[实用新型]500kV及以上高电压变压器中性点对地电流限制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力领域，具体涉及一种500kV及以上高电压变压器中性点对地电流限制装置。

背景技术

    早期国内电力系统110kV及以上电压等级的变压器中性点均采用直接接地。从2005年起，为了降低开关设备造价、降低短路电流，有关专家和领导提出500kV系统的变压器中性点可采用经铁芯小电抗接地方式；110kV和220kV系统的变压器中性点经校核验算后，运行时可以采用不直接接地方式；但是必须增设变压器中性点过电压保护（即放电间隙）。目前，电网中500kV系统的部分变压器中性点串联铁芯油浸式小电抗器接地，其余500kV变压器中性点直接接地。

    在《特高压电网》中已列出500kV变电站内的电磁场密度分布数据，带电设备和线路产生电磁场的对地电流分布密度达到3A～10A/m2，已经严重地超过了职业人员的身体耐受能力。主要原因是大量的电气设备的主回路均存在接地点构成了畅通无阻的对地电流通道，变压器中性点接地是最大的对地电流通道。表面上看中性点连接的A、B、C三相铁芯线圈自身均存在很大阻抗，且其中的电抗值与频率成正比；似乎具有良好的阻挡高频率电流的能力，不会发生高频率谐振。但实际上每一相线圈中的匝间距离较小，相邻绕线之间存在电容效应；若频率升高、容抗值大幅度下降，会形成高频率电流通道。还有变压器铁心材料的磁导率随频率升高而大幅度下降，高频条件下电抗值很小；此时线圈围绕铁芯的主回路相当于发热电阻，高频电流仍然可以少量通过。此外，正常条件下变压器一次线圈和二次线圈之间的感应关系仍部分存在，还有线圈与铁心之间或钢铁构架间也存在一定的电容效应。但最主要的高频电流通道是在每一相线圈匝间穿透之后流入中性点的接地点所构成回路。已经开通的移动通讯4G的信号频率在1.8—2.5GHz，且通讯信号在频段内为连续频谱分布；而日常家庭使用的微波炉工作频率是2.455 GHz，因此电网中局部区域的微波炉效应不可避免。不仅变电站内电气设备自身的安全运行存在极大隐患，而且运行电气设备产生的电磁场对运行、检修人员身体健康所受危害日益严重。

500kV系统的变压器中性点采用经铁芯小电抗接地可有效降低短路电流，但是降低高频率对地电流的效果不太明显。其原因同样是这种串联铁芯油浸式小电抗器线圈中的匝间距离较小，相邻绕线之间存在电容效应；而且电抗器铁心材料的磁导率随频率升高而大幅度下降，在1MHz及以上高频条件下几乎没有电感值。当然，线圈与铁心之间或钢铁构架间也存在一定的电容效应，但最主要的高频电流通道还是线圈匝间穿透与接地点所构成的回路。高频率条件下的小电抗器虽然电感作用基本散失，但铁心和线圈的发热效应依然存在；其效果相当于一个小电阻器并联一个容性阻抗，可以一定程度降低高频对地电流，只是降低数值有限。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种500kV及以上高电压变压器中性点对地电流限制装置，在降低高频率谐振电流同时、可有效降低变压器的发热损耗，提高变压器运行可靠性和使用寿命。

    本实用新型采用以下方案实现：500kV及以上高电压变压器中性点对地电流限制装置，包括一高电压变压器中性点，所述高电压变压器中性点设置有小型空芯电抗器，用以降低通过中性点注入接地网的高频率谐振电流。

    进一步地，所述高电压变压器中性点设置有与所述小型空芯电抗器相串联的铁芯油浸式铁心电抗器。

    较佳的，若所述小型空芯电抗器绝缘水平低于铁芯油浸式铁心电抗器，则所述铁芯油浸式铁心电抗器的一端与所述小型空芯电抗器的一端串联，所述小型空芯电抗器的另一端连接至接地点。

    较佳的，若所述小型空芯电抗器绝缘水平高于铁芯油浸式铁心电抗器，则所述小型空芯电抗器的一端与所述铁芯油浸式铁心电抗器的一端串联，所述铁芯油浸式铁心电抗器的另一端连接至接地点。

进一步地，所述高电压变压器中性点还设置有与所述小型空芯电抗器相串联的电阻器；所述小型空芯电抗器的一端与所述电阻器的一端串联，所述电阻器的另一端连接至接地点。此时电阻器的作用相当于高频率下的铁芯电抗器。