变压器中性点过电压一次保护与二次保护之研究

李伟

（榆林电力设计院陕西 榆林 719000）

变压器中性点过电压一次保护与二次保护之研究

李伟

（榆林电力设计院陕西 榆林 719000）

随着社会整体发展水平的不断提升，企业与变电站蓬勃兴起，积极促进了经济增长。然而，在企业与工厂中，因单相接地与非全相运行，使得中性点出现异常击穿以及短时过电压等危险事故，阻碍了企业与工厂的前进进程。笔者将依据现有理论成果，着重研究中性点过电压问题，希望可为变电器的稳步运行提供帮助。

变电压；中性点过电压；一次保护；二次保护

电力变压器作为发电厂的基本组成，它影响着整个电力运行情况，不可或缺。该设备一旦出现故障，将会干扰整个发电厂，尤其是中性点过电压，若出现问题，将会引发跳闸、停电后果，耽搁发电厂的正常工作。为规避上述故障的出现，我们既要攻克中性点间隙突然击穿问题，又要强化一次与二次保护，确保变压器稳步运行，降低不必要的损失。

1 变压器中性点过电压概述

过电压形式包含雷电过电压以及内部过电压。雷击过电压主要指代大气过电压，具体是雷击经由大气在电力系统中产生变化，经由雷电线路改变，将其引至变电站，提升变压器内部的中性点电位，但变压器入口位置的避雷器残压以及变压器属性影响变压器中性点产生的最大雷击。而内部电压是经由电力系统的实际运行来产生过电压，在常规条件，断路器操作与不同类型的故障会改变电力系统基本参数，在电磁能量中出现转换与传递，不断提升电压，产生内部电压。它主要包含操作过电压与暂时过电压，其中操作过电压指代由操作与故障产生的瞬间电压提升；暂时过电压指代瞬间完成后产生的稳定属性电压提升。

在中性点上，单相接地中性点过电压以及断路器非全相分合闸是内部过电压的基本表现，当出现单相接地故障时，将会引发三项不对称运行问题，使得变压器中性点出现过电压，当变压器出现单相接地时，其测断器立即跳闸，进而引发拒动问题，提升过电压，并临近相压值，此运行模式会带来爆炸后果。而非全相分合闸则是说待系统一向开关处于闭合状态时，对应变压器内部的中性点过电压等同于相电压值，若是双电源，同时电压反相，那么中性点电位是两倍相电压。本文上述探讨的问题通常不会出现，然而也存在出现的可能，因此，在实际设计保护过程，我们应认真思考，合理防范。

2 中性点过电压常用保护设备与方法

2.1 保护设备

2.1.1 保护间隙

在众多保护设备中，保护间隙最为简易，而棒棒间隙既能看作水平状，还能看作垂直状，主要包含两个电极，且连接于被保护设备。当保护间隙击穿以后，产生工频续流，经由电动力以及上升气流影响产生电弧，存在熄灭的可能。若电系熄弧能力低下，则无法让工频电流稳定熄灭。

2.1.2 避雷器

（1）金属氧化物式

对于金属氧化物式，其基本材料为氧化锌，辅以氧化锰与氧化锑等，经由1000℃以上高温作用，最终成形。具有下述优点：①结构简易，保护效果优良。因氧化锌避雷器一般不选取串联放电间隙，进而不存在时延，当电压增加时，氧化锌阀片便立即吸取过电压能量，以此来进一步约束过电压；②通流容量偏大。因氧化锌阀片内部残片特性电流规范分布，且分散性小，利用阀片并联全面增强避雷器的综合通流能力；③耐重复动作性突出。氧化锌避雷器不存在间隙，也不存在续流，当遭遇雷击时，对过电压产生冲击，此时，避雷器无需吸取续流能量，仅仅吸取冲击能量，以此来降低避雷器的实际承受能力；④造价合理，经济、规范、合理。因此，目前，大部分电力系统在日常保护中均较为倾向氧化锌避雷器。

（2）阀式

阀式避雷器包含普通与磁吹这两种形式。阀式避雷器主要由非线性电阻以及放电间隙共同组成。为提升避雷器的保护效果，应保证间隙不仅具有稳定伏秒特性，而且还应具备熄灭工频续流性能，对应阀片电阻为非线性，且小电阻经由冲击电流来展示，进而确保压降较低，满足标准，待冲击电流流经后，阀片经由电网工频电压表现出大电阻，进而约束工频续流保护。常规阀式避雷器主要在300℃条件下，针对结合剂进行烤制操作，最终形成，也被称作低温阀片，对应放电间隙通常由若干单个间隙一起串联形成，若续流大于80A，则电极将发热，对应热惯性变大，使得热电子发射。当电流归零时，对应电弧无法轻易熄灭。

2.2 保护方法

现阶段，对110kV、220kV变电站而言，为有效控制单相接地产生的短路电流，迎合零序电流自身保护整定的具体配置要求，很多变压器均以中性点不接地模式来完成运行。在此种模式中，单相接地短路问题与雷击事故等会引发中性点过电压现象，危及相应绝缘形成。因此，需配置适宜的保护装置，进而全面防治绝缘故障。

实际上一般应结合具体情况来着手，选择合理的保护方式，并协调二次保护设备，实现相互促进。在变电器中，常规条件下，中性点保护通常包含一次与二次保护，其中一次保护指代间隙保护与避雷器保护，也包括联合保护，二次保护具体包含过电压保护、过电流保护。当中性点未真正接地与大气过电压时，不允许击破避雷器动作。但在此系统中，因故障产生工频过电压问题时，间隙零电流保护能够及时切除变压器。

3 中性点过电压自身继电保护改善策略

分析我国当下电网运行情况可知，当系统出现接地故障时，在变压器中，其中性点间隙会产生异常击穿，所以，不仅要确保变压器中性点自身工频过电压具有优良的绝缘安全性，确保电流稳定可靠，而且应面向二次保护进行提出合理措施。详细来说，首先，当220kV变压器出现中性点过电压现象，可启动间隙继电保护举措，以此来实现该机，提升应用效果。具体是合理调节动作时限，适当增加侧中性点间隙对应的保护时限，待该线路出现异常时，便会引发单相跳开问题，也会出现非全相运行，进而形成负荷性零序电流，使得中性点间隙被击穿，通常将保护时限控制在0.5s左右，便可将单相重合闸的具体时间调整在设立的时限中。

对110kV变压器而言，在其间隙继电保护内部的动作时限中，能够把间隙零序电流保护实际动作时限在1.5s，对于具体动作时间能够依据线路一级接地故障自身保护末端灵敏部位的实际动作时间，并可预留充足的宽裕度。完成设定操作后，思量时限负荷反馈成果，保证供电线路内部保护重合闸实际时间超过改时间，一般可设定为2s。

在分级绝缘变压器方面，其中性点过电压保护应思量变压器故障状态与非全相运行条件下对应的工频过电压。在上述情形中，应可借助氧化锌避雷器，辅以并联水平棒间隙，进而达到标准。

4 结语

综合来说，我们应认识到变压器的重要作用，深入探究中性点过电压问题，针对其一次与二次保护的不足，结合实际情况提出有效的解决对策，完全发挥一次与二次保护的作用，进而全面预防跳闸与停电问题，确保变电器可稳步、高效运行。

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TM862

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1004-7344（2016）16-0074-02

2016-5-18

李伟（1980-），男，工程师，本科，主要从事电力系统变电设计工作。