變壓器中性點過電壓一次保護與二次保護之研究

李偉

（榆林電力設計院陜西 榆林 719000）

變壓器中性點過電壓一次保護與二次保護之研究

李偉

（榆林電力設計院陜西 榆林 719000）

隨著社會整體發展水平的不斷提升，企業與變電站蓬勃興起，積極促進了經濟增長。然而，在企業與工廠中，因單相接地與非全相運行，使得中性點出現異常擊穿以及短時過電壓等危險事故，阻礙了企業與工廠的前進進程。筆者將依據現有理論成果，著重研究中性點過電壓問題，希望可為變電器的穩步運行提供幫助。

變電壓；中性點過電壓；一次保護；二次保護

電力變壓器作為發電廠的基本組成，它影響著整個電力運行情況，不可或缺。該設備一旦出現故障，將會干擾整個發電廠，尤其是中性點過電壓，若出現問題，將會引發跳閘、停電后果，耽擱發電廠的正常工作。為規避上述故障的出現，我們既要攻克中性點間隙突然擊穿問題，又要強化一次與二次保護，確保變壓器穩步運行，降低不必要的損失。

1 變壓器中性點過電壓概述

過電壓形式包含雷電過電壓以及內部過電壓。雷擊過電壓主要指代大氣過電壓，具體是雷擊經由大氣在電力系統中產生變化，經由雷電線路改變，將其引至變電站，提升變壓器內部的中性點電位，但變壓器入口位置的避雷器殘壓以及變壓器屬性影響變壓器中性點產生的最大雷擊。而內部電壓是經由電力系統的實際運行來產生過電壓，在常規條件，斷路器操作與不同類型的故障會改變電力系統基本參數，在電磁能量中出現轉換與傳遞，不斷提升電壓，產生內部電壓。它主要包含操作過電壓與暫時過電壓，其中操作過電壓指代由操作與故障產生的瞬間電壓提升；暫時過電壓指代瞬間完成后產生的穩定屬性電壓提升。

在中性點上，單相接地中性點過電壓以及斷路器非全相分合閘是內部過電壓的基本表現，當出現單相接地故障時，將會引發三項不對稱運行問題，使得變壓器中性點出現過電壓，當變壓器出現單相接地時，其測斷器立即跳閘，進而引發拒動問題，提升過電壓，并臨近相壓值，此運行模式會帶來爆炸后果。而非全相分合閘則是說待系統一向開關處于閉合狀態時，對應變壓器內部的中性點過電壓等同于相電壓值，若是雙電源，同時電壓反相，那么中性點電位是兩倍相電壓。本文上述探討的問題通常不會出現，然而也存在出現的可能，因此，在實際設計保護過程，我們應認真思考，合理防范。

2 中性點過電壓常用保護設備與方法

2.1 保護設備

2.1.1 保護間隙

在眾多保護設備中，保護間隙最為簡易，而棒棒間隙既能看作水平狀，還能看作垂直狀，主要包含兩個電極，且連接于被保護設備。當保護間隙擊穿以后，產生工頻續流，經由電動力以及上升氣流影響產生電弧，存在熄滅的可能。若電系熄弧能力低下，則無法讓工頻電流穩定熄滅。

2.1.2 避雷器

（1）金屬氧化物式

對于金屬氧化物式，其基本材料為氧化鋅，輔以氧化錳與氧化銻等，經由1000℃以上高溫作用，最終成形。具有下述優點：①結構簡易，保護效果優良。因氧化鋅避雷器一般不選取串聯放電間隙，進而不存在時延，當電壓增加時，氧化鋅閥片便立即吸取過電壓能量，以此來進一步約束過電壓；②通流容量偏大。因氧化鋅閥片內部殘片特性電流規范分布，且分散性小，利用閥片并聯全面增強避雷器的綜合通流能力；③耐重復動作性突出。氧化鋅避雷器不存在間隙，也不存在續流，當遭遇雷擊時，對過電壓產生沖擊，此時，避雷器無需吸取續流能量，僅僅吸取沖擊能量，以此來降低避雷器的實際承受能力；④造價合理，經濟、規范、合理。因此，目前，大部分電力系統在日常保護中均較為傾向氧化鋅避雷器。

（2）閥式

閥式避雷器包含普通與磁吹這兩種形式。閥式避雷器主要由非線性電阻以及放電間隙共同組成。為提升避雷器的保護效果，應保證間隙不僅具有穩定伏秒特性，而且還應具備熄滅工頻續流性能，對應閥片電阻為非線性，且小電阻經由沖擊電流來展示，進而確保壓降較低，滿足標準，待沖擊電流流經后，閥片經由電網工頻電壓表現出大電阻，進而約束工頻續流保護。常規閥式避雷器主要在300℃條件下，針對結合劑進行烤制操作，最終形成，也被稱作低溫閥片，對應放電間隙通常由若干單個間隙一起串聯形成，若續流大于80A，則電極將發熱，對應熱慣性變大，使得熱電子發射。當電流歸零時，對應電弧無法輕易熄滅。

2.2 保護方法

現階段，對110kV、220kV變電站而言，為有效控制單相接地產生的短路電流，迎合零序電流自身保護整定的具體配置要求，很多變壓器均以中性點不接地模式來完成運行。在此種模式中，單相接地短路問題與雷擊事故等會引發中性點過電壓現象，危及相應絕緣形成。因此，需配置適宜的保護裝置，進而全面防治絕緣故障。

實際上一般應結合具體情況來著手，選擇合理的保護方式，并協調二次保護設備，實現相互促進。在變電器中，常規條件下，中性點保護通常包含一次與二次保護，其中一次保護指代間隙保護與避雷器保護，也包括聯合保護，二次保護具體包含過電壓保護、過電流保護。當中性點未真正接地與大氣過電壓時，不允許擊破避雷器動作。但在此系統中，因故障產生工頻過電壓問題時，間隙零電流保護能夠及時切除變壓器。

3 中性點過電壓自身繼電保護改善策略

分析我國當下電網運行情況可知，當系統出現接地故障時，在變壓器中，其中性點間隙會產生異常擊穿，所以，不僅要確保變壓器中性點自身工頻過電壓具有優良的絕緣安全性，確保電流穩定可靠，而且應面向二次保護進行提出合理措施。詳細來說，首先，當220kV變壓器出現中性點過電壓現象，可啟動間隙繼電保護舉措，以此來實現該機，提升應用效果。具體是合理調節動作時限，適當增加側中性點間隙對應的保護時限，待該線路出現異常時，便會引發單相跳開問題，也會出現非全相運行，進而形成負荷性零序電流，使得中性點間隙被擊穿，通常將保護時限控制在0.5s左右，便可將單相重合閘的具體時間調整在設立的時限中。

對110kV變壓器而言，在其間隙繼電保護內部的動作時限中，能夠把間隙零序電流保護實際動作時限在1.5s，對于具體動作時間能夠依據線路一級接地故障自身保護末端靈敏部位的實際動作時間，并可預留充足的寬裕度。完成設定操作后，思量時限負荷反饋成果，保證供電線路內部保護重合閘實際時間超過改時間，一般可設定為2s。

在分級絕緣變壓器方面，其中性點過電壓保護應思量變壓器故障狀態與非全相運行條件下對應的工頻過電壓。在上述情形中，應可借助氧化鋅避雷器，輔以并聯水平棒間隙，進而達到標準。

4 結語

綜合來說，我們應認識到變壓器的重要作用，深入探究中性點過電壓問題，針對其一次與二次保護的不足，結合實際情況提出有效的解決對策，完全發揮一次與二次保護的作用，進而全面預防跳閘與停電問題，確保變電器可穩步、高效運行。

[1]趙孟博.變壓器中性點過電壓一次保護與二次保護分析[J].中國科技縱橫，2014（24）：165.

[2]趙雁強.變壓器中性點過電壓一次保護與二次保護研究[J].中國機械，2014（18）：83.

[3]周首廣.淺析變壓器中性點過電壓一次保護與二次保護[J].大科技，2014（12）：96，97.

[4]王昌永.傳統村落與鄉愁的緩釋——關于當前保護傳統村落正當性和方法的思考[J].建設科技，2015（11）：77.

[5]夏地委.110kV和220kV變壓器中性點過電壓及保護分析[J].自動化應用，2015（8）：103～104.

TM862

A

1004-7344（2016）16-0074-02

2016-5-18

李偉（1980-），男，工程師，本科，主要從事電力系統變電設計工作。