小电源并网对110kV变压器中性点保护的影响

(1.桐庐县供电局，浙江 杭州 311500；2.余杭供电局，浙江 杭州 311100；3.二滩水电开发有限责任公司，四川 成都 610000)

1 引言

桐庐县地处山区河流纵横小水电众多，近年伴随着经济的发展，大型企业自建光伏电站增多，这些电源除自用外，大都通过110kV变电站10kV、35kV母线，向电网输送电能。当小电源容量增大时，电力人员没有对主变中性点保护的整定与保护间配合予以关注，以至于发生变压器间隙保护误动，或与110kV线路保护间配合出现问题，造成停电事故。本文针对主变中性点保护的配合与整定，提出了可行的解决办法。

2 中性点接地方式

中性点可直接接地运行，也可不接地运行，接地方式的选择涉及安全可靠性与经济性，110kV变压器为分级绝缘变压器，其接地方式严格按照以下原则处理：

(1)110kV电网变压器中性点接地运行方式安排应满足变压器中性点绝缘承受要求，并尽量保持变电站的零序阻抗基本不变且系统任何短路点的零序综合阻抗不大于正序综合阻抗的三倍。

(2)变压器中性点直接接地点也不宜过分集中，以防止事故时直接接地的变压器跳闸后引起其余变压器零序过电压保护动作跳闸；

(3)由于变压器结构原理要求必须接地的(如自耦变及电厂的厂用变等)中性点必须接地。

(4)110kV变压器高压侧中性点，均应装设独立的间隙零序过电压保护和间隙零序过电流保护。间隙零序过电压、间隙零序过电流保护在中性点接地时停用，在中性点不接地时投入。中性点绝缘等级为44kV和35kV的变压器，未加装间隙保护的，应接地运行。

(5)110kV主变中低压侧无电源的变压器一般不接地。中低压侧有电源时，变压器至少考虑一台中性点接地。

(6)一个变电站有多台变压器，且只考虑一个接地点时，应优先考虑带负荷调压变压器接地。

(7)有接地点的变电站因方式需要分裂成两部分运行时，两部分都要保持接地点。

(8)当接地系统的变压器任一侧的高压开关断开，而变压器仍带电时，断开侧的变压器中性点必须接地，并投入零序过流保护，但是该接地点不列入系统接地点之内。

3 变压器中性点保护整定

根据DL/T584-2007《3kV～110kV 电网继电保护装置运行整定规定》由6.2.9.8条中规定：“变压器110kV中性点放电间隙零序电流保护的一次电流定值一般可整定为40～100A，保护动作后可带0.3～0.5s延时跳变压器各侧断路器”。6.2.9.9条中规定：“中性点经放电间隙接地的110kV变压器的零序电压保护，其定值一般整定为150～180V(额定值为300V)，保护动作后带的一次电流定值一般可整定为40～100A，保护动作后可带0.3～0.5s延时跳变压器”。间隙零序电压保护一般接于本侧母线电压互感器开口三角绕组。

主变中性点间隙值的选择应满足一下三个条件：

①对中性点绝缘保护的要求，即间隙的标准雷电波动作值小于主变中性点的标准雷电波耐受值。

②因接地故障形成的局部不接地系统时该间隙应动作，应以最低运行相电压(正常电压的0.9倍)下，单相接地时中性点稳态过电压进行验算。

以上两点决定间隙的最大距离值，通常能满足后一点的要求，就能满足前一点的要求，因此保护间隙的最大距离值用最低运行相电压下，单相接地时中性点稳态过电压校核。

③系统以有效接地方式运行，发生单相接地故障时，间隙不应动作，以此决定间隙的最小值。此时。中性点电压U0的计算公式如下：

因系统满足X0/X1<3，故U0最大为0.6UXG。

根据计算结果，110kV中性点间隙距离取110～135mm。

4 中性点保护存在的问题

上述计算和分析清楚表明,在系统有效接地方式下,单相接地暂态电压较高时间隙将动作,即间隙距离选择不能完全满足条件③的要求,变压器中性点间隙电流保护会误动,造成停电。

由于通常220kV 变电站的220kV侧和110kV侧均为变压器中性点有效接地运行,中性点接地变压器误跳闸后,系统又发生单相接地短路造成间隙电流保护误动的几率较小,而110kV变电站,由于站内变压器中性点一般不接地运行,容易发生间隙电流保护误动,造成停电事故。以图110kV电网系统为例：

图1 110kV电网系统

在靠近110kV母线C点单相接地时，线路B点的接地距离II段或零序II段保护将动作，考虑通过接地电阻接地时时间将大于0.5s。

110kV变电站的间隙零序按规程动作时间为0.3～0.5s，结果间隙保护将在线路B侧保护动作前将主变各侧开关跳开。重合闸动作成功，由于主变开关已跳开而不能送电。

如果延长间隙保护动作时间，时间应大于重合闸动作时间(一般为1.5s)这是分级绝缘变压器不能承受的。

5 中性点保护的配置改进

(1)在任何运行方式下，中压或低压侧有电源接入的 110kV主变压器的110kV侧中性点采用间隙零序电流保护、零序过电压保护和金属氧化物避雷器进行配合；间隙零序电流保护、零序过电压保护用于防止110kV 及 220kV 有效接地系统中偶然形成局部不接地系统，产生较高的工频过电压，防止中性点避雷器因工频过电压产生爆炸。金属氧化物避雷器用于防止变压器遭受雷电过电压；

(2)中压或低压侧没有电源接入的110kV主变压器的110kV侧中性点，采用金属氧化物避雷器保护，不采用过电压保护间隙。

(3)配置零序过电压保护作为不接地变压器的后备保护，电压应取母线PT开口三角电压；间隙零序TA的变比应比较小，不宜采用零序保护采用的零序电流TA，电流应取中性点间隙专用CT。

(4)间隙零序电压、零序电流各按两时限配置；将110kV进线保护时限级差由原来的0.5s设置为0.3s即接地距离II段和零序电流II段时差为0.3s，将主变中性点保护时限设置为0.5s即主变中性点保护I时限跳小电源线路，II时限跳主变两侧或三侧开关；同时增加110kV零序过流I段1.5s跳小电源线路作为后备保护。

6 总结

文中分析了之前变压器中性点保护的弊端，通过改进中性点保护配置成功解决了半绝缘变压器中性点绝缘保护问题，又防止了因主变两侧开关提前跳闸引起的变电全停，或因小电源强行并网引起的事故。