110千伏分级绝缘干式变压器中性点保护间隙的配

文摘：对110千伏分级绝缘干式变压器中性点保护间隙的配置进行了分析，认为在低压侧无就地电源干预的110千伏变电站中，主变压器的中性点不应设置条形间隙。根据零序电抗与正序电抗的实际比值，对不同类型的中性点避雷器进行了校核。关键词：110千伏分级绝缘干式变压器中性点保护间隙避雷器信息源：

干式变压器中性点接地的配置原则是有效接地系统发生单相接地故障时，系统中性点不允许接地，必须保证其有效性(X0/X1 <3，X0为零序电抗，X1为正序电抗)。由于绝缘等级的要求，不接地分级绝缘干式变压器的中性点通常与相应的避雷器和保护间隙连接，因此中性点保护间隙的配置应从继电保护和过电压保护两方面考虑。近年来，珠海电业局工业分局多个变电站加大了110 kV分级绝缘干式变压器中性点棒条间隙，在很多雷区容易出现误操作。本文将对此进行分析。

1并联间隙误动作分析安装并联间隙的初衷是为了防止避雷器在内部过电压下爆炸，损坏主变压器及附近设备。所以要求间隙的匹配特性：雷电过电压动作时，避雷器动作，间隙不动作；施加内部过电压时，避雷器不动作，间隙动作。两者分工明确。间隙应满足动作值和非动作值阈值，220 kV干式变压器中性点容易，110 kV干式变压器中性点难。以前只是根据功率测试单元提供的间隙大小进行组装，不需要进一步测试。但实验室提供的数据是在处理频率电压和雷电波的条件下进行测试的，与实际运行情况有较大差异。在多雷区，变电站附近线路单相接地时，常同时出现大气过电压和内部过电压，叠加后传递到有间隙的中性点。此时过电压既不是纯工频过电压，也不是标准雷电波，实验室获得的两个先立数据很难代表所遇到的真实情况。此外，气隙受气象阈值、电极形状以及自身放电电压的离散性影响，可靠性较差，至少得到广东省运行经验的证实。这里还需要强调的是，过去一些干式变压器的中性点是加了间隙的，不需要安装棒形间隙，误认为加间隙总是有利的，继电保护配置也不会断电。据统计，1994-1997年雷电期间，珠海110 kV线路单相接地时，间隙动作11次，误操作率100%。然而，间隙没有安全安装。信息来自：输配电设备网2的中性点间隙和继电保护。110千伏及以上的电网是一种有效的接地系统。现在的电网结构通常采用220 kV变电站向110 kV变电站放射状供电。110千伏接地系统中性点设在220千伏变电站的220千伏/110千伏降压干式变压器上，是零序电抗的主通道和系统有效性(X0)的主导元件，不允许接地。无论站内有多少台干线变压器，至少有一台干式变压器的110 kV中性点应接地，X0/X1 <3。DL/T620—1997 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第4.1.1条指出：“要避免110 kV和220 kV有效接地系统中局部不接地系统的偶然形成和高工频过电压的产生。”在这里，“应该避免”是较好道防线。由于电网结构、设备可靠性和技术水平的提高，多年来没有系统的土地流失事故报告。珠海电网形成以来，从未出现过整体和部分故障。然而，这并不能保证110千伏系统永远不会接地。当出现以下情况时，仍存在中性点保护间隙：a) 220 kV降压变电站两台以上主变压器(一般并联运行)，根据较不利情况，当110 kV中性点接地主变压器因内部故障跳闸时，一台中性点接地干式变压器将继续运行，形成失压接地系统。此时，应立即合上另一个无接地操作的110千伏中性点接地刀闸，恢复系统接地，这是现场操作和调度程序中防止土地损失的具体措施。但当单相接地在110 kV中性点接地刀闸合上之前(一般认为是几分钟)(几率极小)相继发生时，另一台干式变压器供电的不接地干线变压器110 kV中性点保护间隙击穿，仍相当于接地系统。故障线路的主保护仍然会瞬间跳闸，供电端的零序电压和间隙保护的零序电流仍然会起到后备作用。文献[1]的2.3.9.2条规定：“当中性点是eq #p#分页标题#e#

b)通过110 kV干式变压器低压侧与主网相连的本地电源，在110 kV侧因故与主网断开后，会形成本地失地系统。此时干式变压器已成为供电端升压干式变压器，必须合上中性点接地刀闸。程序同上。同时，当110千伏中性点再次接地时，干式变压器的中性点保护间隙会击穿，使先立的110千伏系统的中性点不接地。当主保护或开关拒动时，主变压器的近后备作出反应。文献[2]4.2.14.2条规定：“对于中性点直接接地系统的主网终端变电站，如果干式变压器中性点不直接接地，负荷侧接区域电源，干式变压器还应配有零序电压和间隙零序电流解耦装置。三重零序电压一般设为10 ~ 15 V(额定电压300 V)，间隙零序电流一次性设为40 ~ 1000。”通过保护间隙较大限度地保持有效接地系统的运行。3中性点间隙和过流

电压保护3.1 单相接地时的工频电压 单相接地发生在终端变电所110 kV母线上时，110 kV干式变压器感受到的零序电压较高 ，等值零序电抗也较大。有效接地系统以X0／X1小于3为界，并不是说一定等于3，不同地区电网及每个变电所有着不同的X0／X1值，且差异很大，干式变压器中性点处的过电压水平自然也不一样。表1提供了珠海电力工业局2000年部分110 kV干式变压器中性点的过电压值。通用文章及教科书均按1．15 UN（UN为系统的额定电压，本计算取UN＝126 kV）和X0/X1＝3取极值，使估算裕度过高，有时会将过电压值推向避雷器所能承受的电压的边缘，严格的电压管理和先进的电压调整手段都不会使电压达到126 kV。表1按实际电抗值编制,可以看出珠海地区110 kV干式变压器中性点的X0／X1值在0．613 5～2．068 2之间，稳态和暂态过电压在17．07～37．00 kV及25．61～56．79 kV之间，远低于干式变压器中性点绝缘的工频耐受电压。

3.2 断路器非同期动作引起的过电压 1999年，原广东省电力工业局下发的有关文件指出：“110 kV断路器为三联动机构 ，因操动机构故障出现非全相或严重不同期的概率很小，且省内尚未发生过有此危及中性点绝缘的情况”。所以对断路器非同期动作引起的过电压不作讨论。 注：深坑变电站1号干式变压器在冬季榨糖乾雾电厂投运时保护间隙投入，非榨糖季节保护间隙拆除。

4 结论 1998年，珠海电力工业局拆除了终端变电所低压侧无电源的干式变压器中性点的保护间隙，保留及补装低压侧有电源的干式变压器中性点保护间隙，间隙距离为130～140 mm。经过1999～2001年运行验证，珠海地区110 kV电网频发的保护间隙误动得到了彻底根治。由于很难遇到系统失地时紧接着再发生单相接地故障，因此还没有正确动作的记录。 信息来自:输配电设备网

参考文献

［1］DL 400—1991，继电保护和安全自动装置技术规程［S］．［2］DL／T584—1995，3～10 kV电网继电保护装置运行整定规程［S］． #p#分页标题#e#