變壓器中性點過電壓一次保護與二次保護分析

張洪 高峰 林陽

摘 要：本文根據我國中性點絕緣的實際情況，對各種保護方式進行了詳細的分析和對比，并對變壓器存在的問題及相應的解決措施提出一些本人自己的看法。

關鍵詞：變壓器中性點；一次保護；二次保護

1 變壓器中性點的過電壓

電力系統過電壓的形式分為雷擊過電壓和內部過電壓兩大類型，雷擊過電壓就是通常所說的大氣中的過電壓，是雷擊通過大氣引起電力系統地變化所形成，通過閃電的變線對變電站增加變壓器的中性點，在變壓器和互感器特性的殘余電壓入口變壓器確定變壓器的最大雷擊中性點。內部電壓分為兩類：第一是操作過程電壓，是由操作和故障引起的瞬間電壓升高；第二是暫時過電壓，是在瞬間完成之后出現的穩定性質的電壓升高[1]。

中性點電壓對主性能的影響在單相接地中點過電壓和斷路器不完全相切換中，單相接地故障是由兩次不對稱操作造成的，在中性點上變壓器會引起過電壓，這時候一旦變壓器接地，那么變壓器側斷路器就會跳閘。上述的一些問題一般很少出現，但也曾經出現過，我們在設計保護也要給予思考和防范。

2 中性點過電壓的保護措施

在變電站中，為了限制單相接地短路電流，滿足零序電流保護整定配置，一些變壓器就會讓中性點不接地，這樣會容易使得雷擊，單相接地短路故障引起的一些變壓器中性點過電壓和絕緣設備的一些威脅，我們需要一些保護措施，或引進一些保護設備，以防止這些事故的發生。一般而言，中性點保護一共含有兩個過程，一次過電壓保護是指在避雷器和間隙進行保護，二次繼電器是指在母線3U過電壓，間隙零序過電流，直流接地零序過電流之間進行保護，中性點保護的作用有：

中性點不接地時，在大氣過電壓或內部過電壓情況下，進行避雷器的動作。

當系統不運行，工頻過電壓，桿間隙放電與系統的零序電流保護的運行后，對總線的3U的過電壓保護作為備份[2]。

3 變電站中性點過電壓保護設備

中性點過電壓保護設備一般都是保護間隙和避雷器，通常保護避雷器都是在保護間隙避雷器和無間隙避雷器，保護間隙避雷器有保護間隙、閥式避雷器和管式避雷器。

3.1 保護間隙

保護設備中最簡單的就是保護間隙，棒棒間隙可看成水平或垂直狀，是由兩個電極組成，與被保護設備的兩端相連，放電電壓參數石油兩級間距和極的形狀大小決定著，保護間隙擊穿后形成那個工頻續流，在電動力和上升氣流的作用下向上移動形成電弧，最后可能導致熄火。電力系統的熄弧能力不足，是很難使工頻電弧可靠熄火。

3.2 閥式避雷器

閥式避雷器分為普通式和磁吹式的。閥式避雷器是由非線性電阻和放電間隙組成。為了保證避雷器有良好的保護作用，是要間隙有熄火工頻續流能力和平坦的伏秒特性，該閥片電阻式非線性的，小電阻式在沖擊電流下呈現的，來保證壓降足夠低，沖擊電流過后，閥片在電網工頻電壓作用下呈現大電阻，來限制工頻續流保護間隙滅弧，閥型避雷器是采用普通砂優良的電氣和水玻璃粘合劑烘烤在300攝氏度高溫下形成的，低的溫度稱為閥的開關是由許多單隙系列線，當續流超過80a，電極就會發熱，熱慣性增大，導致熱電了發射，在電流歸零的時候，電弧就很難熄火，磁吹閥式避雷器采用磁吹放電間隙，可以提高避雷器的火弧能力。

3.3 金屬氧化物避雷器

金屬氧化物避雷器的主要材料是氧化鋅，參夾少量的氧化錳、氧化鈷、氧化秘等金屬氧化物作為添加劑處理，在1000℃以上的高溫情況下燒結而成，其優點有：

（1）構成不復雜，有很好的保護作用，由于氧化鋅避雷器不采用串聯放電間隙，所以沒有時延，在電壓升高時，氧化鋅閥片就會迅速吸收過電壓能量來更好的限制過電壓。

（2）耐重復動作能力強，氧化鋅避雷器無間隙、無續流，在雷擊或者操作過程中沖擊過電壓，避雷器不用吸收續流能量，只吸收沖壓過電壓的呢改良，來減輕避雷器工作的承受能力，因此氧化鋅避雷器具有重復發生的操作過電壓和耐受多重雷擊的能力[3]。

（3）通流容量大。由氧化鋅閥片的殘片特性電流分布較為均勻、分散性小，通過閥片并聯的方法進一步提高避雷器的通流能力。

（4）造價低，有非常好的經濟前景。

所以，現在大多數電力系統都會采用氧化鋅避雷器來做保護作用。

4 變壓器過電壓保護配置

4.1 35-60kV變壓器中性點保護配置

變壓器中性點不接低或消弧圈接地時，在結構上算是全部處在絕緣狀況下，根據實際情況，中性點的絕緣水晶和端部繞組相同，可以在沒有保護設備的情況下繼續運行，變壓器中性點一般不用保護，但是中性點是經過消弧圈接地時，為了限制操作過電壓，要在中性點上裝避雷器，其額定電壓可以按照電壓或相電壓之間進行選擇，就是在沒有雷雨的時間也可以繼續運行。

4.2 采用避雷器與間隙聯合保護

采用避雷器與間隙聯合保護的方法是目前變電站經常使用的，但是在選擇絕緣級別低的中性點時較為困難，容易形成間隙經常動作，根據避雷器與間隙聯合保護的要求，避雷器的額定電壓大于間隙工頻放電電壓。

5 結語

根據對變壓器中性點保護的上述建議，基本可以保證與行動原則的規定，避雷器的間隙，還可以根據電力系統的實際情況進行修改，為了更好的保護變壓器中性點過電壓，我們還要時刻注意，保持警惕，經常檢查設備的維修情況，認真做好電力系統的保護措施，讓電力系統更好的為企業和工廠的生產和發展做最充足的動力。

參考文獻

[1]國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護使用技術問答（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2013：155-156.

[2]蘇文博，李鵬博，張高峰.繼電保護事故處理及實例[M].北京：中國電力出版社，2015：201-202.

[3]為群，陶然.繼電保護自動裝置及二次回路（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2014：100-101

（作者單位：特變電工沈陽變壓器集團有限公司）