110千伏分級絕緣干式變壓器中性點(diǎn)保護間隙的配

文摘：對110千伏分級絕緣干式變壓器中性點(diǎn)保護間隙的配置進(jìn)行了分析，認為在低壓側無(wú)就地電源干預的110千伏變電站中，主變壓器的中性點(diǎn)不應設置條形間隙。根據零序電抗與正序電抗的實(shí)際比值，對不同類(lèi)型的中性點(diǎn)避雷器進(jìn)行了校核。關(guān)鍵詞：110千伏分級絕緣干式變壓器中性點(diǎn)保護間隙避雷器信息源：

干式變壓器中性點(diǎn)接地的配置原則是有效接地系統發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統中性點(diǎn)不允許接地，必須保證其有效性(X0/X1 <3，X0為零序電抗，X1為正序電抗)。由于絕緣等級的要求，不接地分級絕緣干式變壓器的中性點(diǎn)通常與相應的避雷器和保護間隙連接，因此中性點(diǎn)保護間隙的配置應從繼電保護和過(guò)電壓保護兩方面考慮。近年來(lái)，珠海電業(yè)局工業(yè)分局多個(gè)變電站加大了110 kV分級絕緣干式變壓器中性點(diǎn)棒條間隙，在很多雷區容易出現誤操作。本文將對此進(jìn)行分析。

1并聯(lián)間隙誤動(dòng)作分析安裝并聯(lián)間隙的初衷是為了防止避雷器在內部過(guò)電壓下爆炸，損壞主變壓器及附近設備。所以要求間隙的匹配特性：雷電過(guò)電壓動(dòng)作時(shí)，避雷器動(dòng)作，間隙不動(dòng)作；施加內部過(guò)電壓時(shí)，避雷器不動(dòng)作，間隙動(dòng)作。兩者分工明確。間隙應滿(mǎn)足動(dòng)作值和非動(dòng)作值閾值，220 kV干式變壓器中性點(diǎn)容易，110 kV干式變壓器中性點(diǎn)難。以前只是根據功率測試單元提供的間隙大小進(jìn)行組裝，不需要進(jìn)一步測試。但實(shí)驗室提供的數據是在處理頻率電壓和雷電波的條件下進(jìn)行測試的，與實(shí)際運行情況有較大差異。在多雷區，變電站附近線(xiàn)路單相接地時(shí)，常同時(shí)出現大氣過(guò)電壓和內部過(guò)電壓，疊加后傳遞到有間隙的中性點(diǎn)。此時(shí)過(guò)電壓既不是純工頻過(guò)電壓，也不是標準雷電波，實(shí)驗室獲得的兩個(gè)先立數據很難代表所遇到的真實(shí)情況。此外，氣隙受氣象閾值、電極形狀以及自身放電電壓的離散性影響，可靠性較差，至少得到廣東省運行經(jīng)驗的證實(shí)。這里還需要強調的是，過(guò)去一些干式變壓器的中性點(diǎn)是加了間隙的，不需要安裝棒形間隙，誤認為加間隙總是有利的，繼電保護配置也不會(huì )斷電。據統計，1994-1997年雷電期間，珠海110 kV線(xiàn)路單相接地時(shí)，間隙動(dòng)作11次，誤操作率100%。然而，間隙沒(méi)有安全安裝。信息來(lái)自：輸配電設備網(wǎng)2的中性點(diǎn)間隙和繼電保護。110千伏及以上的電網(wǎng)是一種有效的接地系統?，F在的電網(wǎng)結構通常采用220 kV變電站向110 kV變電站放射狀供電。110千伏接地系統中性點(diǎn)設在220千伏變電站的220千伏/110千伏降壓干式變壓器上，是零序電抗的主通道和系統有效性(X0)的主導元件，不允許接地。無(wú)論站內有多少臺干線(xiàn)變壓器，至少有一臺干式變壓器的110 kV中性點(diǎn)應接地，X0/X1 <3。DL/T620—1997 《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護和絕緣配合》第4.1.1條指出：“要避免110 kV和220 kV有效接地系統中局部不接地系統的偶然形成和高工頻過(guò)電壓的產(chǎn)生?！痹谶@里，“應該避免”是較好道防線(xiàn)。由于電網(wǎng)結構、設備可靠性和技術(shù)水平的提高，多年來(lái)沒(méi)有系統的土地流失事故報告。珠海電網(wǎng)形成以來(lái)，從未出現過(guò)整體和部分故障。然而，這并不能保證110千伏系統永遠不會(huì )接地。當出現以下情況時(shí)，仍存在中性點(diǎn)保護間隙：a) 220 kV降壓變電站兩臺以上主變壓器(一般并聯(lián)運行)，根據較不利情況，當110 kV中性點(diǎn)接地主變壓器因內部故障跳閘時(shí)，一臺中性點(diǎn)接地干式變壓器將繼續運行，形成失壓接地系統。此時(shí)，應立即合上另一個(gè)無(wú)接地操作的110千伏中性點(diǎn)接地刀閘，恢復系統接地，這是現場(chǎng)操作和調度程序中防止土地損失的具體措施。但當單相接地在110 kV中性點(diǎn)接地刀閘合上之前(一般認為是幾分鐘)(幾率極小)相繼發(fā)生時(shí)，另一臺干式變壓器供電的不接地干線(xiàn)變壓器110 kV中性點(diǎn)保護間隙擊穿，仍相當于接地系統。故障線(xiàn)路的主保護仍然會(huì )瞬間跳閘，供電端的零序電壓和間隙保護的零序電流仍然會(huì )起到后備作用。文獻[1]的2.3.9.2條規定：“當中性點(diǎn)是eq #p#分頁(yè)標題#e#

b)通過(guò)110 kV干式變壓器低壓側與主網(wǎng)相連的本地電源，在110 kV側因故與主網(wǎng)斷開(kāi)后，會(huì )形成本地失地系統。此時(shí)干式變壓器已成為供電端升壓干式變壓器，必須合上中性點(diǎn)接地刀閘。程序同上。同時(shí)，當110千伏中性點(diǎn)再次接地時(shí)，干式變壓器的中性點(diǎn)保護間隙會(huì )擊穿，使先立的110千伏系統的中性點(diǎn)不接地。當主保護或開(kāi)關(guān)拒動(dòng)時(shí)，主變壓器的近后備作出反應。文獻[2]4.2.14.2條規定：“對于中性點(diǎn)直接接地系統的主網(wǎng)終端變電站，如果干式變壓器中性點(diǎn)不直接接地，負荷側接區域電源，干式變壓器還應配有零序電壓和間隙零序電流解耦裝置。三重零序電壓一般設為10 ~ 15 V(額定電壓300 V)，間隙零序電流一次性設為40 ~ 1000?！蓖ㄟ^(guò)保護間隙較大限度地保持有效接地系統的運行。3中性點(diǎn)間隙和過(guò)流

電壓保護3.1 單相接地時(shí)的工頻電壓 單相接地發(fā)生在終端變電所110 kV母線(xiàn)上時(shí)，110 kV干式變壓器感受到的零序電壓較高 ，等值零序電抗也較大。有效接地系統以X0／X1小于3為界，并不是說(shuō)一定等于3，不同地區電網(wǎng)及每個(gè)變電所有著(zhù)不同的X0／X1值，且差異很大，干式變壓器中性點(diǎn)處的過(guò)電壓水平自然也不一樣。表1提供了珠海電力工業(yè)局2000年部分110 kV干式變壓器中性點(diǎn)的過(guò)電壓值。通用文章及教科書(shū)均按1．15 UN（UN為系統的額定電壓，本計算取UN＝126 kV）和X0/X1＝3取極值，使估算裕度過(guò)高，有時(shí)會(huì )將過(guò)電壓值推向避雷器所能承受的電壓的邊緣，嚴格的電壓管理和先進(jìn)的電壓調整手段都不會(huì )使電壓達到126 kV。表1按實(shí)際電抗值編制,可以看出珠海地區110 kV干式變壓器中性點(diǎn)的X0／X1值在0．613 5～2．068 2之間，穩態(tài)和暫態(tài)過(guò)電壓在17．07～37．00 kV及25．61～56．79 kV之間，遠低于干式變壓器中性點(diǎn)絕緣的工頻耐受電壓。

3.2 斷路器非同期動(dòng)作引起的過(guò)電壓 1999年，原廣東省電力工業(yè)局下發(fā)的有關(guān)文件指出：“110 kV斷路器為三聯(lián)動(dòng)機構 ，因操動(dòng)機構故障出現非全相或嚴重不同期的概率很小，且省內尚未發(fā)生過(guò)有此危及中性點(diǎn)絕緣的情況”。所以對斷路器非同期動(dòng)作引起的過(guò)電壓不作討論。 注：深坑變電站1號干式變壓器在冬季榨糖乾霧電廠(chǎng)投運時(shí)保護間隙投入，非榨糖季節保護間隙拆除。

4 結論 1998年，珠海電力工業(yè)局拆除了終端變電所低壓側無(wú)電源的干式變壓器中性點(diǎn)的保護間隙，保留及補裝低壓側有電源的干式變壓器中性點(diǎn)保護間隙，間隙距離為130～140 mm。經(jīng)過(guò)1999～2001年運行驗證，珠海地區110 kV電網(wǎng)頻發(fā)的保護間隙誤動(dòng)得到了徹底根治。由于很難遇到系統失地時(shí)緊接著(zhù)再發(fā)生單相接地故障，因此還沒(méi)有正確動(dòng)作的記錄。 信息來(lái)自:輸配電設備網(wǎng)

參考文獻

［1］DL 400—1991，繼電保護和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規程［S］．［2］DL／T584—1995，3～10 kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規程［S］． #p#分頁(yè)標題#e#