主变中性点接地保护装置技术问答

1、主变中性点接地保护装置技术问答第1部分 过电压的产生与反事故措施1 1、电力系统过电压主要有哪些种类？及其产生的原因、性质和危害。答：电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高（超过额 定值的10%。属于电力系统中的一种电磁扰动现象。电工设备的绝缘长期耐 受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系 统安全可靠地运行。研究各种过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限 制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电工设备制造和电力系统运行都具 有重要意义。过电压分外过电压和内过电压两大类。又称雷电过电压、大气过电压。由大气中的雷云对地面放电而引起的。分 直击雷过电

2、压和感应雷过电压两种。雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具 有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备 导电部分时所出现的过电压。雷闪击中带电的导体，如架空输电线路导线，称为直接雷击。雷闪击中正常情况下处于接地状态的导体，如输电线路铁塔，使 其电位升高以后又对带电的导体放电称为反击。直击雷过电压幅值可达上百万 伏，会破坏电工设施绝缘，引起短路接地故障。感应雷过电压是雷闪击中电工 设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击 的电工设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。因此，架空输电 线路需架设避雷线和接地装置等进行防护。通常用线路耐雷

3、水平和雷击跳闸率 表示输电线路的防雷能力。电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压。有暂态过电压、操作过 电压和谐振过电压。暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系 统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。常见的有：空载长线电容效应（费兰梯效应）。在工频电源作 用下，由于远距离空载线路电容效应的积累，使沿线电压分布不等，末端电压 最高。不对称短路接地。三相输电线路 a相短路接地故障时，b、c相上的电 压会升高。甩负荷过电压，输电线路因发生故障而被迫突然甩掉负荷时，由 于电源电动势尚未及时自动调节而引起的过电压。操作过电压是由于进行断路 器操作

4、或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压，常见的有： 空载线路合闸和重合闸过电压。切除空载线路过电压。切断空载变压器 过电压。弧光接地过电压。谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件 在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。一般按起因分为： 线性谐振过电压。铁磁谐振过电压。参量谐振过电压。大气过电压由直击雷引起，特点是持续时间短暂，冲击性强，与雷击活动强 度有直接关系，与设备电压等级无关。因此 220KV及以下系统的绝缘水平往往 由防止大气过电压决定。工频过电压由长线路的电容效应及电网运行方式的突 然改变引起，特点是持续时间长，过电压倍数不高，一般对设备绝缘危险性不 大，

5、但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。操作过电压由电网内开关操作引起，特点是具有随机性，但最不利情况过电压倍数较高。因此 300KV及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。谐振过电压:由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起，特点是过电压倍数高、持续时间 长。12、电力系统中性点的运行方式主要有哪几种？答：电力系统中性点接地方式有两大类：一类是中性点直接接地或经过低阻 抗接地，称为大接地电流系统；另一类是中性点不接地，经过消弧线圈或高阻 抗接地，称为小接地电流系统。其中采用最广泛的是中性点接地、中性点经过 消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。（一）中性点不接地系统当中性

6、点不接地的系统中发生一相接地时，接在相间电压上的受电器的供电并 未遭到破坏，它们可以继续运行，但是这种电网长期在一相接地的状态下运 行，也是不能允许的，因为这时非故障相电压升高，绝缘薄弱点很可能被击 穿，而引起两相接地短路，将严重地损坏电气设备。所以，在中性点不接地电网中，必须设专门的监察装置，以便使运行人员及时地发现一相接地故障，从 而切除电网中的故障部分。在中性点不接地系统中，当接地的电容电流较大时，在接地处引起的电弧就很 难自行熄灭。在接地处还可能出现所谓间隙电弧，即周期地熄灭与重燃的电 弧。由于电网是一个具有电感和电容的振荡回路，间歇电弧将引起相对地的过 电压，其数值可达（2.53）U

7、x。这种过电压会传输到与接地点有直接电连接的 整个电网上，更容易引起另一相对地击穿，而形成两相接地短路。在电压为3-10kV的电力网中，一相接地时的电容电流不允许大于30A,否则，电弧不能自行熄灭。在2060kV电压级的电力网中，间歇电弧所引起的过电 压，数值更大，对于设备绝缘更为危险，而且由于电压较高，电弧更难自行熄 灭。因此，在这些电网中，规定一相接地电流不得大于10A。（二）中性点经消弧线圈接地系统当一相接地电容电流超过了上述的允许值时，可以用中性点经消弧线圈接地的方 法来解决，该系统即称为中性点经消弧线圈接地系统。消弧线圈主要有带气隙的铁芯和套在铁芯上的绕组组成，它们被放在充满变压 器

8、油的油箱内。绕组的电阻很小，电抗很大。消弧线圈的电感，可用改变接入 绕组的匝数加以调节。显然，在正常的运行状态下，由于系统中性点的电压三 相不对称电压，数值很小，所以通过消弧线圈的电流也很小。采用过补偿方式 即使系统的电容电流突然的减少（如某回线路切除）也不会引起谐振，而是离谐 振点更远。在中性点经消弧线圈接地的系统中，一相接地和中性点不接地系统一样，故障 相对地电压为零，非故障相对地电压升高至倍，三相线电压仍然保持对称和大 小不变，所以也允许暂时运行，但不得超过两小时，消弧线圈的作用对瞬时性 接地系统故障尤为重要，因为它使接地处的电流大大减小，电弧可能自动熄 灭。接地电流小，还可减轻对附近弱

9、点线路的影响。在中性点经消弧线圈接地的系统中，各相对地绝缘和中性点不接地系统一样，也 必须按线电压设计。（三）中性点直接接地系统中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零。在这种系统中，当发 生一相接地时，这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，一相接地短路电 流的数值最大，因而应立即使继电保护动作，将故障部分切除。中性点直接接地或经过电抗器接地系统，在发生一相接地故障时，故障的 送电线被切断，因而使用户的供电中断。运行经验表明，在110KV及以上的电网中，大多数的一相接地故障，尤其是架空送电线路的一相接地故障，大都具 有瞬时的性质，在故障部分切除以后，接地处的绝缘可能迅速恢复，而送电线 可

10、以立即恢复工作。目前在中性点直接接地的电网内，为了提高供电可靠性， 均装设自动重合闸装置，在系统一相接地线路切除后，立即自动重合，再试送 一次，如为瞬时故障，送电即可恢复。中性点直接接地的主要优点是它在发生一相接地故障时，非故障相地对电压 不会增高，因而各相对地绝缘即可按相对地电压考虑。电网的电压愈高，经济 效果愈大；而且在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，单相接地电流往 往比正常负荷电流小得多，因而要实现有选择性的接地保护就比较困难，但在 中性点直接接地系统中，实现就比较容易，由于接地电流较大，继电保护一般 都能迅速而准确地切除故障线路，且保护装置简单，工作可靠。1 - 3、电力系统中性

11、点的运行方式该如何选择？ 答：目前我国电力系统中性点的运行方式，大体是：(1) 对于6-10kV系统，由于设备绝缘水平按线电压考虑对于设备造价影响不 大，为了提高供电可靠性，一般均采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方 式。(2) 对于110kV及以上的系统，主要考虑降低设备绝缘水平，简化继电保护装 置，一般均采用中性点直接接地的方式。并采用送电线路全线架设避雷线和装 设自动重合闸装置等措施，以提高供电可靠性。(3) 20-60kV的系统，是一种中间情况，一般一相接地时的电容电流不很大，网 络不很复杂，设备绝缘水平的提高或降低对于造价影响不很显著，所以一般均 采用中性点经消弧线圈接地方式。(4)

12、 1KV以下的电网的中性点采用不接地方式运行。但电压为380/220V的系统，采用三相五线制，零线是为了取得零电压，地线是为了安全。而重要的110KV线路以及山区的110KV线路中性点也采用经消弧线圈接地 的方式，具体采用哪种方式，主要是依据各级电压所允许过电压数值以及系统 的运行稳定的要求决定的。1-4、国网公司十八项反事故措施的主要内容有哪些？答：为认真贯彻落实“安全第一、预防为主”工作方针，完善各项反事故措 施，进一步提高电网安全生产水平，国家电网公司通过总结分析近年来公司系 统发生重大事故的特征，在原国家电力公司防止电力生产重大事故的二十五 项重点要求的基础上，组织制订了国家电网公司十

13、八项电网重大反事故措 施(试行)，并于2005年10月1日印发执行。该十八项反事故措施为：防止人身伤亡事故、防止系统稳定破坏事故、防 止机网协调事故、防止电气误操作事故、防止枢纽变电站全停事故、防止输电 线路事故、防止输变电设备污闪事故、防止直流输电和换流设备事故、防止大 型变压器损坏事故、防止互感器损坏事故、防止开关设备事故、防止接地网和 过电压事故、防止直流系统事故、防止继电保护事故、防止电网调度自动化系 统与电力通信网事故、防止垮坝、水淹厂房事故、防止火灾事故、防止交通事 故。本书适用于从事电网设备制造、设计、安装、调试、生产的各单位技术人 员、相关制造厂家技术人员和相关管理人员。1-5

14、、国网公司十八项反事故措施要求如何防止变压器中性点过电压事故？答：第12项 防止接地网和过电压事故为防止接地网和过电压事故，应认真贯彻交流电气装置的接地(DL/T621-1997)、接地装置工频特性参数的测量导则(DL/T 475-1992)、交 流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DL/T 620-1997)及其它有关规定，并 提出以下重点要求：12.3 防止变压器中性点过电压事故12.3.1 切合110kV及以上有效接地系统中性点不接地的空载变压器时，应先 将该变压器中性点临时接地。12.3.2 为防止在有效接地系统中出现孤立不接地系统并产生较高工频过电压 的异常运行工况，110220kV不

15、接地变压器的中性点过电压保护应采用棒间隙 保护方式。对于110kV变压器，当中性点绝缘的冲击耐受电压 乞185kV时，还应 在间隙旁并联金属氧化物避雷器，间隙距离及避雷器参数配合应进行校核。间 隙动作后，应检查间隙的烧损情况并校核间隙距离。1 6、为什么110KV及以上变压器在停电及送电前必须将中性点接地？ 答：我国的110KV电网一般采用中性点直接接地系统。在运行中，为了满足继 电保护装置灵敏度配合的要求，有些变压器的中性点不接地运行。但因为断路 器的非同期操作引起的过电压会危及这些变压器的绝缘，所以要求在投切 110KV及以上空载变压器时，将变压器的中性点直接接地。1 7、国网公司十八项反

16、事故措施要求如何防止避雷器事故？答：第12项 防止接地网和过电压事故为防止接地网和过电压事故，应认真贯彻交流电气装置的接地(DL/T621-1997)、接地装置工频特性参数的测量导则(DL/T 475-1992)、交 流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DL/T 620-1997)及其它有关规定，并 提出以下重点要求：12.7 防止避雷器事故12.7.1 新上或更换的110kV及以上电压等级避雷器，宜采用金属氧化物避雷 器。对110200kV普阀避雷器，应积极进行更换。”12.7.2 对金属氧化物避雷器，必须坚持在运行中按规程要求进行带电试验。 当发现异常情况时，应及时查明原因。35kV及以上电

17、压等级金属氧化物避雷器 可用带电测试替代定期停电试验，但对 500kV金属氧化物避雷器应3 5年进行 一次停电试验。12.7.3 严格遵守避雷器电导电流测试周期，雷雨季节前后各测量一次。12.7.4 110kV及以上电压等级避雷器宜安装电导电流在线监测表计。对已安装 在线监测表计的避雷器，每天至少巡视一次，每半月记录一次，并加强数据分 析。12.7.5 严格金属氧化物避雷器的选型管理，严禁错用金属氧化物避雷器。12.7.6 为使避雷器动作负载平衡，变电站110kV及以上电压等级避雷器应采 用同类型避雷器，如有混装(即同一变电站同时使用金属氧化物避雷器、磁吹 避雷器和普阀避雷器)情况，应进行改造

18、更换。1 8国网公司十八项反事故措施要求如何预防隔离开关故障？答：第11项防止开关设备事故11.1.1 所选用的高压开关设备除应满足相关国家标准外，还应符合国家电 网公司交流高压断路器技术标准、交流高压隔离开关和接地开关技术标 准、气体绝缘技术封闭开关设备技术标准（国家电网生2004634号）及关于高压隔离开关订货的有关规定（试行）（生产输电20044号），不 得选用已明令停止生产、使用的各种型号开关设备。11.12 预防隔离开关故障的措施11.12.1 应对不符合国家电网公司关于高压隔离开关订货的有关规定（试行）完善化技术要求的72.5kV及以上电压等级隔离开关应进行完善化改 造。11.12

19、.2 新安装或检修后的隔离开关必须进行回路电阻测试，另外应积极 开展瓷绝缘子探伤和触指压力测试。11.12.3 加强对隔离开关导电部分、转动部分、操动机构、瓷绝缘子等的检 查与润滑，防止机械卡涩、触头过热、绝缘子断裂等故障的发生。隔离开关各 运动部位用润滑脂宜采用性能良好的锂基润滑脂。11.12.4 应在绝缘子金属法兰与瓷件的胶装部位涂以性能良好的防水密封 胶。11.12.5 与隔离开关相连的导线弛度应调整适当，避免产生太大的拉力。11.12.6 为预防GW型隔离开关运行中“自动脱落分闸”，在 检修中应检查 操动机构蜗轮、蜗杆的啮合情况，确认没有倒转现象；检查并确认刀闸主拐臂 调整是否过死点；

20、检查平衡弹簧的张力是否合适。第2部分过电压的保护2-1、变压器的主保护和后备保护分别有哪些？答：变压器的主保护为差动保护和重瓦斯保护。差动保护作为变压器内部以 及套管引出线相间短路的保护以及中性点直接接地系统侧的单相接地短路保护，同时对变压器内部绕组的匝间短路也能反应。瓦斯保护能反应变压器内部的绕组相间短路、中性点直接地系统侧的单相接地短路、绕组匝间短路、铁芯 或其它部件过热或漏油等各种故障。由上可以看出，差动保护对变压器内部铁芯过热或因绕组接触不良造成的过热无法反应，且当绕组匝间短路时短路匝数 很少时，也可能反应不出。而瓦斯保护虽然能反应变压器油箱内部的各种故 障，但对于套管引出线的故障无法

21、反应，因此，通过瓦斯保护与差动保护共同 组成变压器的主保护。其它保护均为后备保护，一般有零序保护、过流保护、过负荷保护，此外还有 油温、油面监控保护，中性点间隙保护等。自耦变压器还有公共线圈过流保 护。2-2、如何实现变压器的零序保护？答：在中性点直接接地的电网中，单相接地故障机率大，短路电流值较大， 有时可能大于三相短 路电流，不但危害设备而且容易发展成为多相短路。发生 接地故障时，电网中将出现零序电 流和零序电压，可利用零序分量实现接地保 护。中性点直接接地变压器设置的零序电流保护 和零序电压保护，是整个电网 接地保护组成的一部分，主要作为母线和相邻线路主保护的后备，同时也对变压器内部接地

22、故障起后备作用。中性点直接接地变压器的零序电流保护及整定原则变压器零序过电流保护的电流元件接到变压器中性点处电流互感器的二次 侧，这种接线简单，动作可靠，不存在因三相电流互感器误差引起不平衡电流 的问题。供接地保护用的电流互感器一般应采用变压器中性点带有套管式电流 互感器。这样，电流互 感器一次侧的电压不会很高，可选用额定电压较低的电 流互感器。在正常情况下，电流互感 器中基本上没有电流通过，电流互感器的 最小变比仅取决于通过接地短路电流 3订0时的热稳定和动稳定条件。为了提高动作的可靠性，并尽量对相邻线路和变压器内部接地故障起后备 作用，设置两段式 零序电流保护，每段均有两个时限，并以较短的

23、一段时限动 作于缩小故障影响范围（例如双母线系统动作于断开母联断路器），以较长的时 限有选择性地动作于断开变压器各侧断路器。1.双绕组变压器零序电流保护I段的动作电流和延时，与相邻元件零序电流保护的I段 （瞬 时段）相配合。以I 1短延时断开母联断路器，尽快将故障母线与健全 母线隔 离，以保证健全母线的安全运行。以L 2长延时断开变压器高、 低压两侧断 路器。零序电流保护u段的动作电流和延时，与相邻元件零序电流保护的后备段相配 合。以，忙k靛3的时限断开母联断路器，以t 4 Z的时限断开变压器高、 低侧断路器。I段动作电流和动作时限I dz r，I 二 K K I ' M，II 1 =

24、0.5丨您I 2 = 1丨+ t （不超过1.5s） 式中K K可靠系数，取1.2 ; I'山，I相邻元件保护瞬时段的动作电流。U段动作电流和动作时限I I” ，II = K P K :， I ，4” BZ川，III :i = t ' xL O -A t t 4 = 3 +a t 式中h P 配合系数，取1.11.2 ； K :z'r，0零序电流分支系数，其 值等于出线零序电流保护后备段保护范围末端发生接地短路时，流过本保护的零序电流与流过线路零序电流保护的零序电流之比。I ', II出线零序电 流保护后备段的动作电流；t 瓦，川也一一零序电流保护后备段的最大动

25、作时限。 为防止变压器与系统并列之前，在变压器高压侧发生单相接地而误将母联断路 器断开，零序 电流保护经高压侧断路器1 DL的常开辅助接点闭锁。只有在变压器高压侧断路器合闸的情况下，零序电流保护才能动作于母联断路器。2.三绕组变压器（1 ）单侧中性点直接接地三绕组变压器的零序电流保护。I段的动作电流与相邻元件零序电流保护的I段相配合，动作后以第一个延时断开母联断路器，第二个延时断开保护安装侧断路器U段的动作电流与相邻元件零序电流保护后备段相配合，动作后以第一个延时 断开保护安装 侧的断路器，第二个延时断开三侧断路器。(2)高、中压侧中性点直接接地的三绕组变压器的零序电流保护。保护装 设在高、中

26、压侧中 性点电流互感器回路内。I段动作电流与相邻元件零序电流保护I段相配合，如电流整定值躲不过 变压器其它侧母线 故障时，可加方向元件并指向被保护母线。设置两个延时， 以短延时0.3s断开母联断路器， 以较长延时0.5s断开本侧断路器。U段动作电流与相邻元件零序电流保护后备段相配合，并与变压器其它侧 零序电流保护相配合。动作后以短延时断开本侧断路器，以较长延时断开其它 侧断路器。变压器中性点仅部分接地运行的变压器零序电流和零序电压保护及整定原则为了保证系统中零序电流的大小和分布情况尽量不受运行方式变化的影响，在发电厂或 变电所中仅使部分变压器的中性点接地运行。针对中性点接地 运行的情况，需要装

27、设零序电流保 护；针对中性点不接地运行的情况，为了防 止单相接地并在电网中失去接地中性点时引起的过电压损伤变压器绝缘，还需要装设零序电压保护。图2.3.2所示为部分变压器中性点接地 系 统(仅两台变 压器)图。在线路上D点发出单相接地故障时，若4DL因某种原因 而拒动系 统 侧两条线路的断路器5DL 6DL跳闸，中性点接地变压器B 1的零序电流保护 使断路器1 DL跳闸。这时，变压器E 2便成为带接地故障点 的，中性点不接 地系统的运行状态。中性点接地运行方式下的保护采用零序电流保护，而中性 点不接地运行方式下的保护，可根据变压器绝缘等级的不同，分别采用如下的 保护方案：1.全绝缘变压器除装设

28、两段零序电流保护外，还增设零序电压保护。当电网发生单相接地 且失去接地中性点时，零序过电压保护经0.30.5s时限动作于断开变压器各 侧断路器。如图2.3.3所示，由电压 继电器和时间继电器构成零序过电压保 护。其延时的作用是避免在部分变压器中性点接地的情况下，电网中发生单相接地时暂态过程的影响。保护的动作电压按躲过在部分中性点接地的电网中发 生单相接地时，保护安装处可能出现的最大零序电压整定。因此，零序过电压保护仅在电网中发生单相接地短路、且中性点接地的变压器已全部断开之后才 可能动作。这样，保护的动作时限就不需要与电网中其他接地保护的动作时限 相配合，因而动作时限可以整定的很小。在220k

29、V系统中，丸）八 1二时，单相接地暂态电 压值可能达到158kV, 故零序过电压保护的动作电压为U il 工2U X 式中U X 电网的额定相电压。应当注意：整定值不应大于电压互感器的饱和电压。由于保护接在母线电压互 感器的开口三 角绕组侧U X/ 100 3 /100，当中性点直接接地系统（冥0/ 汛 心 中发生单相接地时，开口三角绕组稳态电压不会超过180V;系统失去接地中性点而发生单相接地故障时，开口三 角绕组的电压，理论上为300V, 实际上由于电压互感器的饱和，输出电压要低一些 （一般在2 00V左右可能出现 饱和），因此，保护装置的动作电压一般可取低于 200V的数值（如180V）

30、。2.分级绝缘变压器目前，我国采用的220kV分级绝缘变压器，其中性点冲击耐压为 400kV,工频 耐压为200kV。为防止中性点过电压，在发生接地故障时，应先断开中性点不 接地的变压器，后断开中性点 接地的变压器。中性点装设放电间隙的变压器。中性点装设放电间隙时，除装设两段零序电 流保护外，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。如图 2.3.4所示，当电网中单相 接地 且失去接地中性点时，若放电间隙未击穿，贝U 零序电压元件动作，经0.5s延时动作于断开变 压器各侧断路器；若间隙击穿 电流元件动作，则瞬时动作于切除变压器。为保护变压器中性点绝缘，要求放电间隙在冲击电压和工频过电

31、压时应当可靠动作；而在单 相接地暂态电压作用下，放电间隙不应动作。设冥0和龙1分别为电网的 零序电抗和正序电抗。220kV变压器中性点绝缘为110kV等级 时，按允许最大截波冲击电压40 0kV条件所确定的放电间隙，为330mn的棒间 隙，适用于综合电抗X 0/x 1 < 1.87的情况，在工频过电压下能对变压器 起到保护作用。因此，中性点可只装设放电间隙，而不需装设避雷器。当其0/ 1 > 1.87时，为防止在单相接地暂态电压 作用下间隙击穿，应 增大间隙的整定值到430mm这时放电间隙在冲击电压下对变压器已不能起保护 作用。因此，除放电间隙之外，尚需在中性点装设避雷器。变压器中

32、性点同时 装设放电间隙和避雷器，当发生冲击电压和工频过电压时，皆能保护变压器的中性点绝缘。从中性点绝缘工频耐压为220kV变压器的安全性出发，要求x iVx 1， 4” BZ0不 应大于3。如果大于3时，则放电间隙应当可靠地放电，并要求放电 间隙的工频放电电压低于 避雷器的工频放电电压。放电间隙击穿后，可降低变压器中性点的过电压值。由于放电间隙较粗糙，放 电时容易烧坏，并且大气条件、放电次数都对其放电电压有影响，使击穿电压 的整定值往往不够准确。放 电间隙不能长时间通过电流，因此，对这种接地方 式，应装设零序电流电压保护，在间隙击 穿后迅速切除变压器；若间隙未击 穿，则零序电压元件动作切除变压

33、器，作为放电间隙的后备。(2)中性点不装设放电间隙的变压器。中性点不装设放电间隙时，应装设两段零 序电流保护，并设置零序电流电压保护。对冲击过电压，用避雷器保护变压器 中性点绝缘。当单相接地且电网中失去中性点时，在弧光接地引起的工频过电 压作用下，避雷器放电后有可能不能灭 弧，甚至导致避雷器爆炸，故仍不能保 证变压器中性点绝缘的安全。零序电流、电压保护用于变压器中性点不接地运行时保护变压器。当电网发生单相接地且失去接地中性点时，先切除中性点不接地变压器，后切除中性点接地变压器。图 2.3.5为零序电流、电压保护接线 图。若每一组母线上至少有一台变压器中性点接地运行，则当电网发生单相接地 时，由

34、于有零序 电流和零序电压出现，中性点接地变压器的电流继电器和各变 压器的电压继电器均动作。电 流继电器动作后，以短延时断开母联断路器。U 段电流继电器5的常闭接点断开，将本变压 器的电压继电器6解除动作；它的 常开接点闭合，起动时间继电器2。时间继电器的瞬动接点 闭合后，小母线上 即有正电源，经中性点不接地变压器的电压继电器 6'(中性点不接地变压 器也 有如图2.3.5所示的同样保护，其继电器代号为1'、2'、3'、4'、5'、 6')已闭合 的常 开接点和电流继电器5'的常闭接点，直接加在时间继电器 3'上。时间继电器

35、3'动作后，即将中性点不接地的变压器切除。由于时间继电器2的动作时限I 2 , 4” BZ较时 间继电器3的动作时限I 3大一个时 限阶段 t ,因此，中性点接地变压器由动作时限较长的时间继电器 2（或1） 切除。电流继电器在灵敏度上应与电 压继电器相互配合，以保证电压继电器有 较高的灵敏度，使中性点不接地的变压器首先切除。为了提高保护动作的可靠性，防止由于电压继电器的偶然动作而导致误切 除变压器，应使动 作于切除中性点不接地变压器的保护，利用中性点接地变压 器的零序过电流保护来启动。为 此，设有公用小母线。当全厂（站）内任一台中 性点接地变压器的零序过电流保护动作时，即接通小母线上的

36、正电源，电压继电器才能获正电源。应当指出，采用这种接线方式，回路相互交错，比较复杂，而且在某些情况下 仍有可能引起 危害设备绝缘的工频过电压，例如： 变压器中性点不接地运行，在高压侧断路器断开的情况下，变压器高压侧发 生单相接地故 障时将产生过电压。 变压器中性点不接地运行，在高压侧断路器与电流互感器之间发生单相接地 短路时，母线 差动保护动作断开高压侧开关，故障依然存在。由于母线保护不 作用于变压器其它电源侧的 断路器，仍不可避免地要承受危险工频过电压。（3）整定原则。变压器零序过电压保护的电压整定值，一般按3卩0，4 ” BZ等于1.8倍相电压整定，即u b, I）二L8 u X当0取自变

37、比为U X / 1003 /100的电压互感器时，开口三角绕组的 电压定值为180V。当戈0/龙1 =3时，故障点的U=180V,其它地点的3 U Dzv 180V。为防止区外故障 保护误动作，电压定值不宜低于180乂电压 定值也不宜比180V更高，否则不能保证保护有足 够灵敏度。放电间隙中零序电流保护装于放电间隙回路内，因为在正常情况下，放电间隙 回路无电流，允许保护有较低的整定值。故零序电流元件 3【D的一次动作 电流，一般可取1OOA或更小些，动作时限一般为0.5s左右。2-3、什么叫全绝缘变压器？什么叫半绝缘变压器？答：半绝缘就是变压器的近中性点部分绕组的主绝缘，其绝缘水平比端部绕 组

38、的绝缘水平低，而与此相反，一般变压器首端与尾端绕组绝缘水平一样叫全绝缘。35kV变压器是中性点不接地运行，绝缘等级要求高，所以 35kV变压器都是全绝缘，而110kV及以上是中性点接地运行，半绝缘变压器可以满足 运行要求，所以110kV及以上一般都是半绝缘的。2-4、避雷器的工作原理、作用及其技术发展进程分别是什么？答：避雷器是一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电 工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装 置。避雷器通常接于带电导线和地之间，与被保护设备并联。当过电压值达到 规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝 缘

39、；当电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。最原始的避雷器是羊角形间隙，出现于 19世纪末期，用于架空输电线路，防止 雷击损坏设备绝缘而造成停电，故称“避雷器”。20世纪20年代，出现了铝避雷器,氧化膜避雷器和丸式避雷器。30年代出现了管式避雷器。50年代出现了 碳化硅避雷器。70年代又出现了金属氧化物避雷器。现代高压避雷器，不仅用 于限制电力系统中因雷电引起的过电压，也用于限制因系统操作产生的过电 压。避雷器有管式和阀式两大类。阀式避雷器分为碳化硅阀式避雷器和金属氧化物 避雷器（又称氧化锌避雷器）。管式避雷器内间隙（又称灭弧间隙）置于产气材料制成的灭弧管内，外间隙将 管子与电

40、网隔开。雷电过电压使内外间隙放电，内间隙电弧高温使产气材料产 生气体，管内气压迅速增加，高压气体从喷口喷出灭弧。管式避雷器具有较大 的冲击通流能力，可用在雷电流幅值很大的地方。但管式避雷器放电电压较高 且分散性大，动作时产生截波，保护性能较差。主要用于变电所、发电厂的进 线保护和线路绝缘弱点的保护。碳化硅避雷器，其基本工作兀件是叠装于密封瓷套内的火花间隙和碳化硅阀片（电压等级高的避雷器产品具有多节瓷套）。火花间隙的主要作用是平时将阀 片与带电导体隔离，在过电压时放电和切断电源供给的续流。碳化硅避雷器的 火花间隙由许多间隙串联组成，放电分散性小，伏秒特性平坦，灭弧性能好。 碳化硅阀片是以电工碳化

41、硅为主体，与结合剂混合后，经压形、烧结而成的非 线性电阻体，呈圆饼状。碳化硅阀片的主要作用是吸收过电压能量，禾I用其电 阻的非线性（高电压大电流下电阻值大幅度下降）限制放电电流通过自身的压 降（称残压）和限制续流幅值，与火花间隙协同作用熄灭续流电弧。碳化硅避 雷器按结构不同，又分为普通阀式和磁吹阀式两类。后者利用磁场驱动电弧来 提高灭弧性能，从而具有更好的保护性能。碳化硅避雷器保护性能好，广泛用 于交、直流系统，保护发电、变电设备的绝缘。金属氧化物避雷器 其基本工作元件是密封在瓷套内的氧化锌阀片。氧化锌阀片 是以ZnO为基体,添加少量的 Bi203 MnO2 Sb2O3 Co3O3 Cr2O3

42、等制成的非 线性电阻体，具有比碳化硅好得多的非线性伏安特性，在持续工作电压下仅流 过微安级的泄漏电流，动作后无续流。因此金属氧化锌避雷器不需要火花间 隙，从而使结构简化，并具有动作响应快、耐多重雷电过电压或操作过电压作 用、能量吸收能力大、耐污秽性能好等优点。由于金属氧化锌避雷器保护性能 优于碳化硅避雷器，已在逐步取代碳化硅避雷器，广泛用于交、直流系统，保 护发电、变电设备的绝缘，尤其适合于中性点有效接地 （见电力系统中性点接地 方式）的110千伏及以上电网。2-5、110KV及以上系统中性点为什么要有间隙保护？答：为了防止过电压！因为在这种电压等级的设备由于绝缘投资的问题所以 都采用分级绝缘

43、再靠近中性点的地方绝缘等级比较低。如果发生过电压的话会 造成设备的损坏。间隙零序保护可以起到作用。但是又由于中性点接地点的选 择问题一个系统不需要太多的中性点接地，所以有的变压器的中性点接地刀闸 没有合上。在这时候如果由于变压器本身发生过电压的话就会由间隙保护实现 对变压器的保护。原理就是电压击穿。在一定的电压下他的间隙就会击穿。把 电压引向大地。间隙保护可以起到作用变压器绕组绝缘的作用。当系统出现过电压（大气 过电压、操作过电压、谐振过电压等等）时，间隙被击穿时由零序保护动作、 间隙未被击穿时由过电压保护动作切除变压器。2-6、避雷器保护与间隙保护是如何配合动作的？答：变压器中性点接地方式有

44、三种：1）不接地；2）直接接地；3）经电抗 器接地。再分细些，则直接接地可分为部份接地（有效接地）和全部接地（极 有效接地）两种；而经电抗器接地可分为经消弧线圈接地和经小电抗接地两 种。变压器中性点接地方式不同，在其中性点上出现的过电压幅值也不同，所 以过电压保护方案也不同。一般变压器中性点不接地时中性点绝缘水平为全绝缘（与线端相同），不 需要安装避雷器，但在多雷区且单进线装有消弧线圈的变压器应在中性点加装 避雷器，其额定电压与线端相同。一般变压器部份接地时中性点绝缘水平为半绝缘（仅为线端的一半），中性 点按其绝缘水平的不同，应安装相应保护水平的避雷器。实践证明：中性点部 分接地时采用半绝缘的

45、变压器运行基本上是安全的，仅在断路器出现非全相或 严重不同期产生的铁磁谐振过电压可能危及中性点绝缘。因此DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合规定宜在中性点装设间隙，对该间 隙的要求为：“因接地故障形成局部不接地系统时该间隙应动作；系统以有效 接地方式运行发生单相接地故障时间隙不应动作。”为兼顾防雷方面要求还应并 接相应避雷器。当间隙与避雷器并接于中性点时应满足的要求为：“当系统单 相接地系数大于5时间隙才动作，间隙在雷电接地瞬态过电压下不应动作；避 雷器在工频和操作过电压下不应动作，在雷电接地的瞬态过电压下才动作。” 110kV变压器在部份接地系统中其中性点绝缘水平为 3

46、5kV级，仅为线端绝缘水 平的1/3，过电压保护方案变得要求更高。选用的交流无间隙金属氧化物避雷 器要求持续运行电压要高，雷电冲击残压要低。2-7、避雷器在线检测仪的作用和工作原理是什么？答：避雷器在线检测仪的作用是串联在避雷器下面，用来监测避雷器泄漏电 流的变化，避雷器动作次数以及报知（必要时）的一种装置。它共有五种规 格：JCQ-10/600型适用于6110kV电压等级。JCQ-10/800型适用于110 220kV电压等级。JCQ-10/1000型适用于350kV电压等级。JCQ-20/1500、 JCQ-20/2000型均适用于500kV电压等级。型号有尾注“E”的为带报知引出 口的监

47、测器。避雷器在线检测仪具有在运行中连续监测泄漏电流的变化，动作 次数和报警三个功能，动作灵敏度高，准确可靠，通流容量大，适用电压等级 范围广，显示清晰明显，结构轻巧合理，外形美观大方，密封可靠，安装使用 方便等优点，尤其是适用于超高压，大容量电力系统和强电、多雷、频繁动作 的地区使用。避雷器在线检测仪主要由非线性电阻、电磁计数器、毫安表、继电器和一 些电子元器件组成。在正常的运行电压下，通过避雷器和监测器的泄漏电流的 变化由监测器中毫安表测得。当避雷器和监测器流过雷电波、操作波或工频过 电压时，强大的动作电流将从泄漏电流测量回路被转移到计数器回路，毫安表 受到保护，计数器部分则利用通过的雷电波

48、，操作波或工频过电压电流的能 量，来实现记录动作的次数和报警。2-8、避雷器放电计数器的作用及其动作试验该如何进行？答：放电计数器是电力设备在运行中可以记录避雷器是否动作的次数，以便 积累资料，分析电力系统过电压情况，是避雷器的重要配套设备。下面以JS型电磁式放电计数器为例进行解析：1、JS型电磁式放电计数器工作原理(1)为双阀片式结构的放电计数器原理当避雷器动作时，放电电流流过阀片1电阻R1,在R1上的压降经阀片2 电阻R2给电容C充电，C再对电磁式计数器的电感线圈L放电，使其移动一 格，记一次数。改变R1及R2的阻值，可使计数器具有不同的灵敏度，一般最 小动作电流为100A。(2)为整流式

49、结构的放电计数器原理当避雷器动作时，阀片电阻 R1上的压降经全波整流给给电容 C充电，C再 对电磁式计数器的电感线圈L放电，使其动作记数。该放电计数器的阀片电阻 R1阻值较小，通流容量较大，最小动作电流也为 100A。2、运行检查和试验放电计数器在运行中发现的主要问题是密封不良和受潮，严重的甚至出现 内部元件锈蚀的情况，因此在对避雷器进行预防性试验时，应检查放电计数器 内部有无水气、水珠，元件有无锈蚀，密封橡胶垫圈的安装有无开胶等情况， 发现缺陷应予处理或更换。为了检查放电计数器动作是否正常，一种方法是用冲击电流发生器给计数 器加一个副值大于100A的冲击电流，看其是否动作。下图是一种适宜现场

50、采用 的简易试验方法。用一个1000V或 2500V的兆欧表给一个电容量为510微法 的电容器充电，然后用电容器通过放电计数器放电，计数器应当动作。试验时应注意：（1）为得到足够的交流电流，应由1人摇兆欧表，另一人通过绝缘杆挂电容 器的放电引线；在兆欧表停摇之前，将兆欧表与电容器引线拆开，用绝缘杆挂导线给放电计数器放电，以防止电容器对兆欧表反充电损坏兆欧表及因释放电 荷得不到正确的结果。（2）应记录放电计数器试验前后的放电指示位数。原则上应将放电计数器指 示位数通过多次动作试验恢复到试验前的位置。3-1、变压器综合保护装置（主变中性点接地保护装置）有哪些主要作用？ 及其使用范围答：我国110k

51、V及以上电力系统为中性点有效接地系统，所使用的变压器为 分级绝缘结构，即变压器绕组中性点的绝缘水平低于绕组端部绝缘水平，其中 性点绝缘有35kV、44kV、60kV电压等级，按国家标准GB311高压输变电设备 的绝缘配合和行业标准DL/T620交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 规定：雷电冲击耐受电压（峰值）分别为 185kV、250kV、325kV;短时1min工 频耐受电压（有效值）分别为85kV、95kV、140kV。在有效接地系统中，为了 限制单相接地短路电流、防止通信干扰和满足继电保护整定配置等要求，将部 分变压器中性点不直接接地运行，形成局部不接地系统。对于有效接地系统，变压器中性

52、点是直接接地的，其中性点不需要采取过 电压保护措施，而对中性点不接地的变压器，中性点绝缘就必须采取过电压保 护。当雷电波从线路侵入变电站到达变压器中性点以及系统单相接地、非全相 运行、特别是伴随产生变压器励磁电感与线路对地电容谐振时，会产生较高的 雷电过电压或工频暂态过电压，对分级绝缘变压器中性点构成威胁，甚至使绝 缘损坏。因此，对局部不接地系统的变压器中性点的过电压保护需采用氧化锌 避雷器加并联间隙的保护方式。变压器中性点的运行方式不同，其技术特性和工作条件也不同，因而对运 行的可靠性、设备绝缘及其保护措施的影响和要求也不一样。我公司生产的SUN-BZB型变压器综合保护装置适用于110KV

53、220KV 330KV 500KV电力变压器的中性点，不仅可以保护变压器中性点绝缘免受雷电 过电压和工频暂态过电压的损坏，还可实现变压器中性点接地运行或不接地运 行两种不同运行方式的自由切换。为了保证系统中零序电流的大小和分布情况 尽量不受运行方式变化的影响，在发电厂或变电所中仅使部分变压器的中性点 接地运行。针对中性点接地运行的情况，根据用户需要，我公司生产的 SUN- BZB型变压器综合保护装置可装设零序电流保护；针对中性点不接地运行的情 况，为了防止单相接地并在电网中失去接地中性点时引起的过电压损伤变压器 绝缘，根据用户需要，可装设零序电压保护。SUN-BZ饉变压器综合保护装置被广泛应用

54、于热电、水电及风力发电等电 厂、电站，国家电网公司各大变电所、变电站，及矿业、钢铁、石油、石化、 化工等大型工矿企业。第3部分保护设备的选型3-2、变压器综合保护装置（主变中性点接地保护装置）的规范性引用文件 有哪些？答：变压器综合保护装置的规范性引用文件如下：GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合GB/T311.7-1988高压输变电设备的绝缘配合使用导则GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术条件GB2900.1-1982电工名词术语基本名词术语GB-11032-2000335kV交流无间隙金属氧化物避雷器GB1985交流高压隔离开关和接地开关GB3906

55、335kV交流金属封闭开关设备GB-1208-1997电流互感器GB-1207-1997电压互感器GB/T 8287.1高压支柱瓷绝缘子GB772高压绝缘子瓷件技术条件GB5585-1985电工用铜、铝及其合金母线DL/T 620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T 621-1997交流电气装置的接地DL/T 593高压开关设备共用订货技术导则DL/T 486交流高压隔离开关订货技术条件JB8 82产品标牌JB3084电力传动控制站的产品包装与运输规程2005国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行）QB/RX00® 2006变压器综合保护装置3-3、变压器综合保护

56、装置（主变中性点接地保护装置）的型号含义是什 么？答：变压器综合保护装置的型号说明如下：SUN- BZB-手动操作机构（S）电动（D）系统电压等级以可控硅为执行元件，数字处理的消谐装置公司名称缩写变压器综合保护装置（主变中性点接地保护装置）可带母线数，用1-4表示以可控硅为执行元件，数字处理的消谐装置 公司名称缩写衢州日新电气有限公司产品代码可带母线数，用1-4表示以可控硅为执行元件，数字处理的消谐装置公司名称缩写互感器数量（1CT 2CT）注：图文商标及“ SUZ BZB型变压器综合保护装置”产品型号使用证书为衢州日新电气有限公司注册所有，其合法权益依法受保护。3-4、变压器综合保护装置（主

57、变中性点接地保护装置）的正常和特殊使用 条件有哪些？答：变压器综合保护装置的正常和特殊使用条件如下1. 适用于户内、户外环境。2. 环境温度：不低于40C，不高于+ 55C ;相对湿度：不大于95%（25C）。3. 海拔高度不超过4000m超出4000m可根据实际情况特制。4. 地震烈度7度及以下地区；最大风速不超过35m/S5.电网频率：5862Hz （60Hz系统）、4852Hz （50Hz系统）6.安装场所的空气中不应含化学腐蚀气体和蒸气，无爆炸性尘埃。3-7、SUN- BZB型变压器综合保护装置（主变中性点接地保护装置）有哪些 产品特点？答：保护设备的工作状态有三种情况：A、能保护好自已，又能保护别人。B、某些情况下牺牲自己，也要保护好别人。C、只保护自已，不保护别人。我们追求A,万不得已时可用B,但不欢迎C,因为这种情形，保护设备形同 虚设。满足要求A的SUN-BZ饉变压器综合保护装置的产品特点如下：1. SUN-BZ饉变压器综合保护装置采用模块化结构，现场免焊接设计，集隔 离开关、氧化锌避雷器、避雷器在线检测仪、放电间隙、间隙保护和零序保护 互感器等电器设备于一体，具有体积小、便于安装调试、可靠性高等特点。产 品严格按照DT/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合、 GB311.1