110kV分级绝缘变压器中性点保护间隙的配置

摘　要：对110 kV分级绝缘变压器中性点掩护间隙配置进行了分析，认为低压侧无处所电源介入的110 kV变电所内的主变压器中性点不应加装棒间隙。针对已运行的不同型式的中性点避雷器，根据零序电抗与正序电抗的实际比值，进行了配合校验。

要害词：110 kV分级绝缘变压器中性点掩护间隙避雷器

　　变压器中性点接地的配置原则是：在有效接地系统产生单相接地故障时，系统的中性点不容许失地，且必须保证其有效（X0／X1＜3，X0为零序电抗，X1为正序电抗）。对不接地的分级绝缘变压器中性点，因绝缘程度的恳求，通常接有相应的避雷器及掩护间隙，所以，中性点掩护间隙的配置应从继电掩护和过电压掩护两方面考虑。
　　近年来，珠海电力工业局不少变电所在110 kV分级绝缘变压器中性点上增长了棒间隙，在多雷区间隙容易产生误动，本文将对此进行分析。

1 并联间隙的误动分析
　　装并联间隙的初衷是防止避雷器在内部过电压下动作时因遭遇不住过电压而爆炸,损坏主变压器及附近设备，因而恳求间隙的配合特点是：在雷电过电压作用时，避雷器动作，间隙不动作；在内部过电压作用时，避雷器不动作，间隙动作。两者的分工是明确的。间隙要满足动作值和不动作值两个条件，这对220 kV变压器中性点来说易办到，而对110 kV变压器中性点则较难。以往只按电力实验单位供给的间隙尺寸装配，并不恳求再做实验。而实验室供给的数据是分辨在施加工频电压和雷电波的状况下测试到的，与实际运行工况相差很大。在多雷区，变电所近区线路单相接地时，大气与内部过电压往往同时涌现，叠加后传递到并有间隙的中性点，此时的过电压既不是纯工频的过电压,也不是标准雷电波，在实验室得出的两项独立的数据很难代表所遇到的真实状况。另外,空气间隙受景象条件、电极形状及本身放电电压的离散性的影响，可靠性较差，至少广东省的运行经验证实了这一点。这里还应强调的是，过去在部分不需要加装棒间隙的变压器的中性点上也增长了间隙，弊病地认为加上间隙总会有利益，再加上继电掩护配置不停电。据统计，在1994～1997年雷电期间，珠海地区110 kV线路单相接地时，间隙共动作11次，误动率100%，无装间隙的却是平平安安。 
2 中性点间隙与继电掩护
　　110 kV及以上电网是有效接地系统，今日的电网结构通常由220 kV变电所以辐射状向110 kV变电所供电。110 kV接地系统的中性点设置在220 kV变电所的220 kV／110 kV降压变压器上，是零序电抗的主通道，是系统有效性（X0）的主导成分，是不容许失地的。不管站内有几台主变压器，至少应有1台变压器的110 kV中性点必须接地运行，并且X0／X1＜3。DL／T620—1997《交换电气装置的过电压掩护和绝缘配合》第4．1．1条指出：“应避免110 kV及220 kV有效接地系统中偶然形成局部不接地系统，并产生较高的工频过电压。”这里的“应避免”是第一道防线。由于电网结构的改良、设备可靠性和技术程度的进步，多年来已无看到过系统失地事故的报导，珠海地区电网形成至今,整体和局部从未产生过失地现象。但这并不能保证110 kV系统会永远不失地，当下述状况涌现时，仍需有中性点掩护间隙：
　　a）有两台及以上主变压器的220 kV降压变电所（一般为并列运行），按最不利的状况考虑，当110 kV中性点接地运行的主变压器产生内部故障跳闸后，剩下一台中性点不接地的变压器持续运行，会形成失地系统，此时应立即合上另一台无接地运行的110 kV中性点接地刀闸，使系统恢复接地，这就是现场运行规程和调度规程中防止失地的具体措施。而在110 kV中性点接地刀闸合上之前（一般认为是几分钟）又相继产生单相接地时（机会极少），靠另一台变压器供电的不接地的主变压器110 kV中性点掩护间隙击穿，仍等效于接地系统。故障线路的主掩护仍然会瞬时动作跳闸，电源端的零序电压和间隙掩护的零序电流仍有后备作用。文献［1］2．3．9．2条规定：“中性点装设放电间隙时，应按2．3．8条的规定装设零序电流掩护，并增设反响零序电压和间隙放电电流的零序电流电压掩护。当电力网单相接地且失去接地中性点时，零序电流电压掩护约经过0．3～0．5 s时限动作于断开变压器各侧断路器。”保证了原配置的继电掩护按有效接地系统的正常程序动作。
　　b）通过110 kV变压器低压侧与主网相连的处所电源，因某种原因110 kV侧与主网解列后会形成局部的失地系统，此时的变压器已成为电源端的升压变压器，必须合上中性点接地刀闸，程序同上。其间110 kV中性点再产生单相接地时，就要靠变压器中性点掩护间隙击穿，才干使独立的110kV系统中性点不失地。当主掩护或开关拒动时，主变压器近后备作出反响。文献［2］4．2．14．2条规定：“对中性点直接接地系统的主网终端变电所，如果变压器的中性点不直接接地，且负荷侧接有地区电源，则变压器还应装设零序电压和间隙零序电流解列装置，三倍零序电压定值一般整定为10～15 V（额定电压为300 V），间隙零序电流一次定值为40～100 A，掩护动作后带0．3～0．5 s延时，跳地区电源联络线路的断路器。”靠掩护间隙最大限度地保持有效接地系统运行。
3 中性点间隙与过电压掩护
3.1 单相接地时的工频电压
　　单相接地产生在终端变电所110 kV母线上时，110 kV变压器感受到的零序电压最高 ，等值零序电抗也最大。有效接地系统以X0／X1小于3为界，并不是说必定等于3，不同地区电网及每个变电所有着不同的X0／X1值，且差别很大，变压器中性点处的过电压程度自然也不一样。表1供给了珠海电力工业局2000年部分110 kV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，本打算取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遭遇的电压的边沿，严格的电压管理和先进的电压调剂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 ，因操动机构故障涌现非全相或严重不同期的概率很小，且省内尚未产生过有此危及中性点绝缘的状况”。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号变压器在冬季榨糖乾雾电厂投运时掩护间隙投入，非榨糖季节掩护间隙拆除。

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变压器中性点的掩护间隙，保存及补装低压侧有电源的变压器中性点掩护间隙，间隙距离为130～140 mm。经过1999～2001年运行验证，珠海地区110 kV电网频发的掩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产生单相接地故障，因此还无正确动作的记载。

参考文献

［1］DL 400—1991，继电掩护和安全主动装置技术规程［S］．
［2］DL／T584—1995，3～10 kV电网继电掩护装置运行整定规程［S］．

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