?。?.河北省電力公司，石家莊050021；。河北省電力研究院，石家莊050021）―），男，高級工程師，主要從事繼電保護運行管理和整定計算等工作。

　　施，以及變壓器中性點過電壓計算方法，分析變壓器中性點間隙異常擊穿的典型實例，針對變壓器中性點間隙異常擊穿導致二次保護動作造成變壓器跳閘的問題，提出延長變壓器中性點間隙過電壓二次保護動作時限的解決方案，對方案的可行性進行分析。

　　保護近年來，由于線路單相接地、系統(tǒng)非全相運行等故障，引起中性點間隙異常擊穿和短時過電壓，導致變壓器跳閘、停電的事件時有發(fā)生。為了防范該類故障，不僅應(yīng)解決變壓器中性點間隙異常擊穿的問題，而且應(yīng)從變壓器中性點二次保護方面采取補救措施。

　　1中性點過電壓的保護措施在110kV、220kV變電站中，為限制單相接地短路電流，滿足零序電流保護整定配置的需要，部分變壓器采用中性點不接地的運行方式。在該運行方式下，雷擊、單相接地短路等故障可能會造成變壓器中性點過電壓，對中性點的絕緣造成威脅，需要對其引入保護設(shè)備，防止變壓器絕緣故障的發(fā)生。

　　對變壓器中性點的過電壓保護，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合理的保護方式，而且應(yīng)與二次保護設(shè)備相互配合。通常，中性點保護包括一次過電壓保護和二次繼電保護，其中，一次過電壓保護分為避雷器保護、間隙保護、避雷器與間隙聯(lián)合保護；二次繼電保護分為母線317.過電壓、間隙零序過電流、直接接地零序過電流保護。變壓器中性點直接接地運行時，零序電流保護起作用。變壓器中性點不接地運行時，在大氣過電壓或系統(tǒng)接地故障瞬態(tài)過電壓時，避雷器動作，棒間隙不應(yīng)擊穿；在系統(tǒng)故障引起工頻過電壓時，棒間隙放電，同時間隙零序電流保護動作切除變壓器，間隙過電壓保護作為后備保護。

　　2中性點工頻過電壓的計算分析2.1單相接地故障根據(jù)節(jié)點電壓法和電力系統(tǒng)故障分析的等值序網(wǎng)絡(luò)理論，單相接地故障時，非接地運行變壓器中性點對地電壓即為所在母線的零序電壓，而且故障點處的零序電壓最高。因此，在變電站母線處接地故障時，變壓器中性點工頻過電壓最高，其值為：壓為接地系數(shù)，6=X0/X1（X0、X1分別為故障點的等值零序阻抗和正序阻抗）。般，有效接地系統(tǒng)是<3，當々=3時過電壓最嚴重，此時中性點工頻過電壓Ug=0.在額定運行電壓下，對于變壓器110kV側(cè)、220kV側(cè)中性點工頻過電壓：Ug 2.2系統(tǒng)非全相運行斷路器非全相分合閘，造成中性點過電壓，當系統(tǒng)相開關(guān)合上或處于分位的斷路器相斷口擊穿時，變壓器中性點工頻過電壓的數(shù)值近似為相電壓：系統(tǒng)單相運行相當于變壓器電感與線路線間電容并聯(lián)后再與線地間零序電容構(gòu)成回路，如果參數(shù)匹配就會產(chǎn)生鐵磁諧振，在中性點上產(chǎn)生較高過電壓。如果是雙電源而且2個電源的電壓反相，則中性點的電壓為2倍相電壓，此為小概率事件。幾種情況下變壓器中性點工頻過電壓值，見表1.表1變壓器中性點工頻過電壓kV主變壓器電壓等級中性點工頻過電壓值有效接地系統(tǒng)局部不接地單電源雙電源單相接地故障系統(tǒng)單相接地非全相3中性點間隙異常擊穿典型實例分析由于存在變壓器中性點間隙一次保護與避雷器動作特性配合困難等技術(shù)局限性，以及電網(wǎng)負荷固有反饋效應(yīng)的影響，在一次系統(tǒng)故障時，變壓器中性點間隙異常擊穿、短時工頻過電壓的情況偶有發(fā)生。第1種情況是接地故障中220kV或者110kV變壓器中性點間隙異常擊穿；第2種情況是110kV系統(tǒng)發(fā)生接地故障，系統(tǒng)側(cè)跳開后，負荷側(cè)反饋效應(yīng)形成110kV變壓器中性點短時工頻過電壓。這2種情況將分別造成中性點不接地運行變壓器的間隙過電流、過電壓保護動作，變壓器不必要跳閘，甚至負荷損失，可能使系統(tǒng)零序后備誤動作。

　　2002年5月11日，某電廠帶電誤掛地線，造成1號母線故障跳閘，同時，3座變電站6臺110kV變壓器中性點間隙誤擊穿，1條線路零序保護誤動作。利用，導致3號變壓器高壓側(cè)中性點電壓超過避雷器放電電壓，在避雷器動作過程中，避雷器兩端殘壓超過間隙擊穿電壓。

　　線路接地故障或者雷擊線路造成變電站變壓器中性點間隙誤擊穿的情況在其它電網(wǎng)也有發(fā)生。末端變電站發(fā)生間隙誤擊穿的概率相對較大，與雷電波和暫態(tài)電壓波不能被分流、反射波幅值較大有關(guān)。

　　4中性點間隙繼電保護動作時限調(diào)整策略從電網(wǎng)運行實踐看，系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，變壓器中性點間隙異常擊穿，以及負荷側(cè)反饋造成的變壓器中性點短時工頻過電壓無法徹底避免。在保證變壓器中性點工頻過電壓絕緣安全和過電流熱穩(wěn)定安全的前提下，有必要在二次保護方面采取補救措施，適當延長間隙過電流保護動作時限，解決變壓器不必要跳閘的問題。間隙過電壓保護通過母線零序電壓間接反映不接地變壓器中性點的工頻穩(wěn)態(tài)電壓，不受中性點暫態(tài)過電壓和間隙誤擊穿的影響，動作時限不需要進行調(diào)整。

　　4.1現(xiàn)行中性點間隙繼電保護整定原則中性點間隙保護的動作時限不需要與系統(tǒng)其它保護配合。過電壓保護的時限是為了躲過接地故障暫態(tài)過程的影響，間隙過電流保護動作后，則希望盡快地將間隙擊穿的變壓器從系統(tǒng)中切除。

　　中性點不直接接地的220kV變壓器，將其中性點間隙零序電流保護的啟動電流整定為間隙擊穿時有足夠的靈敏度，一次電流一般取100120A，保護動作后延時0. 30.5s跳開變壓器各側(cè)斷路器；中性點經(jīng)放電間隙接地的220kV變壓器的零序電壓保護，其3認定值（3U0額定值為300V）―般整定為180V，0.河北電力技術(shù)變壓器110kV中性點間隙零序電流保護的一次電流定值一般整定為40100A，保護動作后延時0.5s跳開變壓器各側(cè)斷路器；零序電壓保護，其3U.定值（317.額定值為300V）―般整定為150 180V，保護動作后延時0.30.5s跳開變壓器各側(cè)斷路器。低壓側(cè)有小電源并網(wǎng)的變電站，0.2s跳開并網(wǎng)電源線路，0. 5s跳開變壓器。

　　―2008變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設(shè)計規(guī)范中220kV變壓器零序電壓保護的零序電壓定值370定值固定為180V，時間固定為0.5s，間隙電流保護的電流定值固定為一次電流220kV變壓器間隙繼電保護動作時限流保護時限延長至1.5s，考慮到220kV線路單相故障兩側(cè)斷路器單相跳開、非全相運行期間，負荷性的零序電流可能繼續(xù)維持變壓器中性點間隙擊穿狀態(tài)，該時限應(yīng)躲過220kV線路單相重合閘時間（0.8s）。間隙過壓保護仍然取0. 110kV變壓器間隙繼電保護動作時限中低壓側(cè)沒有電源上網(wǎng)的系統(tǒng)。間隙零序電流保護動作時間整定為1.5s，具體動作時間可按照該變電站110kV線路上一級接地故障保護二段（末端有靈敏度段）保護動作時間，并留有一定裕度進行整定；間隙過壓保護動作后延時1.5s，該時限考慮了負荷反饋效應(yīng)衰減、短時過壓返回的可能性。

　　相應(yīng)供電線路保護重合閘時間應(yīng)大于該動作時限，可取2.中壓或低壓側(cè)有電源上網(wǎng)的系統(tǒng)。間隙零序電流保護延時0.2s跳開中低壓并網(wǎng)電源線，延時1.5s跳開變壓器各側(cè)斷路器；零序過壓保護0. 2s跳并網(wǎng)電源線路，1. 5s跳開變壓器各側(cè)斷路器。

　　4.4調(diào)整變壓器間隙保護時限的范圍由于變壓器中性點間隙異常擊穿和短時工頻過電壓情況不具有普遍性，延長間隙保護動作時限的措施考慮在發(fā)生過間隙異常擊穿或發(fā)生過短時過電壓的變壓器，以及經(jīng)過分析存在誤間隙擊穿風險的變壓器上實施。如，220kV母線接地系數(shù)大于2.0，可能形成末端的220kV變電站；110kV接地系數(shù)大于2.5的110kV變電站。如果考慮不穩(wěn)定擊穿的情況，由于間隙零序過電流和間隙零序過電壓將交替出現(xiàn)，則間隙保護需要采用間隙零序過電流與間隙零序過電壓元件動作后相互保持的方式，間隙過電壓保護則需要按照間隙過電流的時限整定。

　　4.5延長間隙零序電流保護動作時限的影響對變壓器熱穩(wěn)定的影響。對于220kV變壓器，間隙過電流保護的動作時限由0. 5s延長至1. 5s，如果間隙在單相接地瞬間擊穿，由于線路全線速動保護動作，故障切除前，在穩(wěn)態(tài)電壓下將維持較大工頻續(xù)流約3個周波左右，故障切除后，變壓器的零序電流與負荷電流相當。延長間隙保護動作時限，將增加變壓器承受線路重合閘周期內(nèi)（0.8s）負荷性零序電流和重合到永久故障的短時（3個周波左右）故障零序電流的沖擊。變壓器對稱短路時的熱穩(wěn)定時間指標為2s，因此間隙過流保護動作時限為1.5s時，短時零序電流對變壓器熱穩(wěn)定的影響沒有超限。

　　對變壓器中性點間隙重復(fù)擊穿的影響。中性點間隙擊穿后，可能由于非全相運行期間負荷性的零序電流不能維持間隙電流而熄弧，也可能重復(fù)擊穿。但重復(fù)擊穿一般發(fā)生在中性點工頻過電壓作用下，單相接地故障切除后非全相運行時中性點工頻僅為1/3相電壓，并且間隙保護動作時間延長有限，不太可能顯著增大間隙重復(fù)擊穿的發(fā)生概率。

　　對變壓器中性點絕緣的影響。即使考慮上述間隙不穩(wěn)定擊穿的情況，間隙過壓保護如上所述按照間隙過電流的時限整定，結(jié)果是中性點穩(wěn)態(tài)過電壓而間隙又不擊穿時，變壓器中性點承受過電壓的時間由原來的0. 5s延長至1. 5s，而變壓器及中性點工頻耐受電壓時間指標為1min，延時增加1s對絕緣的影響可以忽略。

　　5結(jié)論河北省南部電網(wǎng)變壓器中性點運行方式選擇合理，接地系數(shù)滿足大電流接地系統(tǒng)的規(guī)定，工頻穩(wěn)態(tài)過電壓水平?jīng)]有超過現(xiàn)有變壓器間隙的承受能力。

　　間隙誤擊穿是由于暫態(tài)電壓波或者雷電波的作用下間隙與避雷器動作特性配合困難所致。

　　由于變壓器中性點一次保護方面存在局限性，以及負荷反饋形成變壓器中性點短時過電壓的存在，可以通過延長間隙過電流保護動作的動作時限，解決變壓器不必要跳閘的問題。