110千伏干式变压器中性点接地方式的探讨

摘要：分析了100千伏干式变压器中性点局部接地方式的缺点，指出了小电抗接地方式的优点，建议将目前的局部接地方式改为小电抗接地方式。关键词：干式变压器；中性点；接地方式干式变压器有三种中性点接地方式：1)不接地；2)直接接地；3)通过电抗器接地。如果细分，直接接地可以分为部分接地(有效接地)和完全接地(极有效接地)；电抗器接地可分为消弧线圈接地和小电抗接地。干式变压器中性点不同的接地方式导致其中性点过电压幅值不同，因此过电压保护方案也不同。一般干式变压器中性点不接地时，中性点绝缘水平完全绝缘(与线端相同)，无需安装避雷器。但在多雷区带消弧线圈的干式变压器中，避雷器应安装在与线端额定电压相同的中性点上。一般干式变压器部分接地时，中性点绝缘等级为半绝缘(只有线路末端的一半)，中性点应根据其绝缘等级安装相应保护等级的避雷器。实践证明，中性点部分接地时使用半绝缘干式变压器基本安全，只有断路器出现不全相或严重不同时相时产生的铁磁谐振过电压才可能危及中性点绝缘。因此，DL/T620-1997 [1]规定中性点应装设间隙，对该间隙的要求如下：“当因接地故障形成局部不接地系统时，该间隙应动作；当系统在有效接地模式下运行时，当发生单相接地故障时，间隙不应起作用。”为满足防雷要求，应并联相应的避雷器。间隙和避雷器并联到中性点时，应满足如下要求：“当系统单相接地系数大于5时，间隙不应在雷电接地暂态过电压下动作；避雷器不应在工频和操作过电压下动作，仅在雷电接地的暂态过电压下动作。”信息来自：输配电设备网。部分接地系统中110kV干式变压器中性点绝缘水平为35kV，仅为线端绝缘水平的1/3。过压保护方案变得非常困难。笔者曾在[2]中介绍过，建议将110千伏干式变压器中性点接地方式改为小电抗器接地。但是三年过去了，各方面都发生了很多变化，我觉得有必要做进一步的说明。1中性点局部接地方式的弊端1.1避雷器难选为了兼顾防雷和内部过电压，中性点的保护方式通常是避雷器带间隙并联运行。避雷器的要求是在雷电过电压下动作，在工频或内部过电压下不动作。对于有间隙的传统避雷器FZ或FCZ，即灭弧电压较高，冲击放电电压较低，这在目前内生产的标准系列产品中是找不到的。只有非标准组合和附加电容可以用来改变脉冲放电电压以满足要求。目前，FZ或FCZ是过时的产品，未来将被新的金属氧化物避雷器(MOA)取代。金属氧化物避雷器是无间隙的，即YW型。对于YW金属氧化物避雷器，上述要求是更高的连续运行电压和更低的雷电冲击残压。这对于中性点绝缘只有线端绝缘1/3的110kV干式变压器是不可能的。1.2差距距离难以选择。如上所述，缺口是在“失去土地”(即缺口放电)的情况下需要行动的，在“地面”的情况下不应该行动。控制动作的手段是调整间隙距离。通常，暴露在大气中的棒间隙的放电电压是高度分散的。论文[3]表明 #p#分页标题#e#

1.3继电保护难以选择。中性点部分接地电网配有继电保护，防止不接地时出现电弧。特别是零序过压和间隙过流。[4]指出，这种“失地”保护是不可靠的，误操作时有发生。一是电网发生接地故障时，与故障线路无关的其他主变压器间隙溢出跳闸；二是供电线路故障时，接收端的主零序过压在供电侧开关跳闸前跳闸。论文[4]在分析了误操作的各种原因后，提出将两个健全相电压的对应位进行比较是零序过压保护的动作阈值之一，构成了带锁相的零序过压保护；将主变压器中性点零序电流绝对值与110千伏相电流绝对值进行比较。这个方案有两个问题。先先，在原方案中增加了两个锁定装置，增加了装置的复杂性。众所周知，继电保护装置越复杂，可靠性越差；二是方案理论上可行，技术上要引入微机保护。从经济效益来看，开发新产品是否值得？2中性点小电抗接地的优点2.1降低了对绝缘水平的要求，保护方案易于选择。文[5]指出，110千伏干式变压器中性点经小电抗接地后，中性点绝缘水平可达20kV。即1分钟内工频电压为55kV，全波冲击电压为125kV。绝缘水平降低是基于不会出现高幅过电压，即原干式变压器中性点经小电抗接地后，可省去原避雷器、棒间隙等设备，保护可靠。(原干式变压器中性点绝缘等级为35kV。即工频1分钟耐压为85kV，全波冲击耐压为185kV)。详情请访问：输配电设备网2.2。接地方式统一。继电保护装置简化了干式变压器，没有部分中性点不接地。自然就不会有垂直不接地的电网，所以可以省去防止“失地”的继电保护装置。众所周知，继电保护装置越简单，可靠性越高。2.3部分中性点接地的优点全部保留。部分中性点接地的优点是：(1)可采用简单可靠的零序继电保护；(2)断路器的分断能力不受单相短路电流的限制；(3)单相接地对通信线路的干扰也优于文献[5]中的情况，指出干式变压器中性点经小电抗接地时，只要适当选择小电抗的电阻值，就能起到干式变压器中性点部分接地的作用。干式变压器中性点小电抗技术要求3.1阻抗及阻抗特性

 阻抗值为干式变压器零序电抗的1/3。干式变压器零序电抗一般计算方法很复杂，需作试验确定。文【6】给出干式变压器零序阻抗工程计算法，计算结果表明：对三相双绕组的干式变压器，与实测数据相比，误差小于1.5%，对三相三线绕组干式变压器，与实测数据相比，误差小于6.2%。这在工程计算中是允许的。 在较大和较小运行方式下，在流过小电抗的较大单相短路电流范围内保持阻抗为线性。3.2热稳定 一般主要干式变压器热稳定时间为2s，因此要求小电流在流过较大单相短路电流时，其热稳定时间也为2s。其长期工作电流约为较大零序电流的0.12倍。 3.3绝缘水平 一般应与干式变压器中性点绝缘水平相同。110kV干式变压器中性点绝缘水平为35kV级时，小电抗绝缘水平也为35kV级，由于有充足的裕度，可省去避雷器。4结语 干式变压器中性点由有效接地（部分接地）改为极有效接地（全部直接接地或经小电抗接地）这一科研成果是从500kV干式变压器取得，并于1986年6月在葛州坝大江电厂升压站7台升压干式变压器付诸实践。运行至今已近15年，还没有见到发生故障的报道，证明是成功的。此项科研成果获得者在文【5】中指出：干式变压器中性点经小电流接地方式可在500kV电网中因地制宜地推广，110～330kV电网可参照采用。尤其对仅有两台相同主变的电厂或变电站（100～500kV)可推广采用，其作用与部分接地完全一样。 此项科研成果已为有关标准接受，GB311.1—1997【7】和DL/T620—1997【1】中均规定500kV干式变压器中性点接地方式为全部直接接地和经小电抗接地两种；文【1】还推广到330kV干式变压器，110kV和220kV干式变压器中性点全部直接或经小电抗接地，部分中性点也可不接地。文【1】对110kV干式变压器中性点绝缘水平仍维持文【7】的相同的规定，其绝缘水平仅为工频1min耐压95kV，全波冲击耐压250kV一种。 笔者认为推广到110kV干式变压器，特别是频繁发生“失地”保护误动，跳主变三侧的变电站，这也许是克服此现象的唯一途径。虽然增加了小电抗的投资，但节省了避雷器、棒间隙和“失地”保护装置等设备，经济效益并不会差。 参考文献 ［1］DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合［S］.中华人民共和电力工业部，1997年4月21日发布 ［2］孙万忠.高压干式变压器中性点接地方式［J］.四川电力技术，1998年第1期 ［3］姚仲华.110kV干式变压器中性点间隙保护方案及改进［J］.四川电力技术，1997年第4期 ［4］李昌.干式变压器中性点零序保护的选择性问题［J］.四川电力技术，1997年第2期 ［5］沈克昌等.葛州坝工程丛书（10）［M］.北京：水利电力出版社，1993年2月 ［6］李文平.干式变压器零序阻抗工程计算法［M］.干式变压器，1998年第11期 ［7］GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合［M］.家技术监督局，1997年7月3日发布.#p#分页标题#e#