浅议变电站PT二次回路中性点安装过电压保护的重要性

霍新霞,许广义（国网山东省电力公司成武县供电公司，山东菏泽，274200）



浅议变电站PT二次回路中性点安装过电压保护的重要性

霍新霞,许广义
（国网山东省电力公司成武县供电公司，山东菏泽，274200）

摘要：近年来，变电站设备因遭受雷击或输电线路雷电侵入波而导致绝缘损坏的事故时有发生，由于雷电冲击传递过电压将对二次绕组绝缘耐受电压造成很大的威胁，因此，在电压互感器二次回路中性点就地安装过电压保护措施具有重要的意义。本文对电压互感器二次中性点安装过电压保护的必要性进行分析研究。

关键词：变电站PT；二次回路中性点；过电压保护

0　前言

变电站的电压互感器二次绕组中性点放电间隙不正确击穿或避雷器异常而引起电压互感器二次回路两点接地，导致事故的发生。当变电站处于雷电活动强区时，其电压互感器的二次回路主要受到的威胁有：一、变电站遭受直击雷，则变电站会发生工频接地故障或者在异常区落雷，变电站地网注入最大可能的雷电流或工频短路电流时，变电站接地网两点间的暂态或稳态电位差很高，可能超过二次绕组中性点的耐压水平，从而对现场电压互感器的二次绕组中性点绝缘构成威胁。二、雷电波沿外引线路侵入电压互感器绕组，将雷电冲击电压传递到二次绕组，在不直接接地的外场中性点产生雷电冲击传递过电压。技术文件规定，变电站的电压互感器的二次回路只允许有一处接地，同时，接地点宜设在控制室内，必要时可以在开关场将电压互感器的二次接线圈中性点经氧化锌阀片或放电间隙接地，来保护其中性点。

1　建立试验室模拟试验原理和数值仿真模型

实验中选择的是JDCF-22(WB)型与JCCZ-110型的电磁式电压互感器与TYD2-110/-001H型电容式电压互感器，这些用于进行试验室雷电冲击传递过电压试验和数值计算研究。实验过程中，为了将电压互感器的中性点的电压受到电缆波阻抗的影响降到最低，将电压互感器的二次绕组接有负载，同时，将二次绕组的首端开路，末端接一长电缆以模拟现场情况，同时在电缆末端接入一个阻值为50的电阻R，在二次绕组末端挂一个高压探头，用示波器测量二次绕组末端的感应电压，在实验中，模拟雷电冲击的实验设备为2400kV的冲击电压发生器，波头与波尾时间分别为1.2us，50us的负极性雷电冲击全波作为实验的基本波形，并可以根据实际需要调整波头时间。

当雷电波侵入电压互感器的绕组时，绕组间基本上会按电磁耦合与静电耦合方式产生电压传递，在冲击条件下，电压互感器线圈会出现一个含有电容、电感等分布参数的复杂网络，为了方便分析，常采用集中参数的链型网络作为等值电路来计算线圈波，其中电压互感器的高低压绕组是由5个RLC单元组成。线圈中的各种分布电容和杂散电容对线圈中的过渡过程特别是快速暂态过程有实质性的影响，当陡波前冲击电压侵入线圈时，沿线圈的起始电压分布主要由线圈中的电容分布来决定。雷电冲击源采用ATP中cigre.sup模型，它可以任意设置冲击幅值及波头、波尾时间，仿真中用到的波头与波尾时间分别为1.2us与50us，0.5us与50us，5us与50us。

实验中，参考GB11032-2000《交流无间隙金属氧化锌避雷器》关于避雷器标称放电电流下雷电冲击残压的规定，110kVTV和CVT一次侧雷电冲击电压幅值最高取到110kV避雷器的保护水平(280kV)，220kV TV最高取到220kV避雷器的保护水平(560kV)。由于目前尚且没有形成关于电压互感器二次回路的雷电冲击耐受水平的标准，本文根据相关规定文件，二次端子中性点对地的工频耐受电压的峰值，即42V。由于冲击绝缘水平存在增高效应，因此，二次端子中性点对地冲击耐压水平很有可能会更高。

2　电压互感器二次绕组中性点雷电传递过电压试验的结果分析

2.1仿真计算与传递过电压试验的波形对比

110kV电磁式电压互感器和CVT二次侧绕组中性点雷电冲击传递试验和仿真计算波形对比仿真结果基本反映了试验的情况，即从波形上看振荡大致相同，过电压的幅值在数值上基本相近。

2.2电磁式电压互感器实验分析

工作人员以220kV和110kV电磁式电压互感器的二次绕组中性点未加保护时雷电传递过电压的试验和仿真计算得到典型结果。（1）由于绕组内部存在电容与电感的共同作用，二次侧波形的振荡较大。（2）对于正常的波头范围和幅值低于相应避雷器保护水平的一次侧雷电冲击电压波，220kV和110kV的电磁式电压互感器的二次回路中性点传递的过电压幅值在其绝缘耐受范围内，但是，当雷电波的波头幅度值较高或波头较短，则二次回路中性点传递过电压幅度值将急剧身高，将超过二次回路中性点的绝缘耐受水平。

2.3电容式电压互感器实验分析

110kV CVT二次绕组中性点未加保护时雷电传递过电压的试验和仿真计算典型结果，如图所示：

图　110kVCVT二次绕组中性点传递过电压计算结果

从结果可以看出：

（1）由于绕组内部的电感、电容共同作用，CVT二次侧波形同样振荡较大。（2）雷电冲击波头对二次侧振荡峰值的影响非常明显，CVT传递过电压幅值随波头时间的缩短(波形较陡)而上升。

3　总结

电容式电压互感器总体的中性点传递过电压幅值水平比电磁式电压互感器要高，正常幅值和波头范围的雷电冲击电压波可对二次端子的绝缘造成很大的威胁，由于雷电冲击传递过电压将对二次绕组绝缘耐受造成很大的威胁，因此在电压互感器二次回路中性点就地安装过电压保护措施具有重要的意义。

参考文献

李谦，郑晓光，等.电压互感器二次回路中性点安装过电压保护的必要性研究—接地短路故障和雷击时地网电位分布的计算分析[J].广东电力.2009,22(3):1-5

Discussion on the importance of the protection of the PT two circuit neutral point of the transformer substation

Huo Xinxia,Xu Guangyi
（Shandong power supply company,Chengwu electric power company, Heze Shandong 274200, China）

Abstract：In recent years,substation equipment from lightning or transmission line lightning invasion wave and cause damage to insulation accidents occur from time to time,due to lightning impulse transmission voltage will on the secondary winding insulation withstand voltage pose a great threat.Therefore,in the voltage transformer secondary circuit neutral point is locally installed voltage protection measures has important significance.In this paper,the necessity of voltage transformer two neutral point to install over voltage protection is analyzed.

Keywords：substation PT;two circuit neutral point;over voltage protection