繼電保護(hù)110kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)主要研究過(guò)電壓對(duì)110kv分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)的影響及相應(yīng)的過(guò)電壓保護(hù)措施。通過(guò)對(duì)中性點(diǎn)過(guò)電壓的種類(lèi)、高低和危害進(jìn)行分析，將變壓器中性點(diǎn)避雷器、間隙保護(hù)和二次繼電保護(hù)結(jié)合起來(lái)作了合理配置和整定。對(duì)黃丹水電有限公司變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)配置進(jìn)行了分析，其配置不夠合理的結(jié)論為改進(jìn)提供了依據(jù)。

　　王成章/四川海能黃丹水電有限公司過(guò)電壓過(guò)電壓保護(hù)采用分級(jí)絕緣的變壓器，繞組中性點(diǎn)的絕緣水平比繞組首端低。對(duì)110kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓的防護(hù)，通常采用變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)避雷器和放電間隙，并與繼電保護(hù)配合的方法。

　　黃丹水電有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)黃丹電廠(chǎng)）1995年投產(chǎn)的兩臺(tái)110kV主變壓器均為內(nèi)江德華變壓器有限責(zé)任公司生產(chǎn)，其中1主變壓器型號(hào)為SFS8?25000/110.110kV變壓器中性點(diǎn)采用GW8?60G/400型中性點(diǎn)隔離開(kāi)關(guān)，其放電間隙為100雷器為丫1賈1一73/200型皿0人避雷器。中性點(diǎn)接地與間隙零序電流保護(hù)用電流互感器型號(hào)為L(zhǎng)W1?10型，電流比為100/5.本文要解決110kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)的合理配置問(wèn)題。通過(guò)對(duì)變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓的種類(lèi)、高低和危害進(jìn)行分析，對(duì)黃丹電廠(chǎng)110kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)配置的避雷器、放電間隙和二次繼電保護(hù)進(jìn)行探討，為改進(jìn)提供依據(jù)。

　　110kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓的種類(lèi)及相應(yīng)保護(hù)的配置原則電力系統(tǒng)中的過(guò)電壓分為雷電過(guò)電壓和內(nèi)部過(guò)電壓兩大類(lèi)。雷電過(guò)電壓是在雷云放電時(shí)產(chǎn)生的。內(nèi)部過(guò)電壓是由于系統(tǒng)內(nèi)部的原因引起的，可分為工頻過(guò)電壓、諧振過(guò)電壓以及操作過(guò)電壓。110kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)絕緣對(duì)于雷電過(guò)電壓通常用避雷器來(lái)保護(hù)，對(duì)于內(nèi)部過(guò)電壓通常采用棒間隙配以間隙零序電流保護(hù)。

　　雷電過(guò)電壓及保護(hù)措施變壓器的絕緣水平是按高壓、中壓和低壓繞組的順序列出耐受電壓值（沖擊水平在前）來(lái)表示的，其間用斜線(xiàn)分隔開(kāi)。

　　分級(jí)絕緣的中性點(diǎn)絕緣水平加橫線(xiàn)列于其線(xiàn)端絕緣水平之后。黃丹電廠(chǎng)1主變壓器緣水平為L(zhǎng)I250AC95，其中LI表示雷電沖擊耐受電壓（kV），AC表示短時(shí)工頻耐受電壓（kV）。

　　根據(jù)中性點(diǎn)絕緣水平為L(zhǎng)I250AC95，可知中性點(diǎn)絕緣為44kV水平。考慮到變壓器運(yùn)行了15年，取中性點(diǎn)絕緣老化累計(jì)安全系數(shù)為0.85，GB 311.11997高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合，取雷電沖擊安全系數(shù)為0.714，工頻電壓安全系數(shù)為1.0，據(jù)此計(jì)算出中性點(diǎn)綜合耐受雷電沖擊裕度系數(shù)為0.6，綜合耐受工頻裕度系數(shù)為0.85.則中性點(diǎn)絕緣雷電沖擊耐受電壓為250kVx0.6=150kV，1min工頻耐受電壓為95kVx0.85=80.75kV.根據(jù)四川省電力公司川電生技2005 147號(hào)文件關(guān)于印發(fā)四川電網(wǎng)防止雷過(guò)電壓事故措施實(shí)施意見(jiàn)的通知，對(duì)110kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)絕緣水平為44kV的應(yīng)采MOA避雷器，避雷器的技術(shù)參數(shù)如下表所示。

　　表避雷器參數(shù)避雷器持直流1mA殘壓峰值不大于/kV額定電壓型號(hào)續(xù)運(yùn)行電壓/kV（有效值）不小于/kV（有效值）雷電沖擊電流操作沖擊電流從上表可知其雷電沖擊電流殘壓為不大于144kV，低于變壓器中性點(diǎn)雷電沖擊耐受電壓150kV，避雷器能夠很好地防護(hù)雷電過(guò)電壓對(duì)變壓器中性點(diǎn)的沖擊。

　　內(nèi)部過(guò)電壓及保護(hù)措施內(nèi)部過(guò)電壓分為工頻過(guò)電壓、諧振過(guò)電壓以及操作過(guò)電壓。工頻過(guò)電壓對(duì)于110 kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)主要表現(xiàn)為發(fā)生單相接地時(shí)的過(guò)電壓。諧振過(guò)電壓對(duì)于變壓器中性點(diǎn)主要是有雙側(cè)電源的變壓器，在非全相分合閘時(shí)，由于兩側(cè)電源的不同步在變壓器中性點(diǎn)上可能出現(xiàn)的過(guò)電壓。

　　在DL/T50901999冰力發(fā)電廠(chǎng)過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則中規(guī)定：220 kV及以下系統(tǒng)中，由于絕緣水平較高，能承受可能出現(xiàn)的操作過(guò)電壓，一般不采取限制措施，故本文不探討操作過(guò)電壓對(duì)110kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)的影響及相應(yīng)保護(hù)措施。

　　工頻過(guò)電壓對(duì)110kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)的影響及保護(hù)措施kV變壓器并列運(yùn)行，一臺(tái)中性點(diǎn)接地時(shí)發(fā)生單相接地當(dāng)兩臺(tái)110kV變壓器并列運(yùn)行，一臺(tái)中性點(diǎn)接地時(shí)發(fā)生單相接地，不接地變壓器的中性點(diǎn)上將產(chǎn)生位移電壓。不接地變壓器中性點(diǎn)位移電壓的穩(wěn)態(tài)值（有效值）U.與系統(tǒng)的零序電抗X.及正序電抗有關(guān)=/，K為系統(tǒng)不平衡系數(shù)，等于零序電抗X0與正序電抗的比值；Um為系統(tǒng)比較高電壓，取1.15倍額定電壓。

　　保護(hù)和絕緣配合中，條款3.1.1明確規(guī)定：110~500kV系統(tǒng)應(yīng)該采用有效接地方式，即系統(tǒng)在各種條件下應(yīng)該使零序與正序電抗之比（Xd/XD為正值并且不大于3.在K=X0/X=3時(shí)，變壓器中性點(diǎn)電位比較高，其穩(wěn)態(tài)值（有效值）為U=/V3 =43.82kV在系統(tǒng)單相接地時(shí)中性點(diǎn)電位趨于穩(wěn)態(tài)值之前有一振蕩過(guò)程，振蕩的幅度與變壓器繞組方式有關(guān)。對(duì)于糾結(jié)式繞組及連續(xù)式繞組變壓器振蕩的幅度有效值分別可達(dá)1.5及1. 8倍的穩(wěn)態(tài)值，持續(xù)時(shí)間約10個(gè)周波左右，即0.2s.由此可知中性點(diǎn)暫態(tài)電位比較大值（峰值）為糾結(jié)式繞組變壓器U0m=Tx1.5x43.82kV=92.96kV連續(xù)式繞組變壓器可見(jiàn)當(dāng)110kV系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下發(fā)生單相接地故障時(shí)（K3），不接地變壓器中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)電壓比較高值U.=43.82kV，小于變壓器中性點(diǎn)絕緣允許長(zhǎng)期施加的工頻電壓（1.15 X44kV=50.6kV），也小于MOA避雷器額定電壓60kV.暫態(tài)電位比較大峰值Um =115.55kV，大大低于變壓器中性點(diǎn)沖擊耐受電壓水平150kV，也低于MOA避雷器的操作沖擊殘壓135kV.此時(shí)，對(duì)中性點(diǎn)絕緣不會(huì)構(gòu)成威脅，對(duì)MOA避雷器也幾乎沒(méi)有影響，故無(wú)需采取限制措施。

　　（2）變壓器低壓側(cè)有電源的局部不接地系統(tǒng)帶有單相接地如果系統(tǒng)單相接地時(shí)接地變壓器側(cè)斷路器跳閘，不接地變壓器側(cè)斷路器拒動(dòng)，便使得低壓側(cè)帶有電源、中性點(diǎn)不接地的變壓器形成了一個(gè)局部不接地系統(tǒng)，其不平衡系數(shù)K=，則中性點(diǎn)電位穩(wěn)態(tài)值（有效值）為04kV中性點(diǎn)暫態(tài)電位比較大值（峰值）為糾結(jié)式繞組變壓器連續(xù)式繞組變壓器2011年11月上。電力電氣。57可見(jiàn)由于單相接地故障而形成局部不接地系統(tǒng)時(shí)（K?m），不接地變壓器中性點(diǎn)上的穩(wěn)態(tài)電壓將上升到相電壓73.04 kV，遠(yuǎn)大于變壓器中性點(diǎn)絕緣允許長(zhǎng)期施加的工頻電壓（1.15x44kV=50.6kV），該電壓對(duì)于中性點(diǎn)絕緣威脅很大，對(duì)線(xiàn)端絕緣也很不利。同時(shí)還超過(guò)MOA避雷器的額定電壓60 kV，將引起MOA避雷器泄漏電流劇增，加速其發(fā)熱老化，影響其性能及壽命，甚至可能由于工頻過(guò)電壓較長(zhǎng)時(shí)間的作用引起MOA避雷器爆炸。暫態(tài)電位比較大峰值U0m=185.93kV，也高于變壓器中性點(diǎn)沖擊耐受電壓水平150 kV，對(duì)中性點(diǎn)絕緣構(gòu)成嚴(yán)重威脅。這就需要棒間隙配以間隙零序電流保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器中性點(diǎn)的保護(hù)，此時(shí)棒間隙保護(hù)應(yīng)能可靠動(dòng)作，以保護(hù)變壓器中性點(diǎn)及線(xiàn)端絕緣，同時(shí)保護(hù)避雷器。

　　諧振過(guò)電壓對(duì)110kV分級(jí)絕緣的變壓器中性點(diǎn)影響及保護(hù)措施諧振過(guò)電壓包括線(xiàn)性諧振和非線(xiàn)性（鐵磁）諧振過(guò)電壓，一般因操作或故障引起系統(tǒng)元件參數(shù)出現(xiàn)不利組合而產(chǎn)生。有雙側(cè)電源的變壓器在非全相分合閘時(shí)，由于兩側(cè)電源的不同步在變壓器中性點(diǎn)上可出現(xiàn)接近于2.0倍相電壓（即2Um/=146.07kV）的過(guò)電壓，如產(chǎn)生鐵磁諧振，則會(huì)出現(xiàn)更高的過(guò)電壓，一般不超過(guò)1.5 ~2.5倍相電壓，個(gè)別可達(dá)到3.5倍相電壓。

　　這種情況下的過(guò)電壓遠(yuǎn)大于變壓器中性點(diǎn)絕緣允許長(zhǎng)期施加的工頻電壓（1.15 x44kV=50.6kV），也大大超過(guò)避雷器的額定電壓60kV.因?yàn)橹C振過(guò)電壓一般具有工頻性質(zhì)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，故不能用避雷器來(lái)限制，這就需要棒間隙保護(hù)可靠動(dòng)作，來(lái)保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣，同時(shí)也保護(hù)避雷器。

　　在工頻電壓作用下，間隙50%工頻擊穿電壓應(yīng)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：1）工頻電壓作用下，放電間隙耐受電壓應(yīng)大于電網(wǎng)單相接地而引起的中性點(diǎn)電位升高的峰值-U0 2）系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，當(dāng)中性點(diǎn)接地變壓器跳閘后，帶電源的中性點(diǎn)不接地變壓器仍保留在故障電網(wǎng)中，110kV系統(tǒng)變成一個(gè)不接地系統(tǒng)，電網(wǎng)零序電壓升高（故障點(diǎn)零序電壓比較高可達(dá)到相電壓），在對(duì)變壓器絕緣有較大危害情況下，放電間隙應(yīng)能動(dòng)作放電，降低對(duì)地電壓，防止變壓器絕緣破壞。同時(shí)，配合繼電保護(hù)切除變壓器，即確保間隙擊穿電壓低于額定相電壓峰值（即T%=/V3=Um/（1-3a）Kc　　mm的放電間隙沖擊放電電壓為104~124 kV，工頻放電電壓52.6~63kV.沖擊放電電壓和工頻放電電壓均小于中性點(diǎn)絕緣水平，中性點(diǎn)有效接地時(shí)比較大暫時(shí)工頻過(guò)電壓下間隙不動(dòng)作，中性點(diǎn)失去接地時(shí)系統(tǒng)比較大暫時(shí)工頻過(guò)電壓下間隙動(dòng)作，滿(mǎn)足保護(hù)中性點(diǎn)要求。

　　繼電保護(hù)及整定值的選擇kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)間隙保護(hù)時(shí)，可裝設(shè)反應(yīng)間隙放電的零序電流保護(hù)。當(dāng)電力網(wǎng)單相接地且失去接地中性點(diǎn)時(shí)，若放電間隙未擊穿，則變壓器零序電壓（取自110kV母線(xiàn)電壓互感器）保護(hù)動(dòng)作，零序過(guò)電壓保護(hù)整定值一s延時(shí)動(dòng)作斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。若放電間隙擊穿零序電流保護(hù)動(dòng)作，則經(jīng)0~5s動(dòng)作斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器，零序元件3/.的一次動(dòng)作電流，一般可取100A或者更小。黃丹電廠(chǎng)現(xiàn)在間隙零序電流動(dòng)作時(shí)限整定為0.5s.黃丹電廠(chǎng)110kV變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)存在的問(wèn)題及改進(jìn)黃丹電廠(chǎng)主變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)配置：Y1W1?73/200MOA避雷器并聯(lián)100~115mm放電間隙。與川電生技2005 147號(hào)文件要求用Y1.5W?60/144避雷器相比，Y1W1?73/200避雷器額定電壓高，但其雷電沖擊殘壓200kV超過(guò)變壓器中性點(diǎn)雷電沖擊耐受電壓水平150 kV，Y1W1?73/200型避雷器對(duì)中性點(diǎn)可能遭受的雷電過(guò)電壓不能起到很好的保護(hù)作用，可更換為Y1.5W?60/144避雷器。并聯(lián)間隙選取100~115mm偏小，容易導(dǎo)致水平棒間隙頻繁擊穿而使間隙零序電流保護(hù)動(dòng)作切除變壓器，降低了供電可靠性，可將并聯(lián)間隙調(diào)整為135 mm，前面己闡述了調(diào)整為135mm放電間隙能夠滿(mǎn)足變壓器中性點(diǎn)保護(hù)的要求。

　　間隙調(diào)整為135mm后，變壓器中性點(diǎn)遭受雷電過(guò)電壓時(shí)，避雷器與棒間隙保護(hù)仍有可能同時(shí)動(dòng)作。為防止中性點(diǎn)放電間隙在瞬時(shí)暫態(tài)過(guò)電壓下誤擊穿，導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)作，根據(jù)實(shí)際情況，動(dòng)作時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng)，按與線(xiàn)路保全線(xiàn)有靈敏度段動(dòng)作時(shí)間配合整定。根據(jù)川電生技2005 147號(hào)文件，變壓器中性點(diǎn)零序電壓和間隙零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間宜分別整定。當(dāng)間隙零序電流不超過(guò)變壓器對(duì)應(yīng)線(xiàn)圈額定電流的3倍時(shí)，其間隙零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可以延長(zhǎng)至5s.黃丹電廠(chǎng)可考慮與相鄰線(xiàn)路零序n段時(shí)限配合，整定為1.5s.這樣中性點(diǎn)遭受雷電過(guò)電壓后就由避雷器動(dòng)作來(lái)進(jìn)行保護(hù)，避免間隙零序電流保護(hù)動(dòng)作切除變壓器。

　　結(jié)束語(yǔ)本文主要研究了過(guò)電壓對(duì)110kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)的影響，并將變壓器中性點(diǎn)避雷器、間隙保護(hù)和二次繼電保護(hù)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行合理配置和整定，從而解決了110kV分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓的防護(hù)問(wèn)題。通過(guò)分析研究得出了如下結(jié)論：在保護(hù)配置中，避雷器和放電間隙各司其職，同時(shí)又相互配合；二次繼電保護(hù)的整定值要與系統(tǒng)中其他設(shè)備保護(hù)且配合，確保選擇性。實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題是放電間隙因受環(huán)境因素的影響，在與避雷器配合的過(guò)程中仍可能有誤動(dòng)。

　　下一步在調(diào)整后密切追蹤保護(hù)動(dòng)作情況，繼續(xù)驗(yàn)證避雷器、放電間隙及二次繼電保護(hù)的配合對(duì)110kV變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓防護(hù)的可靠性。