主变压器中性点间隙保护问题分析与建议

《主变压器中性点间隙保护问题分析与建议》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、主变压器中性点间隙保护问题分析与建议彭向阳，钟定珠，李谦，朱根良（广东省电力试验研究所，广州510600）摘要：分析近期四起多台主变压器跳闸故障，指出故障期间主变压器变高中性点并没有出现危险的工频稳态电压升高，中性点间隙在系统暂态电压和雷电波作用下击穿，间隙零序过流保护动作造成在线路重合前主变压器不必要的跳闸是故障的原因。建议突破规程，将间隙零序保护动作时限延长至1.2s，配合线路重合闸动作时限，以避免这种故障。并分析了这种措施对主变压器安全运行的影响。关键词：主变压器；中性点间隙保护；故障分析2002年以来东莞电网相继发生四起主变压器跳闸故障：(1)2002年7

2、月14日220kV沙立线（沙角—立新）A相故障导致220kV立新站2号主变压器220kV中性点间隙动作主变压器跳闸；(2)2002年8月3日220kV东跃（东莞—跃立）甲、乙线A相同时故障导致220kV立新站2号主变压器220kV中性点间隙动作主变压器跳闸；(3)2004年6月1日220kV东葵（东莞—葵湖）乙线C相故障导致220kV葵湖站2号主变压器220kV中性点间隙动作主变压器跳闸；(4)2004年6月21日220kV东跃线、东新线（东莞—立新）A相同时故障导致220kV立新站1号、3号主变压器220kV中性点、220kV跃立站2号主变压器110kV中性点间

3、隙动作三台主变压器跳闸。以上主变压器跳闸时，好在有10kV备自投正确动作，均没有造成停电损失。1故障分析1.1四起故障的特点上述四起220kV主变压器跳闸故障均为有效接地系统220kV线路雷击单相接地故障引起（故障站母线均并列运行、且一台主变压器中性点接地运行，雷电定位查询线路故障点附近大多有较强雷击发生）。南方电网技术研究2005年第1卷40此外，第一、四起故障系由线路同杆共架段雷击引起，第一、二、四起故障系由单电源供电线路引起（系统110kV、10kV侧没有电源）。四起故障的不同点：故障录波显示，第一、二起主变压器中性点间隙击穿发生在线路单相跳闸的同时，在线路

4、单相重合闸前的系统为有效接地系统单电源非全相运行（两相运行）。第三、四起主变压器中性点间隙击穿发生在线路单相接地故障产生的同时，在线路单相跳闸切除故障前的系统为有效接地系统带单相接地故障运行；第三起变高及变高中性点避雷器均有动作记录，第一、二、四起变高、变高中性点及母线避雷器未有动作记录；第一、二、三起均系变高中性点间隙击穿，第四起有两台主变压器变高中性点间隙击穿、一台主变压器变中中性点间隙击穿。1.2间隙击穿的原因对于第一、二起故障，220kV有效接地系统单电源非全相（两相）运行时，主变压器变高中性点对地最大工频稳态电压升高为一半相电压即73kV，立新站2号主变

5、压器变高中性点间隙距离为260mm，考虑正负3倍标准偏移工频放电压区间为[95.4kV，114.1kV]。可见，非全相运行造成的中性点稳态电压升高远不致间隙击穿，由于间隙放电发生在线路单相跳闸瞬间，系统非全相操作（故障线路单相跳闸）产生内部操作过电压才是间隙击穿的原因。事实上，对间隙操作冲放电压U50%(±)－3σ核算表明，当非全相操作造成中性点过电压负极性超过约1.5倍、正极性约超过1.3倍中性点稳态电压（峰值）时，中性点间隙就会放电击穿。对于第三、四起故障，线路故障切除前为有效接地系统带单相接地故障运行，主变压器中性点工频电压偏移由系统零序、正序阻抗参数决定，

6、按有效接地系统X0/X1不大于3计算（取X0/X1=3），220kV主变变高中性点最大稳态电压为87.6kV，而四台跳闸主变变高中性点间隙距离分别为280mm、285mm、290mm、330mm，按最小间隙280mm核算，考虑正负3倍标准偏移工频放电压区间为[101.1kV，121.1kV]。因此，有效接地系统带单相故障运行引起中性点稳态电压升高也不会导致间隙击穿，而是由于间隙放电发生在线路单相接地故障瞬间，线路雷击闪络产生的侵入波或系统单相接地瞬间产生的内部暂态过电压造成间隙放电。其中，第三起故障葵湖站2号变高及变高中性点避雷器均有动作，外部侵入波导致中性点间隙

7、击穿可能性较大；第四起故障未有避雷器动作记录，系统单相接地暂态过电压导致立新站1号、3号变高中性点击穿的可能性较大。以间隙距离280mm为例，考虑正负3倍标准偏差操作冲放电压区间为正极性[147.3kV，199.3kV]、负极性[173.2kV，234.4kV]。计算表明，当线路单相接地造成中性点暂态过电压负极性约超过1.4倍、正极性约超过1.2倍中性点最大稳态电压（峰值）时，中性点间隙就会击穿。此外，第四起故障跃立站2号变高中性点间隙（330mm）没击穿而变中间隙（150mm）击穿，是由于变高间隙距离较大，变高中性点较高的零序暂态过电压通过高、中压绕组间静电耦合

8、方式传递至