變壓器中性點(diǎn)過電壓一次保護(hù)與二次保護(hù)分析

張洪 高峰 林陽(yáng)

摘 要：本文根據(jù)我國(guó)中性點(diǎn)絕緣的實(shí)際情況，對(duì)各種保護(hù)方式進(jìn)行了詳細(xì)的分析和對(duì)比，并對(duì)變壓器存在的問題及相應(yīng)的解決措施提出一些本人自己的看法。

關(guān)鍵詞：變壓器中性點(diǎn)；一次保護(hù)；二次保護(hù)

1 變壓器中性點(diǎn)的過電壓

電力系統(tǒng)過電壓的形式分為雷擊過電壓和內(nèi)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(tǒng)地變化所形成，通過閃電的變線對(duì)變電站增加變壓器的中性點(diǎn)，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(diǎn)。內(nèi)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(shí)過電壓，是在瞬間完成之后出現(xiàn)的穩(wěn)定性質(zhì)的電壓升高[1]。

中性點(diǎn)電壓對(duì)主性能的影響在單相接地中點(diǎn)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(duì)稱操作造成的，在中性點(diǎn)上變壓器會(huì)引起過電壓，這時(shí)候一旦變壓器接地，那么變壓器側(cè)斷路器就會(huì)跳閘。上述的一些問題一般很少出現(xiàn)，但也曾經(jīng)出現(xiàn)過，我們?cè)谠O(shè)計(jì)保護(hù)也要給予思考和防范。

2 中性點(diǎn)過電壓的保護(hù)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(hù)整定配置，一些變壓器就會(huì)讓中性點(diǎn)不接地，這樣會(huì)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(diǎn)過電壓和絕緣設(shè)備的一些威脅，我們需要一些保護(hù)措施，或引進(jìn)一些保護(hù)設(shè)備，以防止這些事故的發(fā)生。一般而言，中性點(diǎn)保護(hù)一共含有兩個(gè)過程，一次過電壓保護(hù)是指在避雷器和間隙進(jìn)行保護(hù)，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(jìn)行保護(hù)，中性點(diǎn)保護(hù)的作用有：

中性點(diǎn)不接地時(shí)，在大氣過電壓或內(nèi)部過電壓情況下，進(jìn)行避雷器的動(dòng)作。

當(dāng)系統(tǒng)不運(yùn)行，工頻過電壓，桿間隙放電與系統(tǒng)的零序電流保護(hù)的運(yùn)行后，對(duì)總線的3U的過電壓保護(hù)作為備份[2]。

3 變電站中性點(diǎn)過電壓保護(hù)設(shè)備

中性點(diǎn)過電壓保護(hù)設(shè)備一般都是保護(hù)間隙和避雷器，通常保護(hù)避雷器都是在保護(hù)間隙避雷器和無間隙避雷器，保護(hù)間隙避雷器有保護(hù)間隙、閥式避雷器和管式避雷器。

3.1 保護(hù)間隙

保護(hù)設(shè)備中最簡(jiǎn)單的就是保護(hù)間隙，棒棒間隙可看成水平或垂直狀，是由兩個(gè)電極組成，與被保護(hù)設(shè)備的兩端相連，放電電壓參數(shù)石油兩級(jí)間距和極的形狀大小決定著，保護(hù)間隙擊穿后形成那個(gè)工頻續(xù)流，在電動(dòng)力和上升氣流的作用下向上移動(dòng)形成電弧，最后可能導(dǎo)致熄火。電力系統(tǒng)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(hù)作用，是要間隙有熄火工頻續(xù)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(xiàn)的，來保證壓降足夠低，沖擊電流過后，閥片在電網(wǎng)工頻電壓作用下呈現(xiàn)大電阻，來限制工頻續(xù)流保護(hù)間隙滅弧，閥型避雷器是采用普通砂優(yōu)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(guān)是由許多單隙系列線，當(dāng)續(xù)流超過80a，電極就會(huì)發(fā)熱，熱慣性增大，導(dǎo)致熱電了發(fā)射，在電流歸零的時(shí)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(jié)而成，其優(yōu)點(diǎn)有：

（1）構(gòu)成不復(fù)雜，有很好的保護(hù)作用，由于氧化鋅避雷器不采用串聯(lián)放電間隙，所以沒有時(shí)延，在電壓升高時(shí)，氧化鋅閥片就會(huì)迅速吸收過電壓能量來更好的限制過電壓。

（2）耐重復(fù)動(dòng)作能力強(qiáng)，氧化鋅避雷器無間隙、無續(xù)流，在雷擊或者操作過程中沖擊過電壓，避雷器不用吸收續(xù)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(fù)發(fā)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(lián)的方法進(jìn)一步提高避雷器的通流能力。

（4）造價(jià)低，有非常好的經(jīng)濟(jì)前景。

所以，現(xiàn)在大多數(shù)電力系統(tǒng)都會(huì)采用氧化鋅避雷器來做保護(hù)作用。

4 變壓器過電壓保護(hù)配置

4.1 35-60kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)配置

變壓器中性點(diǎn)不接低或消弧圈接地時(shí)，在結(jié)構(gòu)上算是全部處在絕緣狀況下，根據(jù)實(shí)際情況，中性點(diǎn)的絕緣水晶和端部繞組相同，可以在沒有保護(hù)設(shè)備的情況下繼續(xù)運(yùn)行，變壓器中性點(diǎn)一般不用保護(hù)，但是中性點(diǎn)是經(jīng)過消弧圈接地時(shí)，為了限制操作過電壓，要在中性點(diǎn)上裝避雷器，其額定電壓可以按照電壓或相電壓之間進(jìn)行選擇，就是在沒有雷雨的時(shí)間也可以繼續(xù)運(yùn)行。

4.2 采用避雷器與間隙聯(lián)合保護(hù)

采用避雷器與間隙聯(lián)合保護(hù)的方法是目前變電站經(jīng)常使用的，但是在選擇絕緣級(jí)別低的中性點(diǎn)時(shí)較為困難，容易形成間隙經(jīng)常動(dòng)作，根據(jù)避雷器與間隙聯(lián)合保護(hù)的要求，避雷器的額定電壓大于間隙工頻放電電壓。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)變壓器中性點(diǎn)保護(hù)的上述建議，基本可以保證與行動(dòng)原則的規(guī)定，避雷器的間隙，還可以根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行修改，為了更好的保護(hù)變壓器中性點(diǎn)過電壓，我們還要時(shí)刻注意，保持警惕，經(jīng)常檢查設(shè)備的維修情況，認(rèn)真做好電力系統(tǒng)的保護(hù)措施，讓電力系統(tǒng)更好的為企業(yè)和工廠的生產(chǎn)和發(fā)展做最充足的動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)使用技術(shù)問答（第二版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013：155-156.

[2]蘇文博，李鵬博，張高峰.繼電保護(hù)事故處理及實(shí)例[M].北京：中國(guó)電力出版社，2015：201-202.

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

（作者單位：特變電工沈陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司）