淺析110kV變壓器中性點(diǎn)接地方式

摘要 分析100kV變壓器，變壓器中性點(diǎn)，中性點(diǎn)部份接地方式，接地方式的缺點(diǎn)，指出經(jīng)小電抗接地方式，接地方式的優(yōu)點(diǎn)，建議把目前的部分接地方式改為經(jīng)小電抗接地方式。本文只針對(duì)110KV變壓器中性接地的方式，方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單論述。

關(guān)鍵詞 110KV 變壓器 接地

前言

變壓器中性點(diǎn)接地方式有三種：(1)不接地；(2)直接接地；(3)經(jīng)電抗器接地。再分細(xì)些，則直接接地可分為部份接地(有效接地)和全部接地(極有效接地)兩種；而經(jīng)電抗器接地可分為經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)小電抗接地兩種。變壓器中性點(diǎn)接地方式不同，在其中性點(diǎn)上出現(xiàn)的過(guò)電壓幅值也不同，所以過(guò)電壓保護(hù)方案也不同。一般變壓器中性點(diǎn)不接地時(shí)中性點(diǎn)絕緣水平為全絕緣(與線端相同)，不需要安裝避雷器，但在多雷區(qū)且單進(jìn)線裝有消弧線圈的變壓器應(yīng)在中性點(diǎn)加裝避雷器，其額定電壓與線端相同。一般變壓器部份接地時(shí)中性點(diǎn)絕緣水平為半絕緣(僅為線端的一半)，中性點(diǎn)按其絕緣水平的不同，應(yīng)安裝相應(yīng)保護(hù)水平的避雷器。

110kV變壓器在部份接地系統(tǒng)中其中性點(diǎn)絕緣水平為35kV級(jí)，僅為線端絕緣水平的1／3，過(guò)電壓保護(hù)方案變得十分困難。

1 中性點(diǎn)部份接地方式的缺點(diǎn)

1.1避雷器難選

為了兼顧防雷和內(nèi)過(guò)電壓，通常中性點(diǎn)的保護(hù)方式為避雷器與間隙并列運(yùn)行。對(duì)避雷器的要求為在雷電過(guò)電壓下應(yīng)動(dòng)作，在工頻或內(nèi)部過(guò)電壓下不應(yīng)動(dòng)作。對(duì)有間隙的傳統(tǒng)的避雷器F7或FCZ型而言，即滅弧電壓要高，沖擊放電電壓要低，這在目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品中是找不到的。只能采用非標(biāo)準(zhǔn)組合，另外附加電容來(lái)改變沖擊放電電壓以滿足要求。

1.2間隙距離難選

由上所述，對(duì)間隙的要求為發(fā)生“失地”情況時(shí)應(yīng)動(dòng)作(即間隙放電)，“有地”情況時(shí)發(fā)生單相接地故障不應(yīng)動(dòng)作?？刂苿?dòng)作的手段就是間隙距離的調(diào)整。通常裸露在大氣中的棒間隙放電電壓分散性很大，在間隙120mm和115mm的沖擊放電電壓(平均值)的差值高達(dá)53 2kV(即10 6kV／mm，而區(qū)分“失地”和“有地”的沖擊放電電壓上下眼的差值僅為39kV，因此區(qū)別難度大。建議將間隙換裝在可以精確調(diào)整，材質(zhì)較好，密封良好、運(yùn)行條件較好的環(huán)境中(例如將棒間隙裝在透明、密封的絕緣盒中)。實(shí)際上此建議是行不通的，而且還要考慮空氣間隙放電與固體沿面放電的關(guān)系。

1.3繼電保護(hù)難選

中性點(diǎn)部分接地電網(wǎng)均設(shè)有防止出弧立不接地狀態(tài)的繼電保護(hù)。具體為零序過(guò)壓和間隙過(guò)流。這種“失地”保護(hù)不可靠，經(jīng)常有誤動(dòng)情況出現(xiàn)，一是電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)，與故障線路無(wú)關(guān)的其他主變間隙過(guò)流動(dòng)作跳閘；二是供電線路故障時(shí)，受電端主零序過(guò)壓在電源側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘前動(dòng)作跳閘。在分析引起誤動(dòng)的各種原因后，提出用比較兩健全相電壓間的相應(yīng)位作為零序過(guò)壓保護(hù)的動(dòng)作條件之一，構(gòu)成相位閉鎖的零序過(guò)電壓保護(hù)；比較主變中性點(diǎn)零序電流與110kV相電流的絕對(duì)值閉鎖間隙過(guò)流保護(hù)的方案。此方案的問(wèn)題有二條，一是在原方案的基礎(chǔ)上加兩個(gè)閉鎖裝置，增加了裝置的復(fù)雜性，眾所周知繼保裝置越復(fù)雜，可靠性越差；二是該方案在理論上是可行的，技術(shù)上要引入微機(jī)保護(hù)，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)效益上是否值得?

2 中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地方式的優(yōu)點(diǎn)

2.1絕緣水平要求降低，保護(hù)方案易選

在110kV變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地后，中性點(diǎn)絕緣水平可采用20kV級(jí)。即工頻1min耐壓55kV，全波沖擊耐壓125kV。絕緣水平要求下降是以不會(huì)出現(xiàn)高幅值過(guò)電壓為基礎(chǔ)的，這意味著原變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地后可省去原有的避雷器和棒間隙等設(shè)備，而且保護(hù)是可靠的。(原變壓器中性點(diǎn)絕緣水平為35kV級(jí)。即工頻1min耐壓85kV，全波沖擊耐壓185kV)。

2.2接地方式統(tǒng)一，繼保裝置簡(jiǎn)化

不存在部分中性點(diǎn)不接地的變壓器，自然不會(huì)出現(xiàn)弧立的不接地電網(wǎng)，因此防“失地”的繼保裝置可以省略。眾所周知繼保裝置越簡(jiǎn)單，可靠性越高。

2.3中性點(diǎn)部分接地方式的優(yōu)點(diǎn)全部保留

中性點(diǎn)部分接地方式的優(yōu)點(diǎn)是：(1)可采用簡(jiǎn)單可靠的零序繼電保護(hù)；(2)斷路器遮斷容量不受單相短路電流的限制。當(dāng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地時(shí)，只要小電抗阻值選擇適當(dāng)，就可以起到變壓器中性點(diǎn)部分接地作用。

3 對(duì)變壓器中性點(diǎn)小電抗的技術(shù)要求

3.1阻抗及阻抗特性

阻抗值為變壓器零序電抗的1／3。變壓器零序電抗一般計(jì)算方法很復(fù)雜，需作試驗(yàn)確定。：對(duì)三相雙繞組的變壓器，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比，誤差小于1.5％，對(duì)三相三線繞組變壓器，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比，誤差小于6.2％。這在工程計(jì)算中是允許的。

在最大和最小運(yùn)行方式下，在流過(guò)小電抗的最大單相短路電流范圍內(nèi)保持阻抗為線性。

3.2熱穩(wěn)定

一般主要變壓器熱穩(wěn)定時(shí)間為2s，因此要求小電流在流過(guò)最大單相短路電流時(shí)，其熱穩(wěn)定時(shí)間也為2s。其長(zhǎng)期工作電流約為最大零序電流的0.12倍。

3.3絕緣水平

一般應(yīng)與變壓器中性點(diǎn)絕緣水平相同。110kV變壓器中性點(diǎn)絕緣水平為35kV級(jí)時(shí)，小電抗絕緣水平也為35kV級(jí)，由于有充足的裕度，可省去避雷器。

結(jié)語(yǔ)

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變壓器取得，并于1986年6月在葛州壩大江電廠升壓站7臺(tái)升壓變壓器付諸實(shí)踐。運(yùn)行至今已近15年，還沒(méi)有見(jiàn)到發(fā)生故障的報(bào)道，證明是成功的。此項(xiàng)科研成果獲得者指出：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(duì)僅有兩臺(tái)相同主變的電廠或變電站(100～500kV)可推廣采用，其作用與部分接地完全一樣。

筆者認(rèn)為推廣到110kV變壓器，特別是頻繁發(fā)生“失地”保護(hù)誤動(dòng)，跳主變?nèi)齻?cè)的變電站，這也許是克服此現(xiàn)象的唯一途徑。雖然增加了小電抗的投資，但節(jié)省了避雷器、棒間隙和“失地”保護(hù)裝置等設(shè)備，經(jīng)濟(jì)效益并不會(huì)差。