明內容

本發明的目的是，針對單一空氣間隙保護、單一避雷器保護、空氣間隙和避雷器并 聯保護這3種傳統保護方式的不足，本發明提出一種110kV變壓器中性點水流保護間隙與避 雷器并聯保護系統。

實現本發明的技術方案是，一種110kV變壓器中性點水流保護間隙與避雷器并聯 保護系統通過水流保護間隙和避雷器并聯來實現過電壓保護；當系統發生單相接地短路且 失地或非全相運行時，水流保護間隙只在工頻穩態電壓下動作；在雷電過電壓下，避雷器動 作泄放雷電流，水流保護間隙不會形成，更不會動作；在其他故障情況下，水流保護間隙不 會形成，間隙不會動作，避雷器在較高暫態過電壓下動作，以限制暫態過電壓防止間隙誤 動；所述水流保護間隙距離為170~210mm。

一種110kV變壓器中性點水流保護間隙與避雷器并聯保護系統包括空心低壓電 極、實心高壓電極、避雷器、微電流檢測調理元件、電磁閥、電壓繼電器和220伏交流電源。空 心低壓電極與實心高壓電極均為圓柱形，位于同一軸線上，兩電極的頭部之間相隔一段保 護間隙；實心高壓電極的尾部與避雷器一端共同連接變壓器中性點；空心低壓電極的尾部 連接塑料水管，水管連接電磁閥，電磁閥連接自來水龍頭；電磁閥和220V交流電源組成串聯 回路，該串聯回路的通斷由電壓繼電器控制；避雷器另一端通過微電流檢測調理元件接地； 微電流檢測調理元件連接電壓繼電器；電壓繼電器通過控制電磁閥來控制進入空心低壓電 極的水量。

本發明系統發生雷電過電壓時，水流不會噴出，2個電極之間仍然為空氣介質， 170mm空氣間隙的雷電沖擊放電電壓為180kV；由于避雷器的限壓作用，中性點暫態過電壓 幅值不會大于140kV，故空氣間隙不會在暫態過電壓下擊穿，有效克服了傳統保護方式中間 隙經常在暫態電壓下擊穿的缺點。