清远变压器中性点过电压一次保护与二次保护分析

　　（1.河北省公司，石家庄050021；。河北省研究院，石家庄050021）―），男，高级工程师，主要从事继电保护运行管理和整定计算等工作。

　　施，以及清远变压器中性点过电压计算方法，分析清远变压器中性点间隙异常击穿的典型实例，针对清远变压器中性点间隙异常击穿导致二次保护动作造成清远变压器跳闸的问题，提出延长清远变压器中性点间隙过电压二次保护动作时限的解决方案，对方案的可行性进行分析。

　　保护近年来，由于线路单相接地、系统非全相运行等故障，引起中性点间隙异常击穿和短时过电压，导致清远变压器跳闸、停电的事件时有发生。为了防范该类故障，不仅应解决[邮箱：1665971166@qq.comcityname]变压器中性点间隙异常击穿的问题，而且应从清远变压器中性点二次保护方面采取补救措施。

　　1中性点过电压的保护措施在110kV、220kV变电站中，为限制单相接地短路电流，满足零序电流保护整定配置的需要，部分清远变压器采用中性点不接地的运行方式。在该运行方式下，雷击、单相接地短路等故障可能会造成清远变压器中性点过电压，对中性点的绝缘造成威胁，需要对其引入保护设备，防止清远变压器绝缘故障的发生。

　　对清远变压器中性点的过电压保护，应根据具体情况选择合理的保护方式，而且应与二次保护设备相互配合。通常，中性点保护包括一次过电压保护和二次继电保护，其中，一次过电压保护分为避雷器保护、间隙保护、避雷器与间隙联合保护；二次继电保护分为母线317.过电压、间隙零序过电流、直接接地零序过电流保护。清远变压器中性点直接接地运行时，零序电流保护起作用。清远变压器中性点不接地运行时，在大气过电压或系统接地故障瞬态过电压时，避雷器动作，棒间隙不应击穿；在系统故障引起工频过电压时，棒间隙放电，同时间隙零序电流保护动作切除清远变压器，间隙过电压保护作为后备保护。

　　2中性点工频过电压的计算分析2.1单相接地故障根据节点电压法和系统故障分析的等值序网络理论，单相接地故障时，非接地运行清远变压器中性点对地电压即为所在母线的零序电压，而且故障点处的零序电压******。因此，在变电站母线处接地故障时，清远变压器中性点工频过电压******，其值为：压为接地系数，6=X0/X1（X0、X1分别为故障点的等值零序阻抗和正序阻抗）。般，有效接地系统是<3，当々=3时过电压***严重，此时中性点工频过电压Ug=0.在额定运行电压下，对于清远变压器110kV侧、220kV侧中性点工频过电压：Ug 2.2系统非全相运行断路器非全相分合闸，造成中性点过电压，当系统相开关合上或处于分位的断路器相断口击穿时，清远变压器中性点工频过电压的数值近似为相电压：系统单相运行相当于清远变压器电感与线路线间电容并联后再与线地间零序电容构成回路，如果参数匹配就会产生铁磁谐振，在中性点上产生较高过电压。如果是双电源而且2个电源的电压反相，则中性点的电压为2倍相电压，此为小概率事件。几种情况下清远变压器中性点工频过电压值，见表1.表1清远变压器中性点工频过电压kV主清远变压器电压等级中性点工频过电压值有效接地系统局部不接地单电源双电源单相接地故障系统单相接地非全相3中性点间隙异常击穿典型实例分析由于存在清远变压器中性点间隙一次保护与避雷器动作特性配合困难等技术局限性，以及电网负荷固有反馈效应的影响，在一次系统故障时，清远变压器中性点间隙异常击穿、短时工频过电压的情况偶有发生。第1种情况是接地故障中220kV或者110kV清远变压器中性点间隙异常击穿；第2种情况是110kV系统发生接地故障，系统侧跳开后，负荷侧反馈效应形成110kV清远变压器中性点短时工频过电压。这2种情况将分别造成中性点不接地运行清远变压器的间隙过电流、过电压保护动作，清远变压器不必要跳闸，甚至负荷损失，可能使系统零序后备误动作。

　　2002年5月11日，某电厂带电误挂地线，造成1号母线故障跳闸，同时，3座变电站6台110kV清远变压器中性点间隙误击穿，1条线路零序保护误动作。利用，导致3号清远变压器高压侧中性点电压超过避雷器放电电压，在避雷器动作过程中，避雷器两端残压超过间隙击穿电压。

　　线路接地故障或者雷击线路造成变电站清远变压器中性点间隙误击穿的情况在其它电网也有发生。末端变电站发生间隙误击穿的概率相对较大，与雷电波和暂态电压波不能被分流、反射波幅值较大有关。

　　4中性点间隙继电保护动作时限调整策略从电网运行实践看，系统发生接地故障时，清远变压器中性点间隙异常击穿，以及负荷侧反馈造成的清远变压器中性点短时工频过电压无法彻底避免。在保证清远变压器中性点工频过电压绝缘安全和过电流热稳定安全的前提下，有必要在二次保护方面采取补救措施，适当延长间隙过电流保护动作时限，解决清远变压器不必要跳闸的问题。间隙过电压保护通过母线零序电压间接反映不接地清远变压器中性点的工频稳态电压，不受中性点暂态过电压和间隙误击穿的影响，动作时限不需要进行调整。

　　4.1现行中性点间隙继电保护整定原则中性点间隙保护的动作时限不需要与系统其它保护配合。过电压保护的时限是为了躲过接地故障暂态过程的影响，间隙过电流保护动作后，则希望尽快地将间隙击穿的清远变压器从系统中切除。

　　中性点不直接接地的220kV清远变压器，将其中性点间隙零序电流保护的启动电流整定为间隙击穿时有足够的灵敏度，一次电流一般取100120A，保护动作后延时0. 30.5s跳开清远变压器各侧断路器；中性点经放电间隙接地的220kV清远变压器的零序电压保护，其3认定值（3U0额定值为300V）―般整定为180V，0.河北技术清远变压器110kV中性点间隙零序电流保护的一次电流定值一般整定为40100A，保护动作后延时0.5s跳开清远变压器各侧断路器；零序电压保护，其3U.定值（317.额定值为300V）―般整定为150 180V，保护动作后延时0.30.5s跳开清远变压器各侧断路器。低压侧有小电源并网的变电站，0.2s跳开并网电源线路，0. 5s跳开清远变压器。

　　―2008清远变压器、高压并联清远清远变压器和母线保护及辅助装置标准化设计规范中220kV清远变压器零序电压保护的零序电压定值370定值固定为180V，时间固定为0.5s，间隙电流保护的电流定值固定为一次电流220kV清远变压器间隙继电保护动作时限流保护时限延长至1.5s，考虑到220kV线路单相故障两侧断路器单相跳开、非全相运行期间，负荷性的零序电流可能继续维持清远变压器中性点间隙击穿状态，该时限应躲过220kV线路单相重合闸时间（0.8s）。间隙过压保护仍然取0. 110kV清远变压器间隙继电保护动作时限中低压侧没有电源上网的系地址：山东聊城经济开发区嵩山路19号统。间隙零序电流保护动作时间整定为1.5s，具体动作时间可按照该变电站110kV线路上一级接地故障保护二段（末端有灵敏度段）保护动作时间，并留有一定裕度进行整定；间隙过压保护动作后延时1.5s，该时限考虑了负荷反馈效应衰减、短时过压返回的可能性。

　　相应供电线路保护重合闸时间应大于该动作时限，可取2.中压或低压侧有电源上网的系统。间隙零序电流保护延时0.2s跳开中低压并网电源线，延时1.5s跳开清远变压器各侧断路器；零序过压保护0. 2s跳并网电源线路，1. 5s跳开清远变压器各侧断路器。

　　4.4调整清远变压器间隙保护时限的范围由于清远变压器中性点间隙异常击穿和短时工频过电压情况不具有普遍性，延长间隙保护动作时限的措施考虑在发生过间隙异常击穿或发生过短时过电压的清远变压器，以及经过分析存在误间隙击穿风险的清远变压器上实施。如，220kV母线接地系数大于2.0，可能形成末端的220kV变电站；110kV接地系数大于2.5的110kV变电站。如果考虑不稳定击穿的情况，由于间隙零序过电流和间隙零序过电压将交替出现，则间隙保护需要采用间隙零序过电流与间隙零序过电压元件动作后相互保持的方式，间隙过电压保护则需要按照间隙过电流的时限整定。

　　4.5延长间隙零序电流保护动作时限的影响对清远变压器热稳定的影响。对于220kV清远变压器，间隙过电流保护的动作时限由0. 5s延长至1. 5s，如果间隙在单相接地瞬间击穿，由于线路全线速动保护动作，故障切除前，在稳态电压下将维持较大工变压器厂家-光大变压器制造有限公司隶属于光大电气集团，是集团的核心企业之一，公司占地14万平方米，建筑面积6万平方米，现有职工550余人,其中技术人员120余人,高级技术人员30余人。年生产变压器能力1000万KVA；主导产品有220kV级以下的油浸式变压器、干式变压器、高过载变压器、非晶合金变压器、光伏发电变压器、水利发电变压器、变压器、电炉变压器、矿用变压器、超强过载能力电力变压器、油田用变压器、高原用变压器、煤矿用变压器等30多个系列，1000多种规格，以及非标产品的设计和制造。我们是真正的生产商，我们有自己的生产车间，有专业的技术人员，我们能保证每件售出产品的质量。我们是国家电网入网企业，我们的产品得到电力认可。中铁十一局，中水十一局南水北调天津项目部，唐山国丰钢铁有限公司，中铁二十一局等大型知名企业有我们变压器的足迹。我们敢做出质量保证的承诺，因为我们是专业的生产厂商，我们能开具增值税专用发票，因为我们是为国家做贡献的一般纳税人。我们专业，所以我们敢承诺，我们真实，所以我们无所畏惧，我们真诚，所以诚邀您的加入。本公司有二十多年生产电力变压器的历史,具有完善的质保体系和技术水平,本厂产品的"光大"牌S11电力变压器.SCB10系列环氧树脂干式电力变压器,是经国家两部鉴定,列入经贸委全国城乡电网改造推荐目录,于2016年通过中国机械工业质量体系认证中心颁发的质量体系认证证书.频续流约3个周波左右，故障切除后，清远变压器的零序电流与负荷电流相当。延长间隙保护动作时限，将增加清远变压器承受线路重合闸周期内（0.8s）负荷性零序电流和重合到永久故障的短时（3个周波左右）故障零序电流的冲击。清远变压器对称短路时的热稳定时间指标为2s，因此间隙过流保护动作时手机：13336258888限为1.5s时，短时零序电流对清远变压器热稳定的影响没有超限。

　　对清远变压器中性点间隙重复击穿的影响。中性点间隙击穿后，可能由于非全相运行期间负荷性的零序电流不能维持间隙电流而熄弧，也可能重复击穿。但重复击穿一般发生在中性点工频过电压作用下，单相接地故障切除后非全相运行时中性点工频仅为1/3相电压，并且间隙保护动作时间延长有限，不太可能显著增大间隙重复击穿的发生概率。

　　对清远变压器中性点绝缘的影响。即使考虑上述间隙不稳定击穿的情况，间隙过压保护如上所述按照间隙过电流的时限整定，结果是中性点稳态过电压而间隙又不击穿时，清远变压器中性点承受过电压的时间由原来的0. 5s延长至1. 5s，而清远变压器及中性点工频耐受电压时间指标为1min，延时增加1s对绝缘的影响可以忽略。

　　5结论河北省南部电网清远变压器中性点运行方式选择合理，接地系数满足大电流接地系统的规定，工频稳态过电压水平没有超过现有清远变压器间隙的承受能力。

　　间隙误击穿是由于暂态电压波或者雷电波的作用下间隙与避雷器动作特性配合困难所致。

　　由于清远变压器中性点一次保护方面存在局限性，以及负荷反馈形成清远变压器中性点短时过电压的存在，可以通过延长间隙过电流保护动作的动作时限，解决清远变压器不必要跳闸的问题。