变压器中性点间隙保护装置实践

　　110kV、220kV是供电网络的主要电压等级，中性点一般采用直接接地方式。为了限制单相短路电流，通常一部分变压器的中性点则经间隙接地运行，该文从实践角度谈中性点间隙保护的原理及实用意义。

　　在电力系统故障中，非对称三相故障可以分解出正序分量、负序分量和零序分量，而变压器线圈中性点接地通道就是零序电流通道，零序保护装置是根据零序电压和零序电流大小有选择地切除故障变压器。

　　110kV、220kV是供电网络的主要电压等级，因为电压很高，中性点一般采用直接接地方式。由于继电保护整定配置及防止通讯干扰等方面的要求，为了限制单相短路电流，其中有部分变压器需采用中性点不接地方式。在这种运行方式下，由于雷击、单相接地短路、变电站的母线发生接地短路故障等会造成中性点过电压，而且变压器大多是分级绝缘，因此过电压对中性点的绝缘造成很大威胁，必须对其设置保护装置防止事故发生。目前，当变电站有两台及以上的分级绝缘的变压器并列运行时，通常只考虑一部分变压器中性点接地，而另一部分变压器的中性点则经间隙接地运行，以防止故障过程中所产生的过电压破坏变压器的绝缘。而为了防止中性点不接地，以致故障点在中性点经间隙接地的变压器所在的系统中，此局部系统变成中性点不接地系统，此时中性点的电位将升至相电压，分级绝缘变压器的绝缘会遭到破坏，对不直接接地的变压器中性点设置间隙保护。当中性点电压升高时，空气间隙被击穿引起电弧，将中性点接地。当电压降低后，电弧熄灭，中性点又不接地了。如果在这个间隙保护回路上加一个电流互感器，在保护动作时，电流流过发出信号，如果其他保护没有正确动作，故障电流持续，过一定延时，也能动作跳开开关。中性点间隙接地保护的任务就是在中性点电压升高至危及中性点绝缘之前，可靠地将变压器切除，以保证变压器的绝缘不受破坏。110kV、220kV、330kV、500kV电力变压器中性点必须安装间隙接地保护装置，从而实现变压器中性点接地运行或不接地运行。为保证接地点数目的稳定，当接地变压器退出运行时，应将经间隙接地的变压器转为接地运行，为此应配置中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护。

　　由此可见并列运行的分级绝缘的变压器同时存在接地和经间隙接地两种运行方式。

　　变压器中性点间隙接地保护是采用零序电流继电器与零序电压继电器并联的形式，加0.5S的延时构成的。当系统发生接地时，在放电间隙放电时有零序电流，则接于放电间隙接地专用电流互感器二次的电流继电器动作；若没有放电间隙放电，则零序电压继电器动作。当发生间隙性弧光接地时，间隙保护共用的时间元件不得中途返回，以保证间隙接地保护的可靠动作。

　　变压器中性点成套设备是严格按照DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护及绝缘配合》、GB1985-2004《高压交流隔离开关和接地开关》、GB／Tll022-1999《高压开关设备和控制设备的共用技术要求》、GB11032-2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》、DL，r62O-l997《交流电气装置的过电压保护及绝缘配合》、GB5583-1985《互感器局部放电测量》、DL仃620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中关于110kV/220kV有效接地电力网中变压器中性点采用间隙保护的相关规定制造，并按照GB311.1-1997《高压输变电设备的绝缘配合》及国家电网公司2005年6月出版的《十八项电网重大反事故措施》中防止接地网和过电压事故的技术要求进行设计，配套专门的工艺流程、检验流程和设备，保证产品制造的流程化、标准化和专业化。适用于110kV和220kV有效接地电力网中不接地变压器的中性点过电压保护。

　　变压器中性点系统采用模块化结构，集隔离开关、氧化锌避雷器、避雷器在线检测仪、放电间隙、间隙保护和零序保护互感器等电器设备于一体。用户可自主选用纯间隙的变压器中性点过电压保护方案，也可选用间隙与避雷器并联工作，协同保护的方案。避雷器与隔离开关可根据工程需要，灵活组配。隔离开关的操动机构可选择手动或电动方式。变压器中性点电流互感器一般装设在变压器出线套管上，不包括在本装置内。设计时应掌握变压器额定电压、电流互感器变比，隔离开关额定电流、操作机构形式，氧化锌避雷器额定电压等参数。电流互感器选用采用环氧树脂浇注的干式电流互感器。电流互感器装在不锈钢箱体里，不受环境气候影响，使用寿命长，使保护不会出现误动或拒动且稳定可靠。电流互感器二次侧设0．5／10P两个次级，供测量保护使用。不用时应将其短路。接地间隙的选择决定保护装置的稳定性。实际工程中的间隙有2种，分别为棒间隙与球间隙。一般来说，棒问隙为极不均匀电场，放电电压不稳定，分散性大，从而决定了其保护性能差。球间隙为均匀电场，放电电压稳定，分散性小，保护性能好。基于此，变压器中性点间隙接地保护装置主要采用球形放电间隙方式，提高了保护安全性和保护效果。

　　工程现场安装时，将隔离开关本体用手推到合闸位置将，再将电动（或手动）操作机构安装到位，并将操作机构也手动到合闸位置，根据实际需要的长度连接好操作连杆，使机构处于分合闸位置时能保证闸刀可靠分合，最后将接头处各紧固件紧固。清除导电部分及支柱绝缘子表面污垢，接线端子与母线连接平面及触头接触面清理干净，涂上工业凡士林。检查所有紧固件，如锥销、螺栓是否松动。检查操作机构是否正常。隔离开关在线路无负载时方可进行操作。开关应定期检修（约1～2年），如遇严重故障，应在故障后立即进行检修。自立式避雷器安装时，先将避雷器固定在基础上，再依次安装避雷器元件，上部与高压导线连接，下部底座接地，也可通过放电计数器接地。

　　在运输和贮存中，自立式避雷器应垂直放置。用户不得随意拆开避雷器，以防避雷器失效。安装后进行：

　　氧化锌避雷器工频lmA参考电压试验：在避雷器曲端施加工频电压，当通过避雷器的电流等于lmA时，测量加在避雷器上的工频电J土，该电压应不低于避雷器额定电压。

　　直流1mA参考电压试验：在避雷器两端施加直流电压，当通过避雷器的电流为1mA时，测量加在避雷器上的直流电值。

　　泄漏电流试验：在避雷器两端施加0．75倍直流lmA，测出流过避雷器的漏电流，该电流值应不大于50A。注：严禁给避雷器做工频放电电压试验。

　　隔离开关机械操作和机械特性试验：对隔离开关进行1O次分、合闸空载操作，每次都应达到合闸位置和分闸位置。且整个过程中隔离开关各部分无损害。

　　工频间隙放电测试：在试验变压器原边串联一块10A及以上的电流表。在间隙的进线端子与接地端子N之间施加工频电压，试验时施加到放电间隙的电压应从零开始，在高压侧能准确读数的条件下，迅速升压到间隙放电为止(观察电流表，当电流发生突变时，表明间隙放电，此刻的电压值应为工频放电电压值)。每次放电后，应在0．2S内切断工频电源。每连续2次试验时间间隔不小于10S，测量次数为3次，每次所测的放电电压值应符合技术数据表中规定。（注：如果工频放电电压值超出范围，可对间隙进行微调。）

　　（作者单位：新疆中泰（集团）有限责任公司）

　　朱朝阳