110kV分级绝缘变压器中性点保护间隙配置探讨.doc

110kV分级绝缘变压器中性点保护间隙配置探讨张振旗（珠海电力局 珠海 519000）摘 要 本文对110kV分级绝缘变压器中性点保护间隙配置进行了分析，认为低压侧无地方电源介入的一般110kV变电所内的主变压器中性点不应加装棒间隙。针对已运行的不同型式的中性点避雷器依据实际的X0/X1值，进行了配合校验。关键词 110kV分级绝缘变压器 中性点保护间隙 配置0 引言 变压器中性点接地的配置原则是在有效接地系统发生单相接地故障时系统的中性点不允许失地，且必须保证其有效性（X0X13）。对不接地的分级绝缘变压器中性点因绝缘水平的要求，通常接有相应的避雷器及保护间隙，所以，中性点保护间隙应从继电保护和过电压保护两方面考虑。 装并联间隙的初衷是防止避雷器在内部过电压下动作承受不住而爆炸，损坏主变及附近设备，因而要求间隙的配合特性是：在雷电过电压作用时避雷器动作，间隙不动作；在内部过电压作用时避雷器不动作，间隙动作，两者的分工是清晰的。间隙要满足动作值和不动作值两个条件，这种要求对220kV变压器中性点易办到，而对110kV变压器中性点则较难。以往按电力试验单位提供的间隙尺寸装配，并不要求再做试验，试验室提供的数据是分别施加工频和雷电波测试到的，与实际运行工况相差很大。在多雷区，变电所近区线路单相接地时，大气与内部过电压往往同时出现，叠加后传递到并有间隙的中性点， 既不是纯工频也不是标准雷电波。在试验室得出的两项独立的数据很难代表所遇到的真实情况。另外，空气间隙受气象条件、电极形状及本身放电电压的离散性的影响，可靠性较差，至少广东省的运行经验证实了这一点。这里还应强调的是，水电生字（78）184号文（附件）下达之后，在不需要加装棒间隙，错误地认为加上间隙总会有好处，再加上继保配置不当，所有的因素累积到一起，间隙误动造成主变跳闸和10 kV母线停电事故。可以统计出珠海地区在四年内雷电期间110kV线路单相接地时，间隙共动作11次，误动率占100，没有装间隙的却是平平安安。1 中性点间隙与继电保护110kV及以上电网是有效接地系统，今日电网结构通常由220kV变电所以辐射状向110kV变电所供电。110kV接地的中性点设置在220kV变电所的2201l0 kV降压变压器上，是零序电抗的主通道，是保证系统有效性（X0）的主导成分，是不允许失地的。不管站内有几台主变， 至少应有1台变压器的110kV中性点必须接地运行并满足X0Xl3。交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（DLT6201997）第4.1.1条指出：“应避免110kV 及220 kV有效接地系统中偶然形成局部不接地系统，并产生较高的工频过电压。”“应避免”是第一道防线。随着电网结构、设备可靠性和技术水平的提高，多年来没有看到过系统失地事故的报导，珠海地区电网出现至今，整体和局部从未发生过失地现象。不过也不能为110kV系统永远不失地做出保险，当有下述情况出现时，则需要有中性点保护间隙支撑。1.1 有两台及以上主变的220kV降压变电所（一般为并列运行），按最不利的情况考虑， 当110kV中性点接地运行的主变内部故障跳闸后，剩下一台中性点不接地的变压器继续运行， 会形成失地系统，此时值班员（或遥控）应立即合上另台没有接地运行的110kV中性点地刀，恢复接地系统，这就是现场运行规程和调度规程中防止失地的具体措施。而在110kV中性点地刀合上之前（一般认为是几分钟）又相继发生单相接地时（机会极少），靠另一台供电的不接地的主穿110kV中性点保护间隙击穿，仍等效于接地系统。故障线路的主保护仍然会瞬时动作跳闸，电源端的3U0和间隙保护3I0。仍有后备作用。规程12.3.9.2条规定：“中性点装设放电间隙时，应按2.3.8条的规定装设零序电流保护，并增设反应零序电压和间隙放电电流的零序电流电压保护。当电力网单相接地且失去接地中性点时，零序电流电压保护约经过0.30.5S时限动作于断开变压器各侧断路器。”保证了原有的继电保护配置按有效接地系统的正常程序动作。1.2 通过110kV变压器低压侧与主网相连的地方电源，因某种原因110kV侧与主网解列后会形成局部的失地系统，此时的变压器已成为电源端的升压变，合上中性点地刀是应立即采取的措施，程序同上。其间110kV再发生单相接地时就要靠变压器中性点保护间隙击穿，使独立的110kV系统中性点不失地。当主保护或开关拒动时，主变近后备做出反应。规程24.2.14.2条规定：“对中性点直接接地系统的主网终端变电所，如果变压器的中性点不直接接地，且负荷侧按有地区电源则变压器还应装设零序电压和间隙零序电流解列装置，三倍零序电压3U0定值一般整定为10l5V（额定电压为300V），间隙零序电流一次定值为40100A，保护动作后带0.30.5S延时，跳地区电源联络线路的断路器。”靠保护间隙最大限度地维持有效接地系统的运行。2 中性点间隙与过电压保护2.1 单相接地时的工频电压升高单相接地发生在终端变电所110kV母线上时，110kV变压器感受到的零序电压最高，等值零序电抗也最大。有效接地系统以X0Xl小于3为界，并不是说一定等于3，不同地区电网及每个变电所有着不同的X0Xl值，差异很大。变压器中性点处的过电压水平自然也不一样，附表提供了珠海电力局2000年部分110kV中性点过电压值。通用文章及教科书均按1.15Un（本计算仍取Un=126kV）和X0Xl=3一概而论取极值，使估算裕度过高，有时会将过电压值推向避雷器能承受的边缘，严格的电压管理和先进的电压调整手段也不会使电压达到126kV。附表按实际电抗值编制，可以看出珠海地区110kV的X0Xl值在0.6135和2.0682之间，稳态和暂态过电压在17.07kV到37.00kV及25.61到56.79 kV之间，远低于变压器中性点绝缘的工频耐受电压。2.2 断路器非同期动作引起的过电压 99年12月7日广东省电力工业局下发的关于试行变压器220kV和110kV中性点过电压保护选择推荐意见的通知（粤电生(1999229号）中指出：“110kV断路器为三联动机构，因操动机构故障出现非全相或严重不同期的概率很小，且省内尚未发生过有此危及中性点绝缘的情况”，所以不再考虑这种稀有故障符合当今设备运行情况。3 结论 拆除低压侧无电源的终端变电所变压器中性点的保护间隙，保留及补装低压侧有电源的变压器中性点保护间隙，间隙距离为130140毫米。经过l 999、2000年运行验证，珠海地区110kV电网频发的保护间隙误动得到了彻底根治。由于很难遇到系统失地时紧接着再发生单相接地故障，因此还没有正确动作的记录。参考文献（1） 继电保护和安全自动装置技术规程（DL40091）（2） 310kV电网继电保护装置运行整定规程（DL/T58495）附表 珠海电力工业局2000年110kV中性点过电压保护装置性能校验序号站名X0X1X0/X1中性点绝缘水平避雷器形式中性点稳态过电压（kV）中性点暂态过电压（kV）棒间隙（mm）1珠海1、2B0.05360.039921.3427LI325 AC140Y1W73/20029.2229.22水平140珠海3BLI250 AC952凤凰0.084180.071621.1754LI325 AC140Y1W73/20026.9326.93水平1403南屏0.050880.045691.1137LI325 AC140Y1W73/20026.0226.02水平1404大港0.043320.070610.6135LI250 AC95Y1W73/20017.0717.07水平1405官塘0.16430.098321.6714LI250 AC95Y1W60/14433.1233.12无6柠溪0.151330.094771.5969LI250 AC95Y1W60/14432.3032.30无7新涌0.06950.045221.5369LI325 AC140Y1W73/20031.6131.61无8北山0.10610.064091.6556LI250 AC95Y1W73/20032.9532.95无9三灶0.130650.10891.1997LI250 AC95Y1W60/14427.2827.28无10红旗0.142570.106561.33795LI325 AC140Y10W60/14429.1629.16无11港北2B0.129730.09941.3052LI200 AC85Y1W56/16228.7328.73无港北3BLI325 AC140Y1W73/20028.7328.73无12机场0.169620.126771.3380LI250 AC95Y1W73/20029.1629.16无13吉大1、2B0.10220.055221.8510LI250 AC95Y1W73/20034.9734.97无吉大3BLI325 AC140Y1W73/200无14兰埔1、2B0.072510.045321.5999LI250 AC95PSB72/18632.3332.33无兰埔3BY1W60/144无15平沙0.14210.098881.4373LI325 AC95Y1W60/14430.4230.42水平13016香洲0.12770.087111.466LI325 AC95Y1W60/14430.7730.77无17唐家0.22790.119531.9068LI250 AC95Y1W73/20035.5135.51无18石山0.170000.085391.9911LI250 AC95Y1W60/14436.2936.29无19明珠0.059200.041521.4257LI250 AC95Y1W73/20030.2830.28无20九州0.123090.056722.1701LI250 AC95Y1W73/20037.8656.79无21翠香0.142910.089511.05966LI325 AC140Y1W73/20032.3048.45无22新堂0.302370.146202.0682LI250 AC95Y1W73/20037.0055.50无23五山0.292060.142802.0452LI250 AC95Y1W60/14436.8255.23无24深坑1B0.220301.118791.8546LI200 AC85Y10W56/16235.0052.50水平130深坑2BLI250 AC95Y1W60/144无25鹤洲0.275360.14091.9543LI250 AC95Y1W60/14435.9253.93无26白蕉1B0.176090.107801.6335LI250 AC95Y1W60/14432.7149.07水平130白蕉2BLI325 AC140Y1W73/20032.7149.07水平13027井岸1B0.178840.121341.4739LI250 AC95Y1W60/1