【摘要】簡要介紹了主變壓器中性點過電壓情況，對各種保護方式及存在問題作了分析，建議實際運行時，應針對不同絕緣水平的變壓器中性點采用不同的過電壓保護方式。
　　【關鍵詞】主變壓器；中性點；過電壓保護；配置
　　l．引言
　　110KV電力系統屬于中性點有效接地系統，為統籌考慮單相短路時的短路電流和零序電壓水平，部分110KV變壓器的中性點采取不接地的運行方式，不接地變壓器的中性點在運行中可受到雷電、操作及工頻等各種過電壓的作用。由于110KV及以上變壓器通常為分級絕緣，中性點的絕緣水平較薄弱，因此在實際運行中必須采取各種方式對不接地變壓器的中性點進行過電壓保護。
　　國家頒標準DL／T620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》提出以裝設間隙保護為主，某些情況下可裝設避雷器，而對間隙并聯避雷器這種保護方式未加評議。下面就變壓器中性點過電壓的實質及各種保護方式的分析，提出主變中性點過電壓保護方式的實施意見。
　　2．變壓器中性點過電壓情況及中性點的絕緣水平
　　在實際運行中，變壓器中性點常見的過電壓主要有大氣過電壓、系統單相接地在中性點引起的過電壓及非全相運行在中性點引起的過電壓等。
　　2．1非全相運行時變壓器中性點過電壓
　　電網中由于斷路器的非同期重合閘、非全相動作、導線斷線等原因，均會在不接地變壓器的中性點上產生過電壓。如果變壓器單相運行，中性點工頻穩態過電壓為Uxg；如果兩相運行，工頻穩態過電壓為Uxg／2，有兩側電源的變壓器在非全相運行時可能產生的差頻過電壓為2Uxg。
　　2．2變壓器中性點絕緣水平
　　我國110KV電網中的主變壓器通常為分級絕緣結構，主變中性點主要采取了60KV，44KV，35KV等3種絕緣等級，表1為變壓器各絕緣水平中性點的雷電耐受電壓值Ugn和工頻耐受電壓值UIn。
　　                   
　　3．變壓器中性點過電壓保護方式的選擇
　　目前，變壓器中性點過電壓保護主要采用間隙保護、避雷器保護、間隙與避雷器并聯保護3種方式。雖然在各種過電壓保護規程中對變壓器中性點的過電壓保護均有所闡述，但都未對不同絕緣水平的變壓器中性點的過電壓保護方式作出具體的說明。因此，在實際運用中各變壓器中性點的保護配置以及避雷器和間隙的規格都不盡相同。
　　3．1單獨采用間隙保護
　　間隙的優點是結構簡單可靠、運行維護量小，在雷電、操作和工頻過電壓下都可對變壓器進行保護；缺點是間隙參數確定較為困難，放電分散性大，保護性能一般，工頻續流較大，滅弧能力差，靠繼電保護切除故障，在系統有不對稱接地短路故障時有較大和較長時間的工頻零序電流沖擊主變，另外間隙放電產生的截波對主變的縱絕緣也有一定的影響。實測各種間隙的工頻平均放電電壓Ucp。和負雷電沖擊50％放電電壓—U50％如表2所示。
　　                
　　間隙的選擇要求其工頻平均放電電壓Ucp，應低于變壓器中性點的工頻耐壓Ugn，高于系統單相接地時中性點的最高工頻過電壓（Ugd=43．8KV）；而間隙的雷電50％放電電壓（負極性）應低于變壓器中性點的雷電沖擊耐壓并留有一點裕度，在保證裕度的情況下，應盡量加大間隙距離，以減少間隙的動作次數。下面就各種絕緣水平的變壓器中性點進行分析。
　　3．1．160KV級絕緣水平的中性點
　　中性點絕緣水平為60KV級的變壓器，如果配140mm的間隙，工放電壓Ucp=59KV小于變壓器中性點140KV的工頻耐受電壓（見表1），大于系統接地時的最高工頻電壓Ugd（43．8KV）；而雷電沖擊放電電壓一U5o％=116KV，低于變壓器中性點325KV的雷電耐受電壓；工頻和沖放都有很大裕度，推算間隙在170mm也沒問題，此時間隙在工頻69．3KV，沖擊在131KV放電還有很大保護裕度。為避免間隙動作頻繁，建議間隙距離取170mm。
　　3．1．244KV級絕緣水平的中性點
　　44KV級絕緣水平的中性點，可配140mm間隙，Ucp=59KV小于中性點的工頻耐受95KV，－U5o％=116KV小于中性點的雷電耐受250KV，具有一定裕度，絕緣配合沒問題。考慮其他因素，通常裕度值取1．05～1．15即可。
　　3．1．335KV級絕緣水平的中性點
　　對于35KV級絕緣水平中性點，配130mm間隙，其工頻放電電壓Ucp=56．6KV，沖擊放電電壓－U5o％=113．9KV，與表1中中性點為35KV級絕緣水平的雷電沖擊耐受和工頻耐受電壓配合也不存在問題。
　　3．2單獨采用避雷器保護
　　避雷器的優點是具有優異的非線性伏安特性，殘壓隨沖擊電流波頭時間變化的特性平穩，陡波響應特性好，無間隙的擊穿和滅弧問題，通流容量大，無續流，動作迅速，對主變沖擊小；缺點是不能防護工頻過電壓，而且在較高的工頻過電壓下，往往自身難保，需定期進行預防性試驗，維護工作量較大。
　　避雷器的選擇要求是避雷器的沖擊殘壓Uc應低于變壓器中性點的雷電沖擊耐壓U1n并有一定的裕度，避雷器的峰值等效電壓Uk應不低于中性點可能出現的最大工頻過電壓，否則需并聯間隙。
　　3．2．160KV級絕緣水平的中性點
　　對于絕緣水平為60KV級中性點，過電壓保護可用Y1W—73／200型避雷器，變壓器的中性點和避雷器均能承受1倍相電壓的短時工頻過電壓。即設備的雷電耐受電壓水平為258KV即可滿足要求，由表1可知變壓器中性點的雷電耐受電壓U1n為325KV，具備一定的保護裕度。
　　3．2．244KV級絕緣水平的中性點
　　對于44KV級絕緣水平的中性點，可用Y1W—60／144型避雷器，殘壓U為144KV，Uc=1．1×（1．1Uc+15）=190．7KV，小于250KV的中性點耐受電壓；但其承受1倍相電壓的短時工頻電壓較困難。若選用Y1W—73／200型避雷器，則避雷器較為安全；但主變中性點沖擊耐壓保護裕度降低，顯然不應降低主變的保護裕度來保護避雷器。故對于44KV級絕緣水平的中性點，若單獨選用避雷器作為過電壓保護方式，則存在避雷器參數選擇上的困難，建議不要單獨使用。
　　3．2．335KV級絕緣水平的中性點
　　35KV級絕緣水平的中性點可用Y1W—48／109型避雷器，殘壓（Uc=109KV）對于主變中性點雷電耐受電壓（U1n=185KV）來說，具有一定的裕度；但工頻穩態過電壓（Ugd=43．8KV）損壞避雷器的可能性較大，對避雷器運行不利，不要單獨使用。
　　3．3避雷器并聯間隙保護
　　避雷器并聯間隙的保護分工是：工頻、操作過電壓由間隙承擔，雷電、暫態過電壓由避雷器承擔，同時又用間隙來限制避雷器上可能出現的過高幅值的工頻過電壓和過高的殘壓。這種方式既對變壓器中性點進行保護，又起到互為保護的目的；但間隙與避雷器配合時，間隙的距離大小較難掌握。間隙距離不能太小，以防止在接地暫態過電壓下動作，引起保護裝置過多動作；同時間隙也不能太大，否則起不到限制工頻過電壓、保護避雷器的作用。
　　選擇Y1W—48／109型避雷器，Uc=109KV，小于185KV，有一定裕度，min[Uk，Ugn]=min[48，85]=48KV；Ugd=43．8KV，所以選擇間隙滿足43.8KV<Ucp<48KV，由表2知，應選擇小于100mm的間隙，此時間隙的一U5o％<Uc，避雷器在雷電沖擊下的動作概率不高，發揮的作用不大，且要間隙保護避雷器則很難躲過有效接地方式下發生單相接地故障時中性點產生的工頻過電壓，即在系統以有效接地方式運行發生單相接地故障時，間隙頻繁動作，改變了整個系統的綜合零序電抗值，影響系統的短路容量和繼電保護的正確動作。因此，對于此類中性點絕緣較為薄弱的變壓器，單獨使用Y1W—48／109型避雷器，則存在單相接地時的工頻穩態過電壓損壞避雷器的情況；使用間隙并聯避雷器則存在參數配合的問題；采取單獨間隙作為中性點的過電壓保護方式，由于間隙保護自身的缺點，對中性點絕緣為35KV的變壓器并不合適。因此建議此類變壓器最好中性點直接接地運行，或者用距離為100～130mm的間隙。
　　4．結論
　　根據分析和現場運行經驗，對110KV主變壓器中性點過電壓保護方式的選擇及裝置的配置作如下建議：
　　①對于60KV級絕緣水平的中性點保護，可直接用Y1W—73／200型避雷器，也可用Y1W—73／200型避雷器并聯170mm的間隙；
　　②對于44KV級絕緣水平的中性點保護，可用距離在130～140mm的間隙，也可用Y1W—60／144型避雷器并聯140mm的間隙；
　　③對于中性點絕緣水平是35KV的變壓器，由于絕緣設計上存在弱點，為防止變壓器事故，可盡量考慮讓此類變壓器中性點直接接地運行，或用距離為100～130mm的間隙。
　　
　　參考文獻
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