淺議變電站PT二次回路中性點(diǎn)安裝過電壓保護(hù)的重要性

霍新霞,許廣義（國網(wǎng)山東省電力公司成武縣供電公司，山東菏澤，274200）

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淺議變電站PT二次回路中性點(diǎn)安裝過電壓保護(hù)的重要性

霍新霞,許廣義
（國網(wǎng)山東省電力公司成武縣供電公司，山東菏澤，274200）

摘要：近年來，變電站設(shè)備因遭受雷擊或輸電線路雷電侵入波而導(dǎo)致絕緣損壞的事故時(shí)有發(fā)生，由于雷電沖擊傳遞過電壓將對(duì)二次繞組絕緣耐受電壓造成很大的威脅，因此，在電壓互感器二次回路中性點(diǎn)就地安裝過電壓保護(hù)措施具有重要的意義。本文對(duì)電壓互感器二次中性點(diǎn)安裝過電壓保護(hù)的必要性進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：變電站PT；二次回路中性點(diǎn)；過電壓保護(hù)

0　前言

變電站的電壓互感器二次繞組中性點(diǎn)放電間隙不正確擊穿或避雷器異常而引起電壓互感器二次回路兩點(diǎn)接地，導(dǎo)致事故的發(fā)生。當(dāng)變電站處于雷電活動(dòng)強(qiáng)區(qū)時(shí)，其電壓互感器的二次回路主要受到的威脅有：一、變電站遭受直擊雷，則變電站會(huì)發(fā)生工頻接地故障或者在異常區(qū)落雷，變電站地網(wǎng)注入最大可能的雷電流或工頻短路電流時(shí)，變電站接地網(wǎng)兩點(diǎn)間的暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)電位差很高，可能超過二次繞組中性點(diǎn)的耐壓水平，從而對(duì)現(xiàn)場電壓互感器的二次繞組中性點(diǎn)絕緣構(gòu)成威脅。二、雷電波沿外引線路侵入電壓互感器繞組，將雷電沖擊電壓傳遞到二次繞組，在不直接接地的外場中性點(diǎn)產(chǎn)生雷電沖擊傳遞過電壓。技術(shù)文件規(guī)定，變電站的電壓互感器的二次回路只允許有一處接地，同時(shí)，接地點(diǎn)宜設(shè)在控制室內(nèi)，必要時(shí)可以在開關(guān)場將電壓互感器的二次接線圈中性點(diǎn)經(jīng)氧化鋅閥片或放電間隙接地，來保護(hù)其中性點(diǎn)。

1　建立試驗(yàn)室模擬試驗(yàn)原理和數(shù)值仿真模型

實(shí)驗(yàn)中選擇的是JDCF-22(WB)型與JCCZ-110型的電磁式電壓互感器與TYD2-110/-001H型電容式電壓互感器，這些用于進(jìn)行試驗(yàn)室雷電沖擊傳遞過電壓試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算研究。實(shí)驗(yàn)過程中，為了將電壓互感器的中性點(diǎn)的電壓受到電纜波阻抗的影響降到最低，將電壓互感器的二次繞組接有負(fù)載，同時(shí)，將二次繞組的首端開路，末端接一長電纜以模擬現(xiàn)場情況，同時(shí)在電纜末端接入一個(gè)阻值為50的電阻R，在二次繞組末端掛一個(gè)高壓探頭，用示波器測量二次繞組末端的感應(yīng)電壓，在實(shí)驗(yàn)中，模擬雷電沖擊的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為2400kV的沖擊電壓發(fā)生器，波頭與波尾時(shí)間分別為1.2us，50us的負(fù)極性雷電沖擊全波作為實(shí)驗(yàn)的基本波形，并可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整波頭時(shí)間。

當(dāng)雷電波侵入電壓互感器的繞組時(shí)，繞組間基本上會(huì)按電磁耦合與靜電耦合方式產(chǎn)生電壓傳遞，在沖擊條件下，電壓互感器線圈會(huì)出現(xiàn)一個(gè)含有電容、電感等分布參數(shù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，為了方便分析，常采用集中參數(shù)的鏈型網(wǎng)絡(luò)作為等值電路來計(jì)算線圈波，其中電壓互感器的高低壓繞組是由5個(gè)RLC單元組成。線圈中的各種分布電容和雜散電容對(duì)線圈中的過渡過程特別是快速暫態(tài)過程有實(shí)質(zhì)性的影響，當(dāng)陡波前沖擊電壓侵入線圈時(shí)，沿線圈的起始電壓分布主要由線圈中的電容分布來決定。雷電沖擊源采用ATP中cigre.sup模型，它可以任意設(shè)置沖擊幅值及波頭、波尾時(shí)間，仿真中用到的波頭與波尾時(shí)間分別為1.2us與50us，0.5us與50us，5us與50us。

實(shí)驗(yàn)中，參考GB11032-2000《交流無間隙金屬氧化鋅避雷器》關(guān)于避雷器標(biāo)稱放電電流下雷電沖擊殘壓的規(guī)定，110kVTV和CVT一次側(cè)雷電沖擊電壓幅值最高取到110kV避雷器的保護(hù)水平(280kV)，220kV TV最高取到220kV避雷器的保護(hù)水平(560kV)。由于目前尚且沒有形成關(guān)于電壓互感器二次回路的雷電沖擊耐受水平的標(biāo)準(zhǔn)，本文根據(jù)相關(guān)規(guī)定文件，二次端子中性點(diǎn)對(duì)地的工頻耐受電壓的峰值，即42V。由于沖擊絕緣水平存在增高效應(yīng)，因此，二次端子中性點(diǎn)對(duì)地沖擊耐壓水平很有可能會(huì)更高。

2　電壓互感器二次繞組中性點(diǎn)雷電傳遞過電壓試驗(yàn)的結(jié)果分析

2.1仿真計(jì)算與傳遞過電壓試驗(yàn)的波形對(duì)比

110kV電磁式電壓互感器和CVT二次側(cè)繞組中性點(diǎn)雷電沖擊傳遞試驗(yàn)和仿真計(jì)算波形對(duì)比仿真結(jié)果基本反映了試驗(yàn)的情況，即從波形上看振蕩大致相同，過電壓的幅值在數(shù)值上基本相近。

2.2電磁式電壓互感器實(shí)驗(yàn)分析

工作人員以220kV和110kV電磁式電壓互感器的二次繞組中性點(diǎn)未加保護(hù)時(shí)雷電傳遞過電壓的試驗(yàn)和仿真計(jì)算得到典型結(jié)果。（1）由于繞組內(nèi)部存在電容與電感的共同作用，二次側(cè)波形的振蕩較大。（2）對(duì)于正常的波頭范圍和幅值低于相應(yīng)避雷器保護(hù)水平的一次側(cè)雷電沖擊電壓波，220kV和110kV的電磁式電壓互感器的二次回路中性點(diǎn)傳遞的過電壓幅值在其絕緣耐受范圍內(nèi)，但是，當(dāng)雷電波的波頭幅度值較高或波頭較短，則二次回路中性點(diǎn)傳遞過電壓幅度值將急劇身高，將超過二次回路中性點(diǎn)的絕緣耐受水平。

2.3電容式電壓互感器實(shí)驗(yàn)分析

110kV CVT二次繞組中性點(diǎn)未加保護(hù)時(shí)雷電傳遞過電壓的試驗(yàn)和仿真計(jì)算典型結(jié)果，如圖所示：

圖　110kVCVT二次繞組中性點(diǎn)傳遞過電壓計(jì)算結(jié)果

從結(jié)果可以看出：

（1）由于繞組內(nèi)部的電感、電容共同作用，CVT二次側(cè)波形同樣振蕩較大。（2）雷電沖擊波頭對(duì)二次側(cè)振蕩峰值的影響非常明顯，CVT傳遞過電壓幅值隨波頭時(shí)間的縮短(波形較陡)而上升。

3　總結(jié)

電容式電壓互感器總體的中性點(diǎn)傳遞過電壓幅值水平比電磁式電壓互感器要高，正常幅值和波頭范圍的雷電沖擊電壓波可對(duì)二次端子的絕緣造成很大的威脅，由于雷電沖擊傳遞過電壓將對(duì)二次繞組絕緣耐受造成很大的威脅，因此在電壓互感器二次回路中性點(diǎn)就地安裝過電壓保護(hù)措施具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

李謙，鄭曉光，等.電壓互感器二次回路中性點(diǎn)安裝過電壓保護(hù)的必要性研究—接地短路故障和雷擊時(shí)地網(wǎng)電位分布的計(jì)算分析[J].廣東電力.2009,22(3):1-5

Discussion on the importance of the protection of the PT two circuit neutral point of the transformer substation

Huo Xinxia,Xu Guangyi
（Shandong power supply company,Chengwu electric power company, Heze Shandong 274200, China）

Abstract：In recent years,substation equipment from lightning or transmission line lightning invasion wave and cause damage to insulation accidents occur from time to time,due to lightning impulse transmission voltage will on the secondary winding insulation withstand voltage pose a great threat.Therefore,in the voltage transformer secondary circuit neutral point is locally installed voltage protection measures has important significance.In this paper,the necessity of voltage transformer two neutral point to install over voltage protection is analyzed.

Keywords：substation PT;two circuit neutral point;over voltage protection