防雷元件測試儀110kV變壓器中性點接地方式探討(咨詢電話021-56479693)
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變壓器中性點接地方式有三種：1）不接地；2）直接接地；3）經電抗器接地。再分細些，則直接接地可分為部份接地（有效接地）和全部接地（極有效接地）兩種；而經電抗器接地可分為經消弧線圈接地和經小電抗接地兩種。變壓器中性點接地方式不同，在其中性點上出現的過電壓幅值也不同，所以過電壓保護方案也不同。一般變壓器中性點不接地時中性點絕緣水平為全絕緣（與線端相同），不需要安裝避雷器，但在多雷區且單進線裝有消弧線圈的變壓器應在中性點加裝避雷器，其額定電壓與線端相同。一般變壓器部份接地時中性點絕緣水平為半絕緣（僅為線端的一半），中性點按其絕緣水平的不同，應安裝相應保護水平的避雷器。實踐證明：中性點部分接地時采用半絕緣的變壓器運行基本上是**的，僅在斷路器出現非全相或嚴重不同期產生的鐵磁諧振過電壓可能危及中性點絕緣。因此DL/T620-1997【1】規定宜在中性點裝設間隙，對該間隙的要求為：“因接地故障形成局部不接地系統時該間隙應動作；系統以有效接地方式運行發生單相接地故障時間隙不應動作。”為兼顧防雷方面要求還應并接相應避雷器。當間隙與避雷器并接于中性點時應滿足的要求為：“當系統單相接地系數大于5時間隙才動作，間隙在雷電接地瞬態過電壓下不應動作；避雷器在工頻和操作過電壓下不應動作，在雷電接地的瞬態過電壓下才動作。” 110kV變壓器在部份接地系統中其中性點絕緣水平為35kV級，僅為線端絕緣水平的1/3，過電壓保護方案變得十分困難。筆者曾在【2】中作過介紹，建議把110kV變壓器中性點接地方式改為經小電抗器接地。但是事隔3年，各方面均發生不少變化，筆者認為有必要作進一步的陳述。
1中性點部份接地方式的缺點
1.1避雷器難選
為了兼顧防雷和內過電壓，通常中性點的保護方式為避雷器與間隙并列運行。對避雷器的要求為在雷電過電壓下應動作，在工頻或內部過電壓下不應動作。對有間隙的傳統的避雷器FZ或FCZ型而言，即滅弧電壓要高，沖擊放電電壓要低，這在目前國內生產的標準系列產品中是找不到的。只能采用非標準組合，另外附加電容來改變沖擊放電電壓以滿足要求。目前FZ或FCZ都是淘汰產品，今后都要用新型的金屬氧化物避雷器（MOA）來代替。MOA是無間隙的，即為YW型。對YW型MOA而言上述要求變為持續運行電壓要高，雷沖擊殘壓要低。這對中性點絕緣僅為線端絕緣的1/3的110kV變壓器是做不到的。
1.2間隙距離難選
由上所述，對間隙的要求為發生“失地”情況時應動作（即間隙放電），“有地”情況時發生單相接地故障不應動作。控制動作的手段就是間隙距離的調整。通常裸露在大氣中的棒間隙放電電壓分散性很大，文【3】給出間隙120mm和115mm的沖擊放電電壓(平均值)的差值高達532kV(即106kV／mm，而區分“失地”和“有地”的沖擊放電電壓上下眼的差值僅為39kV，因此區別難度大。文【3】建議將間隙換裝在可以**調整，材質較好，密封良好、運行條件較好的環境中（例如將棒間隙裝在透明、密封的絕緣盒中）。實際上此建議是行不通的，而且還要考慮空氣間隙放電與固體沿面放電的關系。
1.3繼電保護難選
中性點部分接地電網均設有防止出弧立不接地狀態的繼電保護。具體為零序過壓和間隙過流。文【4】指出這種“失地”保護不可靠，經常有誤動情況出現，一是電網發生接地故障時，與故障線路無關的其他主變間隙過流動作跳閘；二是供電線路故障時，受電端主零序過壓在電源側開關跳閘前動作跳閘。文【4】在分析引起誤動的各種原因后，提出用比較兩健全相電壓間的相應位作為零序過壓保護的動作條件之一，構成相位閉鎖的零序過電壓保護；比較主變中性點零序電流與110kV相電流的**值閉鎖間隙過流保護的方案。此方案的問題有二條，一是在原方案的基礎上加兩個閉鎖裝置，增加了裝置的復雜性，眾所周知繼保裝置越復雜，可靠性越差；二是該方案在理論上是可行的，技術上要引入微機保護，開發新產品在經濟效益上是否值得？
2中性點經小電抗接地方式的優點
2.1絕緣水平要求降低，保護方案易選
文【5】指出110kV變壓器中性點經小電抗接地后，中性點絕緣水平可采用20kV級。即工頻1min耐壓55kV，全波沖擊耐壓125kV。絕緣水平要求下降是以不會出現高幅值過電壓為基礎的，這意味著原變壓器中性點經小電抗接地后可省去原有的避雷器和棒間隙等設備，而且保護是可靠的。（原變壓器中性點絕緣水平為35kV級。即工頻1min耐壓85kV，全波沖擊耐壓185kV）。