變壓器中性點(diǎn)間隙保護(hù)裝置實(shí)踐

110kV、220kV是供電網(wǎng)絡(luò)的主要電壓等級(jí)， 中性點(diǎn)一般采用直接接地方式。為了限制單相短路電流，通常一部分變壓器的中性點(diǎn)則經(jīng)間隙接地運(yùn)行，該文從實(shí)踐角度談中性點(diǎn)間隙保護(hù)的原理及實(shí)用意義。

在電力系統(tǒng)故障中，非對(duì)稱(chēng)三相故障可以分解出正序分量、負(fù)序分量和零序分量，而變壓器線(xiàn)圈中性點(diǎn)接地通道就是零序電流通道，零序保護(hù)裝置是根據(jù)零序電壓和零序電流大小有選擇地切除故障變壓器。

110kV、220kV是供電網(wǎng)絡(luò)的主要電壓等級(jí)，因?yàn)殡妷汉芨撸?中性點(diǎn)一般采用直接接地方式。由于繼電保護(hù)整定配置及防止通訊干擾等方面的要求，為了限制單相短路電流，其中有部分變壓器需采用中性點(diǎn)不接地方式。在這種運(yùn)行方式下，由于雷擊、單相接地短路、變電站的母線(xiàn)發(fā)生接地短路故障等會(huì)造成中性點(diǎn)過(guò)電壓，而且變壓器大多是分級(jí)絕緣，因此過(guò)電壓對(duì)中性點(diǎn)的絕緣造成很大威脅，必須對(duì)其設(shè)置保護(hù)裝置防止事故發(fā)生。目前，當(dāng)變電站有兩臺(tái)及以上的分級(jí)絕緣的變壓器并列運(yùn)行時(shí)，通常只考慮一部分變壓器中性點(diǎn)接地，而另一部分變壓器的中性點(diǎn)則經(jīng)間隙接地運(yùn)行，以防止故障過(guò)程中所產(chǎn)生的過(guò)電壓破壞變壓器的絕緣。而為了防止中性點(diǎn)不接地，以致故障點(diǎn)在中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地的變壓器所在的系統(tǒng)中，此局部系統(tǒng)變成中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，此時(shí)中性點(diǎn)的電位將升至相電壓，分級(jí)絕緣變壓器的絕緣會(huì)遭到破壞，對(duì)不直接接地的變壓器中性點(diǎn)設(shè)置間隙保護(hù)。當(dāng)中性點(diǎn)電壓升高時(shí)，空氣間隙被擊穿引起電弧，將中性點(diǎn)接地。當(dāng)電壓降低后，電弧熄滅，中性點(diǎn)又不接地了。如果在這個(gè)間隙保護(hù)回路上加一個(gè)電流互感器，在保護(hù)動(dòng)作時(shí)，電流流過(guò)發(fā)出信號(hào)，如果其他保護(hù)沒(méi)有正確動(dòng)作，故障電流持續(xù)，過(guò)一定延時(shí)，也能動(dòng)作跳開(kāi)開(kāi)關(guān)。中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)的任務(wù)就是在中性點(diǎn)電壓升高至危及中性點(diǎn)絕緣之前，可靠地將變壓器切除，以保證變壓器的絕緣不受破壞。110kV、220kV、330kV、500kV電力變壓器中性點(diǎn)必須安裝間隙接地保護(hù)裝置，從而實(shí)現(xiàn)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行或不接地運(yùn)行。為保證接地點(diǎn)數(shù)目的穩(wěn)定，當(dāng)接地變壓器退出運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將經(jīng)間隙接地的變壓器轉(zhuǎn)為接地運(yùn)行，為此應(yīng)配置中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)和中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)。

由此可見(jiàn)并列運(yùn)行的分級(jí)絕緣的變壓器同時(shí)存在接地和經(jīng)間隙接地兩種運(yùn)行方式。

變壓器中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)是采用零序電流繼電器與零序電壓繼電器并聯(lián)的形式，加0.5S的延時(shí)構(gòu)成的。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，在放電間隙放電時(shí)有零序電流，則接于放電間隙接地專(zhuān)用電流互感器二次的電流繼電器動(dòng)作；若沒(méi)有放電間隙放電，則零序電壓繼電器動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生間隙性弧光接地時(shí)，間隙保護(hù)共用的時(shí)間元件不得中途返回，以保證間隙接地保護(hù)的可靠動(dòng)作。

這兩種保護(hù)的原理接線(xiàn)如圖所示

變壓器中性點(diǎn)成套設(shè)備是嚴(yán)格按照DL/T620-1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)及絕緣配合》、GB1985-2004《高壓交流隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)》、GB/Tll022—1999《高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的共用技術(shù)要求》、GB11032-2000《交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器》、DL，r62O—l997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)及絕緣配合》、GB5583—1985《互感器局部放電測(cè)量》、DL仃620—1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》中關(guān)于110kV/220 kV有效接地電力網(wǎng)中變壓器中性點(diǎn)采用間隙保護(hù)的相關(guān)規(guī)定制造，并按照GB311.1-1997《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》及國(guó)家電網(wǎng)公司2005年 6月出版的《十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》中防止接地網(wǎng)和過(guò)電壓事故的技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，配套專(zhuān)門(mén)的工藝流程、檢驗(yàn)流程和設(shè)備，保證產(chǎn)品制造的流程化、標(biāo)準(zhǔn)化和專(zhuān)業(yè)化。適用于110kV和220kV有效接地電力網(wǎng)中不接地變壓器的中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)。

變壓器中性點(diǎn)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，集隔離開(kāi)關(guān)、氧化鋅避雷器、避雷器在線(xiàn)檢測(cè)儀、放電間隙、間隙保護(hù)和零序保護(hù)互感器等電器設(shè)備于一體。用戶(hù)可自主選用純間隙的變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)方案，也可選用間隙與避雷器并聯(lián)工作，協(xié)同保護(hù)的方案。避雷器與隔離開(kāi)關(guān)可根據(jù)工程需要，靈活組配。隔離開(kāi)關(guān)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)可選擇手動(dòng)或電動(dòng)方式。該文原載于中國(guó)社會(huì)科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)》雜志http：//www.ems86.com總第543期2014年第11期-----轉(zhuǎn)載須注名來(lái)源變壓器中性點(diǎn)電流互感器一般裝設(shè)在變壓器出線(xiàn)套管上，不包括在本裝置內(nèi)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)掌握變壓器額定電壓、電流互感器變比，隔離開(kāi)關(guān)額定電流、操作機(jī)構(gòu)形式，氧化鋅避雷器額定電壓等參數(shù)。電流互感器選用采用環(huán)氧樹(shù)脂澆注的干式電流互感器。電流互感器裝在不銹鋼箱體里，不受環(huán)境氣候影響，使用壽命長(zhǎng)，使保護(hù)不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)且穩(wěn)定可靠。電流互感器二次側(cè)設(shè)0.5/10P兩個(gè)次級(jí)，供測(cè)量保護(hù)使用。不用時(shí)應(yīng)將其短路。接地間隙的選擇決定保護(hù)裝置的穩(wěn)定性。實(shí)際工程中的間隙有2種，分別為棒間隙與球間隙。一般來(lái)說(shuō)，棒問(wèn)隙為極不均勻電場(chǎng)，放電電壓不穩(wěn)定，分散性大，從而決定了其保護(hù)性能差。球間隙為均勻電場(chǎng)，放電電壓穩(wěn)定，分散性小，保護(hù)性能好。基于此，變壓器中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)裝置主要采用球形放電間隙方式，提高了保護(hù)安全性和保護(hù)效果。

工程現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，將隔離開(kāi)關(guān)本體用手推到合閘位置將，再將電動(dòng)（或手動(dòng)）操作機(jī)構(gòu)安裝到位，并將操作機(jī)構(gòu)也手動(dòng)到合閘位置，根據(jù)實(shí)際需要的長(zhǎng)度連接好操作連桿，使機(jī)構(gòu)處于分合閘位置時(shí)能保證閘刀可靠分合，最后將接頭處各緊固件緊固。清除導(dǎo)電部分及支柱絕緣子表面污垢，接線(xiàn)端子與母線(xiàn)連接平面及觸頭接觸面清理干凈，涂上工業(yè)凡士林。檢查所有緊固件，如錐銷(xiāo)、螺栓是否松動(dòng)。檢查操作機(jī)構(gòu)是否正常。隔離開(kāi)關(guān)在線(xiàn)路無(wú)負(fù)載時(shí)方可進(jìn)行操作。開(kāi)關(guān)應(yīng)定期檢修（約1～2年），如遇嚴(yán)重故障，應(yīng)在故障后立即進(jìn)行檢修。自立式避雷器安裝時(shí)，先將避雷器固定在基礎(chǔ)上，再依次安裝避雷器元件，上部與高壓導(dǎo)線(xiàn)連接，下部底座接地，也可通過(guò)放電計(jì)數(shù)器接地。

在運(yùn)輸和貯存中，自立式避雷器應(yīng)垂直放置。用戶(hù)不得隨意拆開(kāi)避雷器，以防避雷器失效。安裝后進(jìn)行：

氧化鋅避雷器工頻lmA參考電壓試驗(yàn)：在避雷器曲端施加工頻電壓，當(dāng)通過(guò)避雷器的電流等于lmA時(shí)，測(cè)量加在避雷器上的工頻電J土，該電壓應(yīng)不低于避雷器額定電壓。

直流1mA參考電壓試驗(yàn)：在避雷器兩端施加直流電壓，當(dāng)通過(guò)避雷器的電流為1mA時(shí)，測(cè)量加在避雷器上的直流電值。

泄漏電流試驗(yàn)：在避雷器兩端施加0.75倍直流lmA，測(cè)出流過(guò)避雷器的漏電流，該電流值應(yīng)不大于50A。注：嚴(yán)禁給避雷器做工頻放電電壓試驗(yàn)。

隔離開(kāi)關(guān)機(jī)械操作和機(jī)械特性試驗(yàn)：對(duì)隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行1O次分、合閘空載操作，每次都應(yīng)達(dá)到合閘位置和分閘位置。且整個(gè)過(guò)程中隔離開(kāi)關(guān)各部分無(wú)損害。

工頻間隙放電測(cè)試：在試驗(yàn)變壓器原邊串聯(lián)一塊10A及以上的電流表。在間隙的進(jìn)線(xiàn)端子與接地端子N之間施加工頻電壓，試驗(yàn)時(shí)施加到放電間隙的電壓應(yīng)從零開(kāi)始，在高壓側(cè)能準(zhǔn)確讀數(shù)的條件下，迅速升壓到間隙放電為止（觀察電流表，當(dāng)電流發(fā)生突變時(shí)，表明間隙放電，此刻的電壓值應(yīng)為工頻放電電壓值）。每次放電后，應(yīng)在0.2S內(nèi)切斷工頻電源。每連續(xù)2次試驗(yàn)時(shí)間間隔不小于10S，測(cè)量次數(shù)為3次，每次所測(cè)的放電電壓值應(yīng)符合技術(shù)數(shù)據(jù)表中規(guī)定。（注：如果工頻放電電壓值超出范圍，可對(duì)間隙進(jìn)行微調(diào)。）

（作者單位：新疆中泰（集團(tuán)）有限責(zé)任公司）