继电保护110kV分级绝缘变压器中性点过电压保护主要研究过电压对110kv分级绝缘变压器中性点的影响及相应的过电压保护措施。通过对中性点过电压的种类、高低和危害进行分析，将变压器中性点避雷器、间隙保护和二次继电保护结合起来作了合理配置和整定。对黄丹水电有限公司变压器中性点过电压保护配置进行了分析，其配置不够合理的结论为改进提供了依据。

　　王成章/四川海能黄丹水电有限公司过电压过电压保护采用分级绝缘的变压器，绕组中性点的绝缘水平比绕组首端低。对110kV分级绝缘变压器中性点过电压的防护，通常采用变压器中性点装设避雷器和放电间隙，并与继电保护配合的方法。

　　黄丹水电有限公司（以下简称黄丹电厂）1995年投产的两台110kV主变压器均为内江德华变压器有限责任公司生产，其中1主变压器型号为SFS8?25000/110.110kV变压器中性点采用GW8?60G/400型中性点隔离开关，其放电间隙为100雷器为丫1贾1一73/200型皿0人避雷器。中性点接地与间隙零序电流保护用电流互感器型号为LW1?10型，电流比为100/5.本文要解决110kV分级绝缘变压器中性点过电压保护的合理配置问题。通过对变压器中性点过电压的种类、高低和危害进行分析，对黄丹电厂110kV分级绝缘变压器中性点过电压保护配置的避雷器、放电间隙和二次继电保护进行探讨，为改进提供依据。

　　110kV分级绝缘变压器中性点过电压的种类及相应保护的配置原则电力系统中的过电压分为雷电过电压和内部过电压两大类。雷电过电压是在雷云放电时产生的。内部过电压是由于系统内部的原因引起的，可分为工频过电压、谐振过电压以及操作过电压。110kV分级绝缘变压器中性点绝缘对于雷电过电压通常用避雷器来保护，对于内部过电压通常采用棒间隙配以间隙零序电流保护。

　　雷电过电压及保护措施变压器的绝缘水平是按高压、中压和低压绕组的顺序列出耐受电压值（冲击水平在前）来表示的，其间用斜线分隔开。

　　分级绝缘的中性点绝缘水平加横线列于其线端绝缘水平之后。黄丹电厂1主变压器缘水平为LI250AC95，其中LI表示雷电冲击耐受电压（kV），AC表示短时工频耐受电压（kV）。

　　根据中性点绝缘水平为LI250AC95，可知中性点绝缘为44kV水平。考虑到变压器运行了15年，取中性点绝缘老化累计安全系数为0.85，GB 311.11997高压输变电设备的绝缘配合，取雷电冲击安全系数为0.714，工频电压安全系数为1.0，据此计算出中性点综合耐受雷电冲击裕度系数为0.6，综合耐受工频裕度系数为0.85.则中性点绝缘雷电冲击耐受电压为250kVx0.6=150kV，1min工频耐受电压为95kVx0.85=80.75kV.根据四川省电力公司川电生技2005 147号文件关于印发四川电网防止雷过电压事故措施实施意见的通知，对110kV分级绝缘变压器中性点绝缘水平为44kV的应采MOA避雷器，避雷器的技术参数如下表所示。

　　表避雷器参数避雷器持直流1mA残压峰值不大于/kV额定电压型号续运行电压/kV（有效值）不小于/kV（有效值）雷电冲击电流操作冲击电流从上表可知其雷电冲击电流残压为不大于144kV，低于变压器中性点雷电冲击耐受电压150kV，避雷器能够很好地防护雷电过电压对变压器中性点的冲击。

　　内部过电压及保护措施内部过电压分为工频过电压、谐振过电压以及操作过电压。工频过电压对于110 kV分级绝缘变压器中性点主要表现为发生单相接地时的过电压。谐振过电压对于变压器中性点主要是有双侧电源的变压器，在非全相分合闸时，由于两侧电源的不同步在变压器中性点上可能出现的过电压。

　　在DL/T50901999冰力发电厂过电压保护和绝缘配合设计技术导则中规定：220 kV及以下系统中，由于绝缘水平较高，能承受可能出现的操作过电压，一般不采取限制措施，故本文不探讨操作过电压对110kV分级绝缘变压器中性点的影响及相应保护措施。

　　工频过电压对110kV分级绝缘变压器中性点的影响及保护措施kV变压器并列运行，一台中性点接地时发生单相接地当两台110kV变压器并列运行，一台中性点接地时发生单相接地，不接地变压器的中性点上将产生位移电压。不接地变压器中性点位移电压的稳态值（有效值）U.与系统的零序电抗X.及正序电抗有关=/，K为系统不平衡系数，等于零序电抗X0与正序电抗的比值；Um为系统比较高电压，取1.15倍额定电压。

　　保护和绝缘配合中，条款3.1.1明确规定：110~500kV系统应该采用有效接地方式，即系统在各种条件下应该使零序与正序电抗之比（Xd/XD为正值并且不大于3.在K=X0/X=3时，变压器中性点电位比较高，其稳态值（有效值）为U=/V3 =43.82kV在系统单相接地时中性点电位趋于稳态值之前有一振荡过程，振荡的幅度与变压器绕组方式有关。对于纠结式绕组及连续式绕组变压器振荡的幅度有效值分别可达1.5及1. 8倍的稳态值，持续时间约10个周波左右，即0.2s.由此可知中性点暂态电位比较大值（峰值）为纠结式绕组变压器U0m=Tx1.5x43.82kV=92.96kV连续式绕组变压器可见当110kV系统在正常运行方式下发生单相接地故障时（K3），不接地变压器中性点稳态电压比较高值U.=43.82kV，小于变压器中性点绝缘允许长期施加的工频电压（1.15 X44kV=50.6kV），也小于MOA避雷器额定电压60kV.暂态电位比较大峰值Um =115.55kV，大大低于变压器中性点冲击耐受电压水平150kV，也低于MOA避雷器的操作冲击残压135kV.此时，对中性点绝缘不会构成威胁，对MOA避雷器也几乎没有影响，故无需采取限制措施。

　　（2）变压器低压侧有电源的局部不接地系统带有单相接地如果系统单相接地时接地变压器侧断路器跳闸，不接地变压器侧断路器拒动，便使得低压侧带有电源、中性点不接地的变压器形成了一个局部不接地系统，其不平衡系数K=，则中性点电位稳态值（有效值）为04kV中性点暂态电位比较大值（峰值）为纠结式绕组变压器连续式绕组变压器2011年11月上。电力电气。57可见由于单相接地故障而形成局部不接地系统时（K?m），不接地变压器中性点上的稳态电压将上升到相电压73.04 kV，远大于变压器中性点绝缘允许长期施加的工频电压（1.15x44kV=50.6kV），该电压对于中性点绝缘威胁很大，对线端绝缘也很不利。同时还超过MOA避雷器的额定电压60 kV，将引起MOA避雷器泄漏电流剧增，加速其发热老化，影响其性能及寿命，甚至可能由于工频过电压较长时间的作用引起MOA避雷器爆炸。暂态电位比较大峰值U0m=185.93kV，也高于变压器中性点冲击耐受电压水平150 kV，对中性点绝缘构成严重威胁。这就需要棒间隙配以间隙零序电流保护来实现对变压器中性点的保护，此时棒间隙保护应能可靠动作，以保护变压器中性点及线端绝缘，同时保护避雷器。

　　谐振过电压对110kV分级绝缘的变压器中性点影响及保护措施谐振过电压包括线性谐振和非线性（铁磁）谐振过电压，一般因操作或故障引起系统元件参数出现不利组合而产生。有双侧电源的变压器在非全相分合闸时，由于两侧电源的不同步在变压器中性点上可出现接近于2.0倍相电压（即2Um/=146.07kV）的过电压，如产生铁磁谐振，则会出现更高的过电压，一般不超过1.5 ~2.5倍相电压，个别可达到3.5倍相电压。

　　这种情况下的过电压远大于变压器中性点绝缘允许长期施加的工频电压（1.15 x44kV=50.6kV），也大大超过避雷器的额定电压60kV.因为谐振过电压一般具有工频性质，持续时间长，故不能用避雷器来限制，这就需要棒间隙保护可靠动作，来保护变压器中性点绝缘，同时也保护避雷器。

　　在工频电压作用下，间隙50%工频击穿电压应满足以下两个条件：1）工频电压作用下，放电间隙耐受电压应大于电网单相接地而引起的中性点电位升高的峰值-U0 2）系统发生接地故障时，当中性点接地变压器跳闸后，带电源的中性点不接地变压器仍保留在故障电网中，110kV系统变成一个不接地系统，电网零序电压升高（故障点零序电压比较高可达到相电压），在对变压器绝缘有较大危害情况下，放电间隙应能动作放电，降低对地电压，防止变压器绝缘破坏。同时，配合继电保护切除变压器，即确保间隙击穿电压低于额定相电压峰值（即T%=/V3=Um/（1-3a）Kc　　mm的放电间隙冲击放电电压为104~124 kV，工频放电电压52.6~63kV.冲击放电电压和工频放电电压均小于中性点绝缘水平，中性点有效接地时比较大暂时工频过电压下间隙不动作，中性点失去接地时系统比较大暂时工频过电压下间隙动作，满足保护中性点要求。

　　继电保护及整定值的选择kV分级绝缘变压器中性点装设间隙保护时，可装设反应间隙放电的零序电流保护。当电力网单相接地且失去接地中性点时，若放电间隙未击穿，则变压器零序电压（取自110kV母线电压互感器）保护动作，零序过电压保护整定值一s延时动作断开变压器各侧断路器。若放电间隙击穿零序电流保护动作，则经0~5s动作断开变压器各侧断路器，零序元件3/.的一次动作电流，一般可取100A或者更小。黄丹电厂现在间隙零序电流动作时限整定为0.5s.黄丹电厂110kV变压器中性点过电压保护存在的问题及改进黄丹电厂主变压器中性点过电压保护配置：Y1W1?73/200MOA避雷器并联100~115mm放电间隙。与川电生技2005 147号文件要求用Y1.5W?60/144避雷器相比，Y1W1?73/200避雷器额定电压高，但其雷电冲击残压200kV超过变压器中性点雷电冲击耐受电压水平150 kV，Y1W1?73/200型避雷器对中性点可能遭受的雷电过电压不能起到很好的保护作用，可更换为Y1.5W?60/144避雷器。并联间隙选取100~115mm偏小，容易导致水平棒间隙频繁击穿而使间隙零序电流保护动作切除变压器，降低了供电可靠性，可将并联间隙调整为135 mm，前面己阐述了调整为135mm放电间隙能够满足变压器中性点保护的要求。

　　间隙调整为135mm后，变压器中性点遭受雷电过电压时，避雷器与棒间隙保护仍有可能同时动作。为防止中性点放电间隙在瞬时暂态过电压下误击穿，导致保护装置误动作，根据实际情况，动作时间可适当延长，按与线路保全线有灵敏度段动作时间配合整定。根据川电生技2005 147号文件，变压器中性点零序电压和间隙零序电流保护的动作时间宜分别整定。当间隙零序电流不超过变压器对应线圈额定电流的3倍时，其间隙零序电流保护的动作时间可以延长至5s.黄丹电厂可考虑与相邻线路零序n段时限配合，整定为1.5s.这样中性点遭受雷电过电压后就由避雷器动作来进行保护，避免间隙零序电流保护动作切除变压器。

　　结束语本文主要研究了过电压对110kV分级绝缘变压器中性点的影响，并将变压器中性点避雷器、间隙保护和二次继电保护结合起来进行合理配置和整定，从而解决了110kV分级绝缘变压器中性点过电压的防护问题。通过分析研究得出了如下结论：在保护配置中，避雷器和放电间隙各司其职，同时又相互配合；二次继电保护的整定值要与系统中其他设备保护且配合，确保选择性。实际应用中存在的问题是放电间隙因受环境因素的影响，在与避雷器配合的过程中仍可能有误动。

　　下一步在调整后密切追踪保护动作情况，继续验证避雷器、放电间隙及二次继电保护的配合对110kV变压器中性点过电压防护的可靠性。