電廠主變壓器中性點的保護與運行分析

摘 要：隨著人們對電能的需求量不斷的增加，發電廠供電系統的正常運行就顯得尤為重要，變壓器是發電廠重要的發電設備之一，其對電力系統的穩定運行有著極其重要的作用，在發電廠的故障中，以中性點接地故障較為普遍，所以做好主變壓器的中性點保護工作是保證系統正常運行的基礎。文章分析了電廠主變壓器中性點及其結構，并對電廠主變壓器中性點的保護和運行進行了具體的闡述。

關鍵詞：電廠；中性點；主變壓器；保護；運行

前言

在電廠運行當中，變壓器做為電廠運行時的核心設備，變壓器運行的質量直接關系著電廠的正常生產經營活動的進行。變壓器是電廠設備中成本較高的設備之一，所以在110kv及以上的中性點直接接地的電網中，普遍采用分級絕緣的變壓器。在電網運行過程中，接地短路故障較為常見，其實在實際運行中，有部分變壓器的中性點是接地的，也有部分變壓器的中性是不接地的，但不管何種接地方式或是不接地方式，當發生接地短路時，都會影響到其他設備的正常運行，所以對于電廠運行中的大型變壓器需要進行中性點保護設置，從而有效的保護系統的正常運行。

1 電廠主變壓器中性點及結構

主變壓器中性點就是在星形連接的三相電路中，中性點即是將A、B、C三相繞組連在一起的那個公共點，其中中性線就是由中性點引出的導線，在電力系統正常運行的狀況下，中性點對地電位為零或接近于零。

主變壓器中性點的結構主要包括：

1.1 避雷器作用及原理

當發生雷擊和電力系統操作時所產生的過壓時，避雷器就有效的發揮了作用，當發生瞬時電壓危害時，避雷器就立即動作，限制過電壓的發生，截斷續流，從而保證設備的絕緣不被破壞，通常情況下都會在帶電導線和大地之間接入避雷器，并以并聯的形式與被保護的設備連接，當發生異常時迅速動作，當電壓值正常時則又會立即恢復原狀，保證系統的正常供電。

1.2 放電計數器

為了監測避雷器泄漏電流的需要，通常會在避雷器的下面串聯放電計數器，從而達到實現記錄避雷器動作次數及報警的需要。避雷器的放電計數器主要由非線性電阻、電磁計數器、毫安表、繼電器和一些電子元器件組成。當電網正常運行時，放電計數器中的毫安表會針對避雷器的泄漏電流進行測量，當雷擊或是過電壓發生時，因此產生的強大電流會流過避雷器和放電計數器時，這部分電流可通過泄漏電流回路測得，同時轉移到電磁計數器回路，毫安表受到保護，這時通過電壓的電流量將由電磁計數器來進行記錄其動作次數和報警。

1.3 中性點隔離開關

通過對中性點隔離開關的控制，可以有效的控制中性點是否接地，中性點隔離開關可以進行手動或是電動的分、合閘，也可實現遠程控制分、合閘。

2 電廠主變壓器的中性點的保護

2.1 中性點的保護原理

一方面，按一般運行要求，在多臺變壓器并列運行系統中，應采用一臺變壓器中性點直接接地，其它變壓器中性點不接地的運行方式。因為在發生單相接地故障時，故障零序電流通過變壓器中性線形成回路，在中性線上裝設的零序電流互感器檢測到零序電流構成接地保護。如果有多臺變壓器中性點接地，那么接地點的短路電流就會分流到多臺變壓器上，造成保護靈敏度降低。為保證零序電流保護的靈敏度，所以不采用多臺變壓器中性點接地運行方式。

另一方面，零序電流保護、間隙零序保護、避雷器保護，三者的作用都是保護變壓器中性點絕緣，防止過電壓。它們的關系是：當中性點刀閘接地時，間隙保護與避雷器均不起作用；當中性點刀閘斷開時，放電間隙與避雷器有一個互相配合關系，也就是當中性點電壓逐漸升高到一定電壓值時放電間隙先擊穿，把電壓引向大地，間隙被擊穿時由間隙零序過電流保護動作短延時跳開主變兩側開關，間隙未被擊穿時由間隙零序電壓保護動作切除變壓器。如此時電壓降低，則避雷器就無需動作，如電壓繼續升高，則避雷器就要動作。此處放電間隙的另一個作用就是防止避雷器的頻繁動作，以延長避雷器的使用壽命。

2.2 主變壓器的中性點的保護實現

2.2.1 避雷器的選擇

如果中性點不安裝避雷器，那么很難避免大氣過電壓的發生，通常為了更好的配合絕緣的效果，在中性點多采用專用金屬氧化物避雷器，但在安裝時需要滿足一定條件：其一為變壓器的中性點耐沖擊電壓要高于沖擊放電電壓，其二電網單相接地而引起的中性點電位升高穩態值應該小于其滅弧電壓。只有如此，才能保證避雷器正確的發揮其保護的作用。

2.2.2 間隙的選擇

變壓器的中性點保護當中還應采用放電間隙保護，雖然放電間隙保護的方式的形式較多，但通常在變壓器中性點保護中還是以采取棒形的間隙方式為主，此棒形放電間隙通常安裝于變壓器中性點與地線之間，從而起到有效的保證作用。

2.2.3 整定設計

一是間隙零序電流整定，根據間隙放電電流經驗數據，因正常情況下放電間隙回路無電流，一般取一次值為100A時動作；二是零序過壓保護的動作整定，發生單相接地故障，而且系統有中性點直接接地時，零序過壓元件不應動作。

3 電廠主變壓器的中性點的運行

3.1 中性點不接地運行方式

這種供電系統是將電氣設備的金屬外殼與工作零線相接的保護系統，它的特點如下：

第一、由于設備的外殼與零線相接，所以當外殼帶電時，漏電電流會在零線保護系統中中上升為短路電流，這個電流會熔斷熔斷器的熔絲，并使斷路器的脫扣器立即動作而跳閘，從而切斷故障設備，實現斷電，安全性較好。

第二、由于變壓器中性點不接地系統電氣設備的外殼直接與零線相接，所以不用裝設其他設備，有效的節省了材料，也不用浪費較多的工時，能快速的實現連接，所以這種方式在實際運行中應用的較為廣泛，要優于其他的運行方式。

3.2 中性點經消弧線圈接地運行方式

中性點經消弧線圈接地運行供電系統是把工作零線N和專用保護線PE嚴格分開的供電系統，電氣設備金屬外殼接零保護是接在專用的保護線PE上，安全可靠。適用于工業與民用建筑等低壓供電系統。

3.3 中性點直接接地運行方式

中性點直接接地運行方式是指將電氣設備的金屬外殼直接接地的保護系統，稱為保護接地系統，也稱TT系統。第一個符號T表示電力系統中性點直接接地；第二個符號T表示負載設備外露不與帶電體相接的金屬導電部分與大地直接聯接，而與系統如何接地無關。

4 結束語

隨著經濟的快速發展，電廠安全穩定的供應電能具有非常重要的意義，對我國國民經濟的快速發展起到積極的推動作用，所以作為電廠核心設備的主變壓器的安全運行也是至關重要的，為了確保主變壓器的穩定運行，做好中性點保護工作可以有效的保證過電壓所導致的破壞絕緣問題，同時也是實現絕緣配合、繼電保護和運行方式三者有效配合使主變壓器穩定安全運行的基礎。

參考文獻

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