用于限制弧光接地过电压的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010147413.8 (22)申请日 2020.03.05 (71)申请人 西安神电电器有限公司 地址 710119 陕西省西安市高新区新型工 业园发展大道23号 申请人 西安神电 （泾阳） 电器有限公司 (72)发明人 叶德平贾东旭马向荣 (74)专利代理机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 61211 代理人 唐沛 (51)Int.Cl. H02H 9/08(2006.01) (54)发明名称 一种用于限制弧光接地过电压的方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于限制弧。

2、光接地过电 压的方法， 解决了系统频繁跳闸的问题， 给电力 系统设计选型提供有效的参考， 提升了电力系统 的安全性和可靠性。 该方法是在变压器中性点和 地之间设置中性点避雷器； 中性点避雷器包括第 一非线性电阻元件、 第二非线性电阻元件以及放 电间隙； 第一非线性电阻元件与第二非线性电阻 元件串联， 放电间隙与第二非线性电阻元件并 联。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 111313394 A 2020.06.19 CN 111313394 A 1.一种用于限制弧光接地过电压的方法， 其特征在于： 在变压器中性点和地之间设置 中性点避雷器； 所述中性点避雷器包括第一非线性电阻元件、 。

3、第二非线性电阻元件以及放电间隙； 第 一非线性电阻元件与第二非线性电阻元件串联， 放电间隙与第二非线性电阻元件并联。 2.根据权利要求1所述的用于限制弧光接地过电压的方法， 其特征在于： 所述中性点避 雷器的技术参数具体为： A、 中性点电压Uo， 满足以下条件： Uo1.2U(1.151.2)U1acref (1)； 式中： Uo为中性点电压； U为相电压最大值； U1acref为第一非线性电阻元件交流1mA参考电压； B、 根据式(1)则确认第一非线性电阻元件的参考电压满足以下条件： U1acrefU； C、 避雷器整机的参考电压Uacref满足以下关系式： Uacref1.25Uo1.2。

4、51.2U1.5U； D、 第二非线性电阻元件的参考电压满足以下关系式： U2acrefUacref-U1acref0.5U； E、 并联间隙的放电电压Uf为(0.30.5)U或(0.20.33)Uacref。 3.根据权利要求1或2所述的用于限制弧光接地过电压的方法， 其特征在于： 所述中性 点避雷器的雷电残压等于第一非线性电阻元件的残压， 其1.5kA残压满足以下关系： Ures1.42U1acref1.98U1acref。 4.根据权利要求3所述的用于限制弧光接地过电压的方法， 其特征在于： 所述中性点避 雷器2mS方波通流容量为6000A， 其短时大电流通流容量为100kA。 5.根据。

5、权利要求1所述的用于限制弧光接地过电压的方法， 其特征在于： 第一非线性电 阻元件由至少一个电阻片组成； 第二非线性电阻元件由至少一个电阻片组成。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111313394 A 2 一种用于限制弧光接地过电压的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种电路结构， 具体涉及一种用于限制弧光接地过电压的方法。 背景技术 0002 在中性点不接地系统或中性点经消弧线圈接地系统中， 当系统发生单相接地故障 时， 由于线路长及容性电流增加， 许多临时性的单相接地故障不能自动灭弧。 另一方面， 由 于接地电流不是很大， 难以产生稳定的电弧， 于是形成了电弧不断熄灭、 重燃的不稳定。

6、状 态， 使得健全相、 故障相及中性点产生间歇性弧光接地过电压。 0003 目前限制弧光接地过电压的主要方法为谐振接地和电阻接地等。 谐振接地条件下 弧光接地过电压可达3.2p.u.， 对系统中的弱绝缘仍然构成较大的危害。 电阻接地可以使弧 光接地过电压限制为2.5p.u.， 但是， 由于接地电流较大， 系统频繁跳闸， 极大地影响了系统 的可靠供电。 发明内容 0004 为了解决背景技术中现有方法的不足， 降低弧光接地过电压幅值， 减小接地电流， 避免系统的频繁跳闸， 本发明提供了一种用于限制弧光接地过电压的方法。 0005 本发明解决上述问题的技术方案如下： 0006 本发明提供了一种用于限。

7、制弧光接地过电压的方法， 在变压器中性点和地之间设 置中性点避雷器； 所述中性点避雷器包括第一非线性电阻元件、 第二非线性电阻元件以及 放电间隙； 第一非线性电阻元件与第二非线性电阻元件串联， 放电间隙与第二非线性电阻 元件并联。 0007 进一步地， 上述中性点避雷器的技术参数具体为： 0008 A、 变压器中性点电压Uo， 满足以下条件： 0009 Uo1.2U(1.151.2)U1acref (1) 0010 式中： 0011 Uo为中性点电压 0012 U为相电压最大值 0013 U1acref为第一非线性电阻元件交流1mA参考电压； 0014 B、 根据式(1)则确认第一非线性电阻元。

8、件的参考电压满足以下条件： 0015 U1acrefU； 0016 C、 避雷器整机的参考电压Uacref满足以下关系式： 0017 Uacref1.25Uo1.251.2U1.5U； 0018 D、 第二非线性电阻元件的参考电压满足以下关系式： 0019 U2acrefUacref-U1acref0.5U； 0020 E、 并联间隙的放电电压Uf为(0.30.5)U或(0.20.33)Uacref。 0021 进一步地， 上述中性点避雷器的雷电残压等于第一非线性电阻元件的残压， 其 说明书 1/3 页 3 CN 111313394 A 3 1.5kA残压满足以下关系： 0022 Ures1.。

9、42U1acref1.98U1acref。 0023 进一步地， 上述中性点避雷器2mS方波通流容量为6000A， 其短时大电流通流容量 为100kA。 0024 进一步地， 上述第一非线性电阻元件由至少一个电阻片组成； 第二非线性电阻元 件由至少一个电阻片组成。 0025 本发明的有益效果是： 0026 根据本发明可以有效限制弧光接地状态下的中性点过电压和相地过电压， 通过避 雷器建立了用于限制弧光接地过电压的方法， 并通过确定电路结构和避雷器的技术参数 值， 可以避免接地电流大， 导致系统频繁跳闸的问题， 给电力系统设计选型提供有效的参 考， 提升了电力系统的安全性和可靠性。 附图说明 0。

10、027 图1为并联间隙结构避雷器的电气原理图。 0028 图2为变压器中性点接入避雷器且A相接地时的接线图。 0029 图3为图2的等效电气原理图。 具体实施方式 0030 下面根据附图对本发明进行详细的说明。 0031 本发明提供了一种用于限制弧光接地过电压的方法， 即在变压器中性点与地之间 接入带有并联间隙的避雷器， 采用的避雷器包括第一非线性电阻元件、 第二非线性电阻元 件以及放电间隙， 第一非线性电阻元件与第二非线性电阻元件串联， 放电间隙与第二非线 性电阻元件并联， 第一非线性电阻元件在弧光接地状态下应由并联间隙予以短接， 该中性 点避雷器的原理结构如图1所示， 合理的确定中性点避雷。

11、器各项技术参数， 通过限制中性点 电压达到限制弧光接地过电压的目的。 0032 理论研究和大量试验证明， 弧光接地状态下， 最大相电压为1.5倍中性点电压， 熄 弧后变压器中性点电压最大为1.2U。 中性点接入避雷器后， 可以限制中性点电压不超过 1.2U， 相地过电压可以限制为不超过1.8U或2.55p.u.。 在中性点接入避雷器， 具体接线 图参见图2， 通过限制中性点电压就可以有效限制弧光接地状态下的相电压。 0033 单相接地状态下， 避雷器接入变压器中性点的等效电路如图3所示。 0034 变压器中性点电压Uo等于 0035 0036 当变压器阻抗r远小于避雷器电阻R时， 相电压U不大。

12、于1.5倍的中性点电压Uo。 0037 在弧光接地状态下， 避雷器电阻应不小于1000， 因弧光接地故障电流通常仅为 数十安培， 故此时避雷器的端电压应约为(1.151.25)倍实际接入部分的参考电压。 弧光 接地状态下， 实际接入中性点的仅为第一非线性电阻元件， 而第二非线性电阻元件被与其 并联的间隙短接， 故有： 说明书 2/3 页 4 CN 111313394 A 4 0038 Uo1.2U(1.151.25)U1acref 0039 为了确保避雷器在弧光接地状态下的可靠性， 其避雷器整机参考电压Uacref应不 小于1.25倍中性点电压， 即 0040 Uacref1.25Uo1.25。

13、1.2U1.5U 0041 由上述可知， 用于限制弧光接地过电压的中性点避雷器整机的参考电压Uacref (约等于1.5U)大于实际接入部分的参考电压U1acref(约等于1.0U)。 0042 该电路结构及中性点避雷器的技术参数需满足： 0043 A、 变压器中性点电压Uo， 满足以下条件： 0044 Uo1.2U(1.151.2)U1acref (1) 0045 式中： 0046 Uo为中性点电压 0047 U为相电压最大值 0048 U1acref为第一非线性电阻元件直流1mA参考电压； 0049 B、 根据式(1)则确认第一非线性电阻元件的参考电压满足以下条件： U1acrefU ； 。

14、0050 C、 第二非线性电阻元件与第一非线性电阻元件串联后的参考电压， 亦即避雷器整 机的参考电压Uacref， 取值等于1.25倍Uo， 则避雷器整机的参考电压Uacref满足以下关系 式： 0051 Uacref1.25Uo1.251.2U1.5U(2)； 0052 D、 避雷器整机的参考电压等于第二非线性电阻元件与第一非线性电阻元件参考 电压之和， 即UacrefU1acref+U2acref(3) 0053 依据式(2)和式(3)可确定第二非线性电阻元件的参考电压满足以下关系式： 0054 U2acrefUacref-U1acref0.5U； 0055 E、 并联间隙的电压与第二非线。

15、性电阻元件的电压相同， 其在弧光接地工况下放 电， 因此， 可确定并联间隙的放电电压Uf为： 0056 Uf(0.5/1.5)Uo(0.5/1.5)1.2U0.4U0.27Uacref 0057 由于并联间隙的放电具有一定分散性， 其实际的放电电压可取(0.30.5)U或 (0.20.33)Uacref； 0058 F、 由于中性点避雷器在该电路结构中也可以限制变压器中性点雷电过电压， 其雷 电残压等于第一非线性电阻元件的残压， 其1.5kA残压为： Ures1.42U1acref 1.98U1acref。 0059 对于全绝缘型变压器， 10kV和35kV变压器中性点基本绝缘水平分别为75k。

16、V和 200kV， 对应的避雷器的残压应分别不大于45kV和134kV。 由于并联间隙的作用， 依据避雷器 的伏安特性曲线， 10kV和35kV中性点避雷器的残压应分别不大于20kV和66kV， 对中性点的 绝缘可以起到非常好的保护作用； 0060 G、 弧光接地过电压通常持续时间较长， 且呈多次间歇性熄弧-燃弧状态， 这使得中 性点避雷器频繁动作， 故其吸收弧光接地过电压的能量较大。 因此， 上述中性点避雷器应有 较高的能量吸收能力， 其2mS方波通流容量可取6000A， 其短时大电流通流容量可取100kA。 说明书 3/3 页 5 CN 111313394 A 5 图1 图2 说明书附图 1/2 页 6 CN 111313394 A 6 图3 说明书附图 2/2 页 7 CN 111313394 A 7 。