變壓器中性點間隙保護裝置實踐

110kV、220kV是供電網絡的主要電壓等級， 中性點一般采用直接接地方式。為了限制單相短路電流，通常一部分變壓器的中性點則經間隙接地運行，該文從實踐角度談中性點間隙保護的原理及實用意義。

在電力系統故障中，非對稱三相故障可以分解出正序分量、負序分量和零序分量，而變壓器線圈中性點接地通道就是零序電流通道，零序保護裝置是根據零序電壓和零序電流大小有選擇地切除故障變壓器。

110kV、220kV是供電網絡的主要電壓等級，因為電壓很高， 中性點一般采用直接接地方式。由于繼電保護整定配置及防止通訊干擾等方面的要求，為了限制單相短路電流，其中有部分變壓器需采用中性點不接地方式。在這種運行方式下，由于雷擊、單相接地短路、變電站的母線發生接地短路故障等會造成中性點過電壓，而且變壓器大多是分級絕緣，因此過電壓對中性點的絕緣造成很大威脅，必須對其設置保護裝置防止事故發生。目前，當變電站有兩臺及以上的分級絕緣的變壓器并列運行時，通常只考慮一部分變壓器中性點接地，而另一部分變壓器的中性點則經間隙接地運行，以防止故障過程中所產生的過電壓破壞變壓器的絕緣。而為了防止中性點不接地，以致故障點在中性點經間隙接地的變壓器所在的系統中，此局部系統變成中性點不接地系統，此時中性點的電位將升至相電壓，分級絕緣變壓器的絕緣會遭到破壞，對不直接接地的變壓器中性點設置間隙保護。當中性點電壓升高時，空氣間隙被擊穿引起電弧，將中性點接地。當電壓降低后，電弧熄滅，中性點又不接地了。如果在這個間隙保護回路上加一個電流互感器，在保護動作時，電流流過發出信號，如果其他保護沒有正確動作，故障電流持續，過一定延時，也能動作跳開開關。中性點間隙接地保護的任務就是在中性點電壓升高至危及中性點絕緣之前，可靠地將變壓器切除，以保證變壓器的絕緣不受破壞。110kV、220kV、330kV、500kV電力變壓器中性點必須安裝間隙接地保護裝置，從而實現變壓器中性點接地運行或不接地運行。為保證接地點數目的穩定，當接地變壓器退出運行時，應將經間隙接地的變壓器轉為接地運行，為此應配置中性點直接接地零序電流保護和中性點間隙接地保護。

由此可見并列運行的分級絕緣的變壓器同時存在接地和經間隙接地兩種運行方式。

變壓器中性點間隙接地保護是采用零序電流繼電器與零序電壓繼電器并聯的形式，加0.5S的延時構成的。當系統發生接地時，在放電間隙放電時有零序電流，則接于放電間隙接地專用電流互感器二次的電流繼電器動作；若沒有放電間隙放電，則零序電壓繼電器動作。當發生間隙性弧光接地時，間隙保護共用的時間元件不得中途返回，以保證間隙接地保護的可靠動作。

這兩種保護的原理接線如圖所示

變壓器中性點成套設備是嚴格按照DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護及絕緣配合》、GB1985-2004《高壓交流隔離開關和接地開關》、GB/Tll022—1999《高壓開關設備和控制設備的共用技術要求》、GB11032-2000《交流無間隙金屬氧化物避雷器》、DL，r62O—l997《交流電氣裝置的過電壓保護及絕緣配合》、GB5583—1985《互感器局部放電測量》、DL仃620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》中關于110kV/220 kV有效接地電力網中變壓器中性點采用間隙保護的相關規定制造，并按照GB311.1-1997《高壓輸變電設備的絕緣配合》及國家電網公司2005年 6月出版的《十八項電網重大反事故措施》中防止接地網和過電壓事故的技術要求進行設計，配套專門的工藝流程、檢驗流程和設備，保證產品制造的流程化、標準化和專業化。適用于110kV和220kV有效接地電力網中不接地變壓器的中性點過電壓保護。

變壓器中性點系統采用模塊化結構，集隔離開關、氧化鋅避雷器、避雷器在線檢測儀、放電間隙、間隙保護和零序保護互感器等電器設備于一體。用戶可自主選用純間隙的變壓器中性點過電壓保護方案，也可選用間隙與避雷器并聯工作，協同保護的方案。避雷器與隔離開關可根據工程需要，靈活組配。隔離開關的操動機構可選擇手動或電動方式。該文原載于中國社會科學院文獻信息中心主辦的《環球市場信息導報》雜志http：//www.ems86.com總第543期2014年第11期-----轉載須注名來源變壓器中性點電流互感器一般裝設在變壓器出線套管上，不包括在本裝置內。設計時應掌握變壓器額定電壓、電流互感器變比，隔離開關額定電流、操作機構形式，氧化鋅避雷器額定電壓等參數。電流互感器選用采用環氧樹脂澆注的干式電流互感器。電流互感器裝在不銹鋼箱體里，不受環境氣候影響，使用壽命長，使保護不會出現誤動或拒動且穩定可靠。電流互感器二次側設0.5/10P兩個次級，供測量保護使用。不用時應將其短路。接地間隙的選擇決定保護裝置的穩定性。實際工程中的間隙有2種，分別為棒間隙與球間隙。一般來說，棒問隙為極不均勻電場，放電電壓不穩定，分散性大，從而決定了其保護性能差。球間隙為均勻電場，放電電壓穩定，分散性小，保護性能好。基于此，變壓器中性點間隙接地保護裝置主要采用球形放電間隙方式，提高了保護安全性和保護效果。

工程現場安裝時，將隔離開關本體用手推到合閘位置將，再將電動（或手動）操作機構安裝到位，并將操作機構也手動到合閘位置，根據實際需要的長度連接好操作連桿，使機構處于分合閘位置時能保證閘刀可靠分合，最后將接頭處各緊固件緊固。清除導電部分及支柱絕緣子表面污垢，接線端子與母線連接平面及觸頭接觸面清理干凈，涂上工業凡士林。檢查所有緊固件，如錐銷、螺栓是否松動。檢查操作機構是否正常。隔離開關在線路無負載時方可進行操作。開關應定期檢修（約1～2年），如遇嚴重故障，應在故障后立即進行檢修。自立式避雷器安裝時，先將避雷器固定在基礎上，再依次安裝避雷器元件，上部與高壓導線連接，下部底座接地，也可通過放電計數器接地。

在運輸和貯存中，自立式避雷器應垂直放置。用戶不得隨意拆開避雷器，以防避雷器失效。安裝后進行：

氧化鋅避雷器工頻lmA參考電壓試驗：在避雷器曲端施加工頻電壓，當通過避雷器的電流等于lmA時，測量加在避雷器上的工頻電J土，該電壓應不低于避雷器額定電壓。

直流1mA參考電壓試驗：在避雷器兩端施加直流電壓，當通過避雷器的電流為1mA時，測量加在避雷器上的直流電值。

泄漏電流試驗：在避雷器兩端施加0.75倍直流lmA，測出流過避雷器的漏電流，該電流值應不大于50A。注：嚴禁給避雷器做工頻放電電壓試驗。

隔離開關機械操作和機械特性試驗：對隔離開關進行1O次分、合閘空載操作，每次都應達到合閘位置和分閘位置。且整個過程中隔離開關各部分無損害。

工頻間隙放電測試：在試驗變壓器原邊串聯一塊10A及以上的電流表。在間隙的進線端子與接地端子N之間施加工頻電壓，試驗時施加到放電間隙的電壓應從零開始，在高壓側能準確讀數的條件下，迅速升壓到間隙放電為止（觀察電流表，當電流發生突變時，表明間隙放電，此刻的電壓值應為工頻放電電壓值）。每次放電后，應在0.2S內切斷工頻電源。每連續2次試驗時間間隔不小于10S，測量次數為3次，每次所測的放電電壓值應符合技術數據表中規定。（注：如果工頻放電電壓值超出范圍，可對間隙進行微調。）

（作者單位：新疆中泰（集團）有限責任公司）