[发明专利]一种变压器中性点工频耦合接地装置

说明书

本发明公开了一种变压器中性点工频耦合接地装置，包括：工频耦合装置、双向晶闸管旁路、机械开关旁路和控制系统。工频耦合装置与双向晶闸管旁路、机械开关旁路并联后在监控系统的控制策略下工作，形成一种变压器中性点工频耦合接地装置；所述变压器中性点工频耦合接地装置的一端连接至变压器中性点，另一端与接地网连接。属于电力工业领域。本发明提供一种无源接地装置，可抑制变压器中性线上的直流电流和谐波电流，实现变压器中性点的工频接地，有效降低变压器的噪声、振动和发热，防止变压器中性点工频过电压，且成本低、可靠性高。

技术领域

本发明属于电力工业领域，串联接于中性点接地运行之变压器的中性点与地之间，是一种抑制直流和谐波电流进入变压器绕组的装置。

背景技术

目前在某些城市变电站中，发现中性点接地运行的变压器噪音、振动较大。经检测分析发现，变压器中性线电流中除工频外，还含有直流和谐波分量。变压器绕组中流过直流电流和谐波电流会引起变压器噪音、振动和发热。

直流电流流过变压器绕组，导致变压器磁路半波饱和，而引起变压器振动、噪音明显增加，谐波畸变率升高。这个现象被称之为变压器直流偏磁问题。引起变压器直流偏磁问题的主要有地磁暴、不对称方式或单极大地回线方式运行的高压直流输电系统、采用直流供电的城市轨道交通等。

变压器中性线有谐波电流流过，其一是直流偏磁导致的波形畸变；其二可能是由于电力系统背景谐波通过高压侧传递的；其三是由于低压侧负荷产生传递的；其四变压器本身就是一个非线性设备，在变电过程中会产生少量谐波。谐波电流流过变压器绕组也会造成变压器振动和噪声、发热等现象，谐波含量太大会减小变压器的有效变电容量。

目前抑制交流变压器中性线直流电流的方案主要包括：1）电容隔直法；2）小电阻抑制法；3）阻容抑制法；4）变压器中性点电位补偿法；5）反向注入电流法。电容隔直法和小电阻法是目前应用最多的两种方案。电容隔置法以隔直效率高、参数标准化和适应性广而得到了最广泛的应用。小电阻法以结构简单和成本较低在个别地区得到应用。阻容抑制法和反向注入电流法则已有几个工程案例，未大范围应用。

专利CN 107147095A“一种抑制直流和杂散谐波电流进入变压器中性点的装置”提出了一种抑制直流和杂散谐波电流进入变压器中性点的装置。该专利在电容器上串联一“杂散谐波电流抑制装置”来实现抑制直流和杂散谐波电流；其“杂散谐波电流抑制装置”是一有源滤波装置，成本较高及控制原理复杂。

发明内容

本发明提供一种无源的变压器工频耦合接地装置，可同时抑制变压器中性线上的直流电流和谐波电流来实现变压器中性点仅通过工频耦合接地，在降低变压器噪声、振动和发热的同时，可防止变压器中性点工频过电压损坏绝缘，保障变压器的安全运行。本发明通过无源器件和结构简单的电路来实现抑制变压器中性线上的直流电流和谐波电流，在解决问题的同时实现低成本和高可靠性。

本发明提供一种变压器中性点工频耦合接地装置，包括：工频耦合装置、双向晶闸管旁路保护装置、旁路机械开关和控制系统。工频耦合装置与双向晶闸管旁路保护装置、旁路机械开关并联后在监控系统的逻辑控制策略下工作，形成一种变压器中性点工频耦合接地装置；所述一种变压器中性点工频耦合接地装置的一端连接至变压器中性点，另一端与接地网连接。

具体地，所述工频耦合装置包括: 电抗器L1、电容器（组）C1、隔离变压器T1、电容器（组）C2。所述隔离变压器一次侧一端接变压器中性点，隔离变压器一次侧另一端连接电容器（组）C2的一端，电容器（组）C2的另一端与接地网连接；所述电抗器L1一端与隔离变压器T1二次侧的一端连接，电抗器L1的另一端连接电容器组C1的一端，电容器组C1的另一端与所述隔离变压器T1二次侧的另一端连接。

具体地，晶闸管旁路保护装置包括一个限流电抗器L2与1个双向晶闸管单元或n个并联的双向晶闸管单元串联后，并联在所述工频耦合装置的两端。