变压器中性点过电压一次保护与二次保护分析

张洪 高峰 林阳

摘 要：本文根据我国中性点绝缘的实际情况，对各种保护方式进行了详细的分析和对比，并对变压器存在的问题及相应的解决措施提出一些本人自己的看法。

关键词：变压器中性点；一次保护；二次保护

1 变压器中性点的过电压

电力系统过电压的形式分为雷击过电压和内部过电压两大类型，雷击过电压就是通常所说的大气中的过电压，是雷击通过大气引起电力系统地变化所形成，通过闪电的变线对变电站增加变压器的中性点，在变压器和互感器特性的残余电压入口变压器确定变压器的最大雷击中性点。内部电压分为两类：第一是操作过程电压，是由操作和故障引起的瞬间电压升高；第二是暂时过电压，是在瞬间完成之后出现的稳定性质的电压升高[1]。

中性点电压对主性能的影响在单相接地中点过电压和断路器不完全相切换中，单相接地故障是由两次不对称操作造成的，在中性点上变压器会引起过电压，这时候一旦变压器接地，那么变压器侧断路器就会跳闸。上述的一些问题一般很少出现，但也曾经出现过，我们在设计保护也要给予思考和防范。

2 中性点过电压的保护措施

在變电站中，为了限制单相接地短路电流，满足零序电流保护整定配置，一些变压器就会让中性点不接地，这样会容易使得雷击，单相接地短路故障引起的一些变压器中性点过电压和绝缘设备的一些威胁，我们需要一些保护措施，或引进一些保护设备，以防止这些事故的发生。一般而言，中性点保护一共含有两个过程，一次过电压保护是指在避雷器和间隙进行保护，二次继电器是指在母线3U过电压，间隙零序过电流，直流接地零序过电流之间进行保护，中性点保护的作用有：

中性点不接地时，在大气过电压或内部过电压情况下，进行避雷器的动作。

当系统不运行，工频过电压，杆间隙放电与系统的零序电流保护的运行后，对总线的3U的过电压保护作为备份[2]。

3 变电站中性点过电压保护设备

中性点过电压保护设备一般都是保护间隙和避雷器，通常保护避雷器都是在保护间隙避雷器和无间隙避雷器，保护间隙避雷器有保护间隙、阀式避雷器和管式避雷器。

3.1 保护间隙

保护设备中最简单的就是保护间隙，棒棒间隙可看成水平或垂直状，是由两个电极组成，与被保护设备的两端相连，放电电压参数石油两级间距和极的形状大小决定着，保护间隙击穿后形成那个工频续流，在电动力和上升气流的作用下向上移动形成电弧，最后可能导致熄火。电力系统的熄弧能力不足，是很难使工频电弧可靠熄火。

3.2 阀式避雷器

阀式避雷器分为普通式和磁吹式的。阀式避雷器是由非线性电阻和放电间隙组成。为了保证避雷器有良好的保护作用，是要间隙有熄火工频续流能力和平坦的伏秒特性，该阀片电阻式非线性的，小电阻式在冲击电流下呈现的，来保证压降足够低，冲击电流过后，阀片在电网工频电压作用下呈现大电阻，来限制工频续流保护间隙灭弧，阀型避雷器是采用普通砂优良的电气和水玻璃粘合剂烘烤在300摄氏度高温下形成的，低的温度称为阀的开关是由许多单隙系列线，当续流超过80a，电极就会发热，热惯性增大，导致热电了发射，在电流归零的时候，电弧就很难熄火，磁吹阀式避雷器采用磁吹放电间隙，可以提高避雷器的火弧能力。

3.3 金属氧化物避雷器

金属氧化物避雷器的主要材料是氧化锌，参夹少量的氧化锰、氧化钴、氧化秘等金属氧化物作为添加剂处理，在1000℃以上的高温情况下烧结而成，其优点有：

（1）构成不复杂，有很好的保护作用，由于氧化锌避雷器不采用串联放电间隙，所以没有时延，在电压升高时，氧化锌阀片就会迅速吸收过电压能量来更好的限制过电压。

（2）耐重复动作能力强，氧化锌避雷器无间隙、无续流，在雷击或者操作过程中冲击过电压，避雷器不用吸收续流能量，只吸收冲压过电压的呢改良，来减轻避雷器工作的承受能力，因此氧化锌避雷器具有重复发生的操作过电压和耐受多重雷击的能力[3]。

（3）通流容量大。由氧化锌阀片的残片特性电流分布较为均匀、分散性小，通过阀片并联的方法进一步提高避雷器的通流能力。

（4）造价低，有非常好的经济前景。

所以，现在大多数电力系统都会采用氧化锌避雷器来做保护作用。

4 变压器过电压保护配置

4.1 35-60kV变压器中性点保护配置

变压器中性点不接低或消弧圈接地时，在结构上算是全部处在绝缘状况下，根据实际情况，中性点的绝缘水晶和端部绕组相同，可以在没有保护设备的情况下继续运行，变压器中性点一般不用保护，但是中性点是经过消弧圈接地时，为了限制操作过电压，要在中性点上装避雷器，其额定电压可以按照电压或相电压之间进行选择，就是在没有雷雨的时间也可以继续运行。

4.2 采用避雷器与间隙联合保护

采用避雷器与间隙联合保护的方法是目前变电站经常使用的，但是在选择绝缘级别低的中性点时较为困难，容易形成间隙经常动作，根据避雷器与间隙联合保护的要求，避雷器的额定电压大于间隙工频放电电压。

5 结语

根据对变压器中性点保护的上述建议，基本可以保证与行动原则的规定，避雷器的间隙，还可以根据电力系统的实际情况进行修改，为了更好的保护变压器中性点过电压，我们还要时刻注意，保持警惕，经常检查设备的维修情况，认真做好电力系统的保护措施，让电力系统更好的为企业和工厂的生产和发展做最充足的动力。

参考文献

[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护使用技术问答（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2013：155-156.

[2]苏文博，李鹏博，张高峰.继电保护事故处理及实例[M].北京：中国电力出版社，2015：201-202.

[3]为群，陶然.继电保护自动装置及二次回路（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2014：100-101

（作者单位：特变电工沈阳变压器集团有限公司）