本實用新型專利技術涉及500kV及以上高電壓變壓器中性點對地電流限制裝置，提供一高電壓電網變壓器中性點，所述高電壓變壓器中性點設置有小型空芯電抗器，用以降低通過中性點注入接地網的高頻率諧振電流。本實用新型專利技術中提出增設小型空芯電抗器，可通過較小的投資緩解電網的高頻率諧振和電磁波輻射問題，在降低高頻率諧振電流同時、可有效降低變壓器的發熱損耗，提高變壓器運行可靠性和使用壽命。
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于電力領域，具體涉及一種500kV及以上高電壓變壓器中性點對地電流限制裝置。
技術介紹
早期國內電力系統IlOkV及以上電壓等級的變壓器中性點均采用直接接地。從2005年起，為了降低開關設備造價、降低短路電流，有關專家和領導提出500kV系統的變壓器中性點可采用經鐵芯小電抗接地方式；110kV和220kV系統的變壓器中性點經校核驗算后，運行時可以采用不直接接地方式；但是必須增設變壓器中性點過電壓保護(即放電間隙)。目前，電網中500kV系統的部分變壓器中性點串聯鐵芯油浸式小電抗器接地，其余500kV變壓器中性點直接接地。在《特高壓電網》中已列出500kV變電站內的電磁場密度分布數據，帶電設備和線路產生電磁場的對地電流分布密度達到3A?10A/m2，已經嚴重地超過了職業人員的身體耐受能力。主要原因是大量的電氣設備的主回路均存在接地點構成了暢通無阻的對地電流通道，變壓器中性點接地是最大的對地電流通道。表面上看中性點連接的A、B、C三相鐵芯線圈自身均存在很大阻抗，且其中的電抗值與頻率成正比；似乎具有良好的阻擋高頻率電流的能力，不會發生高頻率諧振。但實際上每一相線圈中的匝間距離較小，相鄰繞線之間存在電容效應；若頻率升高、容抗值大幅度下降，會形成高頻率電流通道。還有變壓器鐵心材料的磁導率隨頻率升高而大幅度下降，高頻條件下電抗值很小；此時線圈圍繞鐵芯的主回路相當于發熱電阻，高頻電流仍然可以少量通過。此外，正常條件下變壓器一次線圈和二次線圈之間的感應關系仍部分存在，還有線圈與鐵心之間或鋼鐵構架間也存在一定的電容效應。但最主要的高頻電流通道是在每一相線圈匝間穿透之后流入中性點的接地點所構成回路。已經開通的移動通訊4G的信號頻率在1.8 — 2.5GHz，且通訊信號在頻段內為連續頻譜分布；而日常家庭使用的微波爐工作頻率是2.455 GHz，因此電網中局部區域的微波爐效應不可避免。不僅變電站內電氣設備自身的安全運行存在極大隱患，而且運行電氣設備產生的電磁場對運行、檢修人員身體健康所受危害日益嚴重。500kV系統的變壓器中性點采用經鐵芯小電抗接地可有效降低短路電流，但是降低高頻率對地電流的效果不太明顯。其原因同樣是這種串聯鐵芯油浸式小電抗器線圈中的匝間距離較小，相鄰繞線之間存在電容效應；而且電抗器鐵心材料的磁導率隨頻率升高而大幅度下降，在IMHz及以上高頻條件下幾乎沒有電感值。當然，線圈與鐵心之間或鋼鐵構架間也存在一定的電容效應，但最主要的高頻電流通道還是線圈匝間穿透與接地點所構成的回路。高頻率條件下的小電抗器雖然電感作用基本散失，但鐵心和線圈的發熱效應依然存在；其效果相當于一個小電阻器并聯一個容性阻抗，可以一定程度降低高頻對地電流，只是降低數值有限。
技術實現思路
有鑒于此，本技術的目的是提供一種500kV及以上高電壓變壓器中性點對地電流限制裝置，在降低高頻率諧振電流同時、可有效降低變壓器的發熱損耗，提高變壓器運行可靠性和使用壽命。本技術采用以下方案實現:500kV及以上高電壓變壓器中性點對地電流限制裝置，包括一高電壓變壓器中性點，所述高電壓變壓器中性點設置有小型空芯電抗器，用以降低通過中性點注入接地網的高頻率諧振電流。進一步地，所述高電壓變壓器中性點設置有與所述小型空芯電抗器相串聯的鐵芯油浸式鐵心電抗器。較佳的，若所述小型空芯電抗器絕緣水平低于鐵芯油浸式鐵心電抗器，則所述鐵芯油浸式鐵心電抗器的一端與所述小型空芯電抗器的一端串聯，所述小型空芯電抗器的另一端連接至接地點。較佳的，若所述小型空芯電抗器絕緣水平高于鐵芯油浸式鐵心電抗器，則所述小型空芯電抗器的一端與所述鐵芯油浸式鐵心電抗器的一端串聯，所述鐵芯油浸式鐵心電抗器的另一端連接至接地點。進一步地，所述高電壓變壓器中性點還設置有與所述小型空芯電抗器相串聯的電阻器；所述小型空芯電抗器的一端與所述電阻器的一端串聯，所述電阻器的另一端連接至接地點。此時電阻器的作用相當于高頻率下的鐵芯電抗器。較佳的，在高壓電網中，幾十kHz及以下的低頻率電流主要由鐵芯電抗器限流，而0.1MHz?5GHz頻率范圍的電流主要由小空芯電抗器限流。小型電抗器一般制造成干式空芯電抗器，但線圈的絕緣材料應該該對高頻電流有隔離作用。現在電網中已經運行的空芯電抗器線圈絕緣多數采用絕緣紙或化纖絕緣材料，戶外型還另外包扎化纖絕緣膠帶并涂防曬漆；造成高頻率電流通過絕緣材料和油漆穿透，所以小型空芯電抗器制造必須精選絕緣材料并嚴格控制工藝。與現有技術相比，本技術在高壓電網中增加小型空芯電抗器，以較小的投資緩解電網的高頻率諧振和電磁波輻射問題，在降低高頻率諧振電流同時、可有效降低變壓器的發熱損耗，提高變壓器運行可靠性和使用壽命，對500kV超高壓電網和今后100kV特高壓電網的發展起良性的促進作用。【附圖說明】圖1為本技術中增設小型空芯電抗器抑制高頻電流接線示意圖。圖2為本技術中增設小型空芯電抗器串聯在鐵芯電抗器前抑制高頻電流接線示意圖。圖3為本技術中增設小型空芯電抗器和電阻器抑制高頻電流接線示意圖。標號說明:1為小型空芯電抗器；2為鐵芯油浸式鐵心電抗器；3為電阻器。【具體實施方式】下面結合附圖及實施例對本技術做進一步說明。本實施例提供500kV及以上高電壓變壓器中性點對地電流限制裝置，如圖1所示，包括一高電壓變壓器中性點，所述高電壓變壓器中性點設置有小型空芯電抗器1，用以降低通過中性點注入接地網的高頻率諧振電流。在本實施例中，所述高電壓變壓器中性點設置有與所述小型空芯電抗器I相串聯的鐵芯油浸式鐵心電抗器2。在本實施例中，較佳的，若所述小型空芯電抗器絕I緣水平低于鐵芯油浸式鐵心電抗器2，則所述鐵芯油浸式鐵心電抗器2的一端與所述小型空芯電抗器I的一端串聯，所述小型空芯電抗器I的另一端連接至接地點。在本實施例中，較佳的，如圖2所示，若所述小型空芯電抗器I絕緣水平高于鐵芯油浸式鐵心電抗器2，則所述小型空芯電抗器I的一端與所述鐵芯油浸式鐵心電抗器2的一端串聯，所述鐵芯油浸式鐵心電抗器2的另一端連接至接地點。在本實施例中，如圖3所示，所述高電壓變壓器中性點還設置有與所述小型空芯電抗器I相串聯的電阻器3 ;所述小型空芯電抗器I的一端與所述電阻器3的一端串聯，所述電阻器3的另一端連接至接地點。此時電阻器的作用相當于高頻率下的鐵芯電抗器，并且電阻器與小型空芯電抗器均需要設定符合高頻率條件下的參數，能夠提高穩定性以及對地的絕緣可靠性。在本實施例中，較佳的，在高壓電網中，幾十kHz及以下的低頻率電流主要由鐵芯電抗器限流，而0.1MHz?5GHz頻率范圍的電流主要由小空芯電抗器限流。小型電抗器一般制造成干式空芯電抗器，但線圈的絕緣材料應該該對高頻電流有隔離作用。現在電網中已經運行的空芯電抗器線圈絕緣多數采用絕緣紙或化纖絕緣材料，戶外型還另外包扎化纖絕緣膠帶并涂防曬漆；造成高頻率電流通過絕緣材料和油漆穿透，所以小型空芯電抗器制造必須精選絕緣材料并嚴格控制工藝。在本實施例中，在高電壓變壓器中性點串聯電抗器電抗值的選擇不僅與電路諧振點控制某一頻率范圍有關，同時還要考慮繼電保護裝置整定值計算對零序阻抗的要求，包括整定值的更改。在進行有關設備的電壓高頻特性測量、以及進行不同頻率交流阻抗數據分本文檔來自技高網...
【技術保護點】
500kV及以上高電壓變壓器中性點對地電流限制裝置，其特征在于：包括一高電壓變壓器中性點，所述高電壓變壓器中性點設置有小型空芯電抗器，用以降低通過中性點注入接地網的高頻率諧振電流。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳錦山，唐志軍，林國棟，鄧超平，林金東，林少真，陳宙，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網福建省電力有限公司，國網福建省電力有限公司電力科學研究院，
類型：新型
國別省市：北京;11
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