110千伏干式變壓器中性點(diǎn)接地方式的探討

摘要：分析了100千伏干式變壓器中性點(diǎn)局部接地方式的缺點(diǎn)，指出了小電抗接地方式的優(yōu)點(diǎn)，建議將目前的局部接地方式改為小電抗接地方式。關(guān)鍵詞：干式變壓器；中性點(diǎn)；接地方式干式變壓器有三種中性點(diǎn)接地方式：1)不接地；2)直接接地；3)通過(guò)電抗器接地。如果細分，直接接地可以分為部分接地(有效接地)和完全接地(極有效接地)；電抗器接地可分為消弧線(xiàn)圈接地和小電抗接地。干式變壓器中性點(diǎn)不同的接地方式導致其中性點(diǎn)過(guò)電壓幅值不同，因此過(guò)電壓保護方案也不同。一般干式變壓器中性點(diǎn)不接地時(shí)，中性點(diǎn)絕緣水平完全絕緣(與線(xiàn)端相同)，無(wú)需安裝避雷器。但在多雷區帶消弧線(xiàn)圈的干式變壓器中，避雷器應安裝在與線(xiàn)端額定電壓相同的中性點(diǎn)上。一般干式變壓器部分接地時(shí)，中性點(diǎn)絕緣等級為半絕緣(只有線(xiàn)路末端的一半)，中性點(diǎn)應根據其絕緣等級安裝相應保護等級的避雷器。實(shí)踐證明，中性點(diǎn)部分接地時(shí)使用半絕緣干式變壓器基本安全，只有斷路器出現不全相或嚴重不同時(shí)相時(shí)產(chǎn)生的鐵磁諧振過(guò)電壓才可能危及中性點(diǎn)絕緣。因此，DL/T620-1997 [1]規定中性點(diǎn)應裝設間隙，對該間隙的要求如下：“當因接地故障形成局部不接地系統時(shí)，該間隙應動(dòng)作；當系統在有效接地模式下運行時(shí)，當發(fā)生單相接地故障時(shí)，間隙不應起作用?！睘闈M(mǎn)足防雷要求，應并聯(lián)相應的避雷器。間隙和避雷器并聯(lián)到中性點(diǎn)時(shí)，應滿(mǎn)足如下要求：“當系統單相接地系數大于5時(shí)，間隙不應在雷電接地暫態(tài)過(guò)電壓下動(dòng)作；避雷器不應在工頻和操作過(guò)電壓下動(dòng)作，僅在雷電接地的暫態(tài)過(guò)電壓下動(dòng)作?！毙畔?lái)自：輸配電設備網(wǎng)。部分接地系統中110kV干式變壓器中性點(diǎn)絕緣水平為35kV，僅為線(xiàn)端絕緣水平的1/3。過(guò)壓保護方案變得非常困難。筆者曾在[2]中介紹過(guò)，建議將110千伏干式變壓器中性點(diǎn)接地方式改為小電抗器接地。但是三年過(guò)去了，各方面都發(fā)生了很多變化，我覺(jué)得有必要做進(jìn)一步的說(shuō)明。1中性點(diǎn)局部接地方式的弊端1.1避雷器難選為了兼顧防雷和內部過(guò)電壓，中性點(diǎn)的保護方式通常是避雷器帶間隙并聯(lián)運行。避雷器的要求是在雷電過(guò)電壓下動(dòng)作，在工頻或內部過(guò)電壓下不動(dòng)作。對于有間隙的傳統避雷器FZ或FCZ，即滅弧電壓較高，沖擊放電電壓較低，這在目前內生產(chǎn)的標準系列產(chǎn)品中是找不到的。只有非標準組合和附加電容可以用來(lái)改變脈沖放電電壓以滿(mǎn)足要求。目前，FZ或FCZ是過(guò)時(shí)的產(chǎn)品，未來(lái)將被新的金屬氧化物避雷器(MOA)取代。金屬氧化物避雷器是無(wú)間隙的，即YW型。對于YW金屬氧化物避雷器，上述要求是更高的連續運行電壓和更低的雷電沖擊殘壓。這對于中性點(diǎn)絕緣只有線(xiàn)端絕緣1/3的110kV干式變壓器是不可能的。1.2差距距離難以選擇。如上所述，缺口是在“失去土地”(即缺口放電)的情況下需要行動(dòng)的，在“地面”的情況下不應該行動(dòng)?？刂苿?dòng)作的手段是調整間隙距離。通常，暴露在大氣中的棒間隙的放電電壓是高度分散的。論文[3]表明 #p#分頁(yè)標題#e#

1.3繼電保護難以選擇。中性點(diǎn)部分接地電網(wǎng)配有繼電保護，防止不接地時(shí)出現電弧。特別是零序過(guò)壓和間隙過(guò)流。[4]指出，這種“失地”保護是不可靠的，誤操作時(shí)有發(fā)生。一是電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)，與故障線(xiàn)路無(wú)關(guān)的其他主變壓器間隙溢出跳閘；二是供電線(xiàn)路故障時(shí)，接收端的主零序過(guò)壓在供電側開(kāi)關(guān)跳閘前跳閘。論文[4]在分析了誤操作的各種原因后，提出將兩個(gè)健全相電壓的對應位進(jìn)行比較是零序過(guò)壓保護的動(dòng)作閾值之一，構成了帶鎖相的零序過(guò)壓保護；將主變壓器中性點(diǎn)零序電流絕對值與110千伏相電流絕對值進(jìn)行比較。這個(gè)方案有兩個(gè)問(wèn)題。先先，在原方案中增加了兩個(gè)鎖定裝置，增加了裝置的復雜性。眾所周知，繼電保護裝置越復雜，可靠性越差；二是方案理論上可行，技術(shù)上要引入微機保護。從經(jīng)濟效益來(lái)看，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品是否值得？2中性點(diǎn)小電抗接地的優(yōu)點(diǎn)2.1降低了對絕緣水平的要求，保護方案易于選擇。文[5]指出，110千伏干式變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地后，中性點(diǎn)絕緣水平可達20kV。即1分鐘內工頻電壓為55kV，全波沖擊電壓為125kV。絕緣水平降低是基于不會(huì )出現高幅過(guò)電壓，即原干式變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地后，可省去原避雷器、棒間隙等設備，保護可靠。(原干式變壓器中性點(diǎn)絕緣等級為35kV。即工頻1分鐘耐壓為85kV，全波沖擊耐壓為185kV)。詳情請訪(fǎng)問(wèn)：輸配電設備網(wǎng)2.2。接地方式統一。繼電保護裝置簡(jiǎn)化了干式變壓器，沒(méi)有部分中性點(diǎn)不接地。自然就不會(huì )有垂直不接地的電網(wǎng)，所以可以省去防止“失地”的繼電保護裝置。眾所周知，繼電保護裝置越簡(jiǎn)單，可靠性越高。2.3部分中性點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)全部保留。部分中性點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)是：(1)可采用簡(jiǎn)單可靠的零序繼電保護；(2)斷路器的分斷能力不受單相短路電流的限制；(3)單相接地對通信線(xiàn)路的干擾也優(yōu)于文獻[5]中的情況，指出干式變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地時(shí)，只要適當選擇小電抗的電阻值，就能起到干式變壓器中性點(diǎn)部分接地的作用。干式變壓器中性點(diǎn)小電抗技術(shù)要求3.1阻抗及阻抗特性

 阻抗值為干式變壓器零序電抗的1/3。干式變壓器零序電抗一般計算方法很復雜，需作試驗確定。文【6】給出干式變壓器零序阻抗工程計算法，計算結果表明：對三相雙繞組的干式變壓器，與實(shí)測數據相比，誤差小于1.5%，對三相三線(xiàn)繞組干式變壓器，與實(shí)測數據相比，誤差小于6.2%。這在工程計算中是允許的。 在較大和較小運行方式下，在流過(guò)小電抗的較大單相短路電流范圍內保持阻抗為線(xiàn)性。3.2熱穩定 一般主要干式變壓器熱穩定時(shí)間為2s，因此要求小電流在流過(guò)較大單相短路電流時(shí)，其熱穩定時(shí)間也為2s。其長(cháng)期工作電流約為較大零序電流的0.12倍。 3.3絕緣水平 一般應與干式變壓器中性點(diǎn)絕緣水平相同。110kV干式變壓器中性點(diǎn)絕緣水平為35kV級時(shí)，小電抗絕緣水平也為35kV級，由于有充足的裕度，可省去避雷器。4結語(yǔ) 干式變壓器中性點(diǎn)由有效接地（部分接地）改為極有效接地（全部直接接地或經(jīng)小電抗接地）這一科研成果是從500kV干式變壓器取得，并于1986年6月在葛州壩大江電廠(chǎng)升壓站7臺升壓干式變壓器付諸實(shí)踐。運行至今已近15年，還沒(méi)有見(jiàn)到發(fā)生故障的報道，證明是成功的。此項科研成果獲得者在文【5】中指出：干式變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電流接地方式可在500kV電網(wǎng)中因地制宜地推廣，110～330kV電網(wǎng)可參照采用。尤其對僅有兩臺相同主變的電廠(chǎng)或變電站（100～500kV)可推廣采用，其作用與部分接地完全一樣。 此項科研成果已為有關(guān)標準接受，GB311.1—1997【7】和DL/T620—1997【1】中均規定500kV干式變壓器中性點(diǎn)接地方式為全部直接接地和經(jīng)小電抗接地兩種；文【1】還推廣到330kV干式變壓器，110kV和220kV干式變壓器中性點(diǎn)全部直接或經(jīng)小電抗接地，部分中性點(diǎn)也可不接地。文【1】對110kV干式變壓器中性點(diǎn)絕緣水平仍維持文【7】的相同的規定，其絕緣水平僅為工頻1min耐壓95kV，全波沖擊耐壓250kV一種。 筆者認為推廣到110kV干式變壓器，特別是頻繁發(fā)生“失地”保護誤動(dòng)，跳主變三側的變電站，這也許是克服此現象的唯一途徑。雖然增加了小電抗的投資，但節省了避雷器、棒間隙和“失地”保護裝置等設備，經(jīng)濟效益并不會(huì )差。 參考文獻 ［1］DL/T620-1997交流電氣裝置的過(guò)電壓保護和絕緣配合［S］.中華人民共和電力工業(yè)部，1997年4月21日發(fā)布 ［2］孫萬(wàn)忠.高壓干式變壓器中性點(diǎn)接地方式［J］.四川電力技術(shù)，1998年第1期 ［3］姚仲華.110kV干式變壓器中性點(diǎn)間隙保護方案及改進(jìn)［J］.四川電力技術(shù)，1997年第4期 ［4］李昌.干式變壓器中性點(diǎn)零序保護的選擇性問(wèn)題［J］.四川電力技術(shù)，1997年第2期 ［5］沈克昌等.葛州壩工程叢書(shū)（10）［M］.北京：水利電力出版社，1993年2月 ［6］李文平.干式變壓器零序阻抗工程計算法［M］.干式變壓器，1998年第11期 ［7］GB311.1-1997高壓輸變電設備的絕緣配合［M］.家技術(shù)監督局，1997年7月3日發(fā)布.#p#分頁(yè)標題#e#