淺議變壓器中性點(diǎn)的運(yùn)行方式

劉豐蓮

（國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，山東 泰安271000）

0 引言

電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指三相繞組作星型連接的變壓器和發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。我國(guó)電力系統(tǒng)廣泛采用的中性點(diǎn)接地方式有小電流接地系統(tǒng)、大電流接地系統(tǒng)兩種。其中，35kV及以下電壓等級(jí)采用小接地電流系統(tǒng)，110kV及以上電壓等級(jí)采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。

1 6～35kV變電站

6～35kV配電網(wǎng)一般采用小電流接地方式，主要可分為以下兩種：不接地、經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地。

中性點(diǎn)不接地方式適用于6～10kV單相接地故障時(shí)電容電流不大于30A或35kV單相接地故障時(shí)電容電流不大于10A的線(xiàn)路。此類(lèi)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)接地電流僅為電容電流且較小，故障點(diǎn)電弧可以自動(dòng)熄滅，線(xiàn)電壓仍然平衡。故發(fā)生單相接地故障時(shí)，線(xiàn)路不跳閘，只發(fā)出接地信號(hào)，可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間（一般規(guī)定不超過(guò)2h，某些新型電壓互感器規(guī)定不超過(guò)8h），以保證供電連續(xù)性，且對(duì)通訊的干擾也比較小。但發(fā)生單相接地后，非故障相電壓升高至線(xiàn)電壓，因此對(duì)設(shè)備的絕緣要求較高。發(fā)生單相接地后，應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過(guò)接地選線(xiàn)系統(tǒng)或由人工查找接地點(diǎn)并處理。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地適用于單相接地故障時(shí)電容電流較大，瞬時(shí)性單相接地故障較多的架空線(xiàn)路為主的配電網(wǎng)。發(fā)生單相接地時(shí)，接在中性點(diǎn)的消弧線(xiàn)圈的感性電流補(bǔ)償接地點(diǎn)流過(guò)的容性電流，使故障電流減小到電弧自熄，熄弧后故障點(diǎn)絕緣自行恢復(fù)，降低系統(tǒng)弧光接地過(guò)電壓的概率。與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)相同的是，線(xiàn)路發(fā)生單相接地時(shí)，不必立即跳閘，可帶單相接地故障運(yùn)行2h。

2 110kV變電站

110kV及以上電壓等級(jí)采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。110kV變電站主變的高壓側(cè)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)接地與否由調(diào)度決定。當(dāng)110kV變電站為終端變電站時(shí)，為提高繼電保護(hù)的靈敏性，正常運(yùn)行中變壓器一般采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。但在投運(yùn)或停運(yùn)變壓器時(shí)，中性點(diǎn)必須先接地，并投入相應(yīng)零序保護(hù)。原因如下：為使變壓器絕緣尺寸縮小，從而降低造價(jià)，110kV及以上變壓器大多采用分級(jí)絕緣（也稱(chēng)半絕緣）結(jié)構(gòu)，即靠近中性點(diǎn)的繞組絕緣水平低于三相端部繞組的絕緣水平。若中性點(diǎn)不接地，變壓器投運(yùn)或停運(yùn)時(shí)斷路器的分合閘三相不同期會(huì)造成變壓器中性點(diǎn)出現(xiàn)過(guò)電壓，最高可達(dá)到相電壓甚至更高，損壞其繞組絕緣。中性點(diǎn)接地也可以限制各種操作過(guò)電壓。主變投入運(yùn)行后，可按系統(tǒng)需要由調(diào)度決定中性點(diǎn)是否拉開(kāi)。

3 220kV變電站

3.1 安排變壓器中性點(diǎn)接地方式的原則

變壓器中性點(diǎn)接地方式的安排應(yīng)盡量保持變電站的零序阻抗基本不變。接地點(diǎn)的數(shù)目和地點(diǎn)應(yīng)按繼電保護(hù)的整定要求決定。（1）若變電站只有一臺(tái)變壓器，則中性點(diǎn)應(yīng)直接接地。（2）高壓側(cè)采用雙母線(xiàn)并列運(yùn)行的變電站有兩臺(tái)變壓器時(shí)，一般將一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地，當(dāng)該變壓器停運(yùn)時(shí)，需將另一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地。（3）若雙母線(xiàn)運(yùn)行的變電站有三臺(tái)及以上變壓器，一般每組母線(xiàn)上有一臺(tái)中性點(diǎn)接地。

3.2 變壓器中性點(diǎn)接地刀閘的切換

220kV主變中性點(diǎn)裝設(shè)接地零序和（不接地）間隙零序保護(hù)，作為變壓器內(nèi)部繞組、引線(xiàn)及相鄰元件（母線(xiàn)或線(xiàn)路）接地故障的后備。若站內(nèi)兩臺(tái)主變壓器中性點(diǎn)需進(jìn)行切換，總原則是保證電網(wǎng)不失去接地點(diǎn)，即采用先合后拉的方式，相應(yīng)的零序保護(hù)也應(yīng)切換。如某220kV變電站有兩臺(tái)主變T1、T2，正常運(yùn)行時(shí)T1中性點(diǎn)接地，接地零序投入，間隙零序退出；T2中性點(diǎn)不接地，間隙零序投入，接地零序退出。切換兩臺(tái)變壓器的中性點(diǎn)應(yīng)按以下執(zhí)行：

（1）如圖1、圖2所示，若間隙保護(hù)用電流互感器接在變壓器中性點(diǎn)放電間隙與接地點(diǎn)之間，可按以下順序：1）投入T2的接地零序；2）合上T2的中性點(diǎn)刀閘；3）退出T2的間隙零序；4）投入T1的間隙零序；5）拉開(kāi)T1的中性點(diǎn)刀閘；6）退出T1的接地零序。

圖1 接地零序、間隙零序用電流互感器分別裝設(shè)在中性點(diǎn)接地刀閘與接地點(diǎn)之間和間隙與接地點(diǎn)之間

圖2 接地零序、間隙零序用電流互感器分別裝設(shè)在中性線(xiàn)上和間隙與接地點(diǎn)之間

實(shí)踐中，圖1所示方式下，若中性點(diǎn)接地刀閘處于合位，間隙中無(wú)電流，間隙零序保護(hù)無(wú)法起到作用。同理，中性點(diǎn)接地刀閘處于合位時(shí)中性點(diǎn)才有電流，接地零序保護(hù)才能起作用。因此，正常情況下兩種保護(hù)的功能壓板均可處于投入狀態(tài)。但中性點(diǎn)零序用電流互感器（TA）需單獨(dú)裝設(shè)，不能采用主變壓器套管TA。

圖2為目前變電站常用方式。中性點(diǎn)零序TA無(wú)需單獨(dú)裝設(shè)，可采用主變壓器套管零序TA，更具有經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)中性點(diǎn)接地刀閘合上時(shí)，間隙中無(wú)電流，相當(dāng)于自動(dòng)退出。當(dāng)中性點(diǎn)接地刀閘拉開(kāi)時(shí)，為防止接地零序誤動(dòng)作，應(yīng)退出接地零序。間隙保護(hù)壓板可始終投入，不必手動(dòng)投切。

（2）若間隙零序、接地零序用TA都取自變壓器中性點(diǎn)套管電流互感器的不同二次繞組，中性點(diǎn)及相關(guān)保護(hù)的切換應(yīng)按以下順序：1）退出T2的間隙零序；2）合上T2的中性點(diǎn)刀閘；3）投入T2的接地零序；4）退出T1的接地零序；5）拉開(kāi)T1的中性點(diǎn)刀閘；6）投入T1的間隙零序。

這種方式下，若間隙零序在投入位置，合上主變壓器中性點(diǎn)接地刀閘時(shí)，一旦發(fā)生單相接地，間隙零序電流互感器也通過(guò)零序電流。由于間隙零序電流整定值較小且時(shí)間短，間隙零序保護(hù)將誤動(dòng)作。因此，為避免間隙零序過(guò)流保護(hù)誤動(dòng)，應(yīng)在合變壓器的中性點(diǎn)地刀前先退出間隙零序保護(hù)。

4 330～750kV變電站

超高壓（330～750kV）變電站中，為了減小體積、方便運(yùn)輸，多采用單相自耦變壓器。此類(lèi)變壓器的高、中壓側(cè)為自耦星型連接，其中性點(diǎn)始終保持直接接地，不需人工拉合。其零序保護(hù)的配置按照規(guī)程執(zhí)行。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，35kV及以下變壓器中性點(diǎn)采用不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地，110kV及以上采用中性點(diǎn)直接接地。220kV主變?cè)谶M(jìn)行中性點(diǎn)切換時(shí)，除了中性點(diǎn)刀閘應(yīng)先合后拉外，相應(yīng)壓板的投切應(yīng)根據(jù)間隙保護(hù)用電流互感器安裝地點(diǎn)的不同采取不同的操作順序。

［1］國(guó)家電網(wǎng)公司人力資源部.變電運(yùn)行（110kV及以下）［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2010.

［2］國(guó)家電網(wǎng)公司人力資源部.變電運(yùn)行（220kV）下［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2010.

［3］國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)定匯編［M］.2版.北京：中國(guó)電力出版社，2000.