摘　要：對110 kV分級絕緣變壓器中性點(diǎn)保護(hù)間隙配置進(jìn)行了分析，認(rèn)為低壓側(cè)無地方電源介入的110 kV變電所內(nèi)的主變壓器中性點(diǎn)不應(yīng)加裝棒間隙。針對已運(yùn)行的不同型式的中性點(diǎn)避雷器，依據(jù)零序電抗與正序電抗的實(shí)際比值，進(jìn)行了配合校驗(yàn)。
　　關(guān)鍵詞：110 kV分級絕緣變壓器中性點(diǎn)保護(hù)間隙避雷器

　　變壓器中性點(diǎn)接地的配置原則是：在有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)的中性點(diǎn)不允許失地，且必須保證其有效（X0／X1＜3，X0為零序電抗，X1為正序電抗）。對不接地的分級絕緣變壓器中性點(diǎn)，因絕緣水平的要求，通常接有相應(yīng)的避雷器及保護(hù)間隙，所以，中性點(diǎn)保護(hù)間隙的配置應(yīng)從繼電保護(hù)和過電壓保護(hù)兩方面考慮。
　　近年來，珠海電力工業(yè)局不少變電所在110 kV分級絕緣變壓器中性點(diǎn)上增加了棒間隙，在多雷區(qū)間隙容易發(fā)生誤動(dòng)，本文將對此進(jìn)行分析。

1 并聯(lián)間隙的誤動(dòng)分析
　　裝并聯(lián)間隙的初衷是防止避雷器在內(nèi)部過電壓下動(dòng)作時(shí)因承受不住過電壓而爆炸,損壞主變壓器及附近設(shè)備，因而要求間隙的配合特性是：在雷電過電壓作用時(shí)，避雷器動(dòng)作，間隙不動(dòng)作；在內(nèi)部過電壓作用時(shí)，避雷器不動(dòng)作，間隙動(dòng)作。兩者的分工是清晰的。間隙要滿足動(dòng)作值和不動(dòng)作值兩個(gè)條件，這對220 kV變壓器中性點(diǎn)來說易辦到，而對110 kV變壓器中性點(diǎn)則較難。以往只按電力試驗(yàn)單位提供的間隙尺寸裝配，并不要求再做試驗(yàn)。而試驗(yàn)室提供的數(shù)據(jù)是分別在施加工頻電壓和雷電波的情況下測試到的，與實(shí)際運(yùn)行工況相差很大。在多雷區(qū)，變電所近區(qū)線路單相接地時(shí)，大氣與內(nèi)部過電壓往往同時(shí)出現(xiàn)，疊加后傳遞到并有間隙的中性點(diǎn)，此時(shí)的過電壓既不是純工頻的過電壓,也不是標(biāo)準(zhǔn)雷電波，在試驗(yàn)室得出的兩項(xiàng)獨(dú)立的數(shù)據(jù)很難代表所遇到的真實(shí)情況。另外,空氣間隙受氣象條件、電極形狀及本身放電電壓的離散性的影響，可靠性較差，至少廣東省的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。這里還應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，過去在部分不需要加裝棒間隙的變壓器的中性點(diǎn)上也增加了間隙，錯(cuò)誤地認(rèn)為加上間隙總會(huì)有好處，再加上繼電保護(hù)配置不停電。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1994～1997年雷電期間，珠海地區(qū)110 kV線路單相接地時(shí)，間隙共動(dòng)作11次，誤動(dòng)率100%，沒有裝間隙的卻是平平安安。
2 中性點(diǎn)間隙與繼電保護(hù)
　　110 kV及以上電網(wǎng)是有效接地系統(tǒng)，今日的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)通常由220 kV變電所以輻射狀向110 kV變電所供電。110 kV接地系統(tǒng)的中性點(diǎn)設(shè)置在220 kV變電所的220 kV／110 kV降壓變壓器上，是零序電抗的主通道，是系統(tǒng)有效性（X0）的主導(dǎo)成分，是不允許失地的。不管站內(nèi)有幾臺主變壓器，至少應(yīng)有1臺變壓器的110 kV中性點(diǎn)必須接地運(yùn)行，并且X0／X1＜3。DL／T620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》第4．1．1條指出：“應(yīng)避免110 kV及220 kV有效接地系統(tǒng)中偶然形成局部不接地系統(tǒng)，并產(chǎn)生較高的工頻過電壓。”這里的“應(yīng)避免”是第一道防線。由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改善、設(shè)備可靠性和技術(shù)水平的提高，多年來已沒有看到過系統(tǒng)失地事故的報(bào)導(dǎo)，珠海地區(qū)電網(wǎng)形成至今,整體和局部從未發(fā)生過失地現(xiàn)象。但這并不能保證110 kV系統(tǒng)會(huì)永遠(yuǎn)不失地，當(dāng)下述情況出現(xiàn)時(shí)，仍需有中性點(diǎn)保護(hù)間隙：
　　a）有兩臺及以上主變壓器的220 kV降壓變電所（一般為并列運(yùn)行），按最不利的情況考慮，當(dāng)110 kV中性點(diǎn)接地運(yùn)行的主變壓器發(fā)生內(nèi)部故障跳閘后，剩下一臺中性點(diǎn)不接地的變壓器繼續(xù)運(yùn)行，會(huì)形成失地系統(tǒng)，此時(shí)應(yīng)立即合上另一臺沒有接地運(yùn)行的110 kV中性點(diǎn)接地刀閘，使系統(tǒng)恢復(fù)接地，這就是現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程和調(diào)度規(guī)程中防止失地的具體措施。而在110 kV中性點(diǎn)接地刀閘合上之前（一般認(rèn)為是幾分鐘）又相繼發(fā)生單相接地時(shí)（機(jī)會(huì)極少），靠另一臺變壓器供電的不接地的主變壓器110 kV中性點(diǎn)保護(hù)間隙擊穿，仍等效于接地系統(tǒng)。故障線路的主保護(hù)仍然會(huì)瞬時(shí)動(dòng)作跳閘，電源端的零序電壓和間隙保護(hù)的零序電流仍有后備作用。文獻(xiàn)［1］2．3．9．2條規(guī)定：“中性點(diǎn)裝設(shè)放電間隙時(shí)，應(yīng)按2．3．8條的規(guī)定裝設(shè)零序電流保護(hù)，并增設(shè)反應(yīng)零序電壓和間隙放電電流的零序電流電壓保護(hù)。當(dāng)電力網(wǎng)單相接地且失去接地中性點(diǎn)時(shí)，零序電流電壓保護(hù)約經(jīng)過0．3～0．5 s時(shí)限動(dòng)作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。”保證了原配置的繼電保護(hù)按有效接地系統(tǒng)的正常程序動(dòng)作。
　　b）通過110 kV變壓器低壓側(cè)與主網(wǎng)相連的地方電源，因某種原因110 kV側(cè)與主網(wǎng)解列后會(huì)形成局部的失地系統(tǒng)，此時(shí)的變壓器已成為電源端的升壓變壓器，必須合上中性點(diǎn)接地刀閘，程序同上。其間110 kV中性點(diǎn)再發(fā)生單相接地時(shí)，就要靠變壓器中性點(diǎn)保護(hù)間隙擊穿，才能使獨(dú)立的110kV系統(tǒng)中性點(diǎn)不失地。當(dāng)主保護(hù)或開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，主變壓器近后備作出反應(yīng)。文獻(xiàn)［2］4．2．14．2條規(guī)定：“對中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的主網(wǎng)終端變電所，如果變壓器的中性點(diǎn)不直接接地，且負(fù)荷側(cè)接有地區(qū)電源，則變壓器還應(yīng)裝設(shè)零序電壓和間隙零序電流解列裝置，三倍零序電壓定值一般整定為10～15 V（額定電壓為300 V），間隙零序電流一次定值為40～100 A，保護(hù)動(dòng)作后帶0．3～0．5 s延時(shí)，跳地區(qū)電源聯(lián)絡(luò)線路的斷路器。”靠保護(hù)間隙最大限度地維持有效接地系統(tǒng)運(yùn)行。
3 中性點(diǎn)間隙與過電壓保護(hù)
3.1 單相接地時(shí)的工頻電壓
　　單相接地發(fā)生在終端變電所110 kV母線上時(shí)，110 kV變壓器感受到的零序電壓最高 ，等值零序電抗也最大。有效接地系統(tǒng)以X0／X1小于3為界，并不是說一定等于3，不同地區(qū)電網(wǎng)及每個(gè)變電所有著不同的X0／X1值，且差異很大，變壓器中性點(diǎn)處的過電壓水平自然也不一樣。表1提供了珠海電力工業(yè)局2000年部分110 kV變壓器中性點(diǎn)的過電壓值。通用文章及教科書均按1．15 UN（UN為系統(tǒng)的額定電壓，本計(jì)算取UN＝126 kV）和X0/X1＝3取極值，使估算裕度過高，有時(shí)會(huì)將過電壓值推向避雷器所能承受的電壓的邊緣，嚴(yán)格的電壓管理和先進(jìn)的電壓調(diào)整手段都不會(huì)使電壓達(dá)到126 kV。表1按實(shí)際電抗值編制,可以看出珠海地區(qū)110 kV變壓器中性點(diǎn)的X0／X1值在0．613 5～2．068 2之間，穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)過電壓在17．07～37．00 kV及25．61～56．79 kV之間，遠(yuǎn)低于變壓器中性點(diǎn)絕緣的工頻耐受電壓。
3.2 斷路器非同期動(dòng)作引起的過電壓
　　1999年，原廣東省電力工業(yè)局下發(fā)的有關(guān)文件指出：“110 kV斷路器為三聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu) ，因操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障出現(xiàn)非全相或嚴(yán)重不同期的概率很小，且省內(nèi)尚未發(fā)生過有此危及中性點(diǎn)絕緣的情況”。所以對斷路器非同期動(dòng)作引起的過電壓不作討論。
　　　　　　　　

　　　　　　　　
　　　　　　
　　　　　　
　　　　　　
　　　　　　　　
　　　　　　　　
　　　　　　
　　注：深坑變電站1號變壓器在冬季榨糖乾霧電廠投運(yùn)時(shí)保護(hù)間隙投入，非榨糖季節(jié)保護(hù)間隙拆除。

4 結(jié)論
　　1998年，珠海電力工業(yè)局拆除了終端變電所低壓側(cè)無電源的變壓器中性點(diǎn)的保護(hù)間隙，保留及補(bǔ)裝低壓側(cè)有電源的變壓器中性點(diǎn)保護(hù)間隙，間隙距離為130～140 mm。經(jīng)過1999～2001年運(yùn)行驗(yàn)證，珠海地區(qū)110 kV電網(wǎng)頻發(fā)的保護(hù)間隙誤動(dòng)得到了徹底根治。由于很難遇到系統(tǒng)失地時(shí)緊接著再發(fā)生單相接地故障，因此還沒有正確動(dòng)作的記錄。

參考文獻(xiàn)

［1］DL 400—1991，繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程［S］．
［2］DL／T584—1995，3～10 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程［S］．