主变压器中性点过电压保护配置原则
110 kV变压器中性点过电压保护配置探讨
不超过3。 在这种极限情况下， 一相接地时中性点的
稳态电位 Uo为:
Uo=
3
2 +3
叽 =0.6 Ug= 35% U xz .
(4)
绝缘的冲击耐受电压肯定大于 185 kV， 并不需要在 间隙旁并联金属氧化物避雷器。
3 中性点 间隙保护配置
3. 1 变压器中性点间隙值的确定
(2) 经验算如断路器操作中因操动机构故障出
现非全相或严重不同期时产生的铁磁谐振过电压可 能危及中性点为标准分级绝缘、运行时中性点不接
地的110 kV 及220 kV 变压器的中 性点绝缘， 宜在
中 性点装设间隙。 (3) 有效接地系统中的中性点不接地的变压 器， 如中性点采用分级绝缘且未装设保护间隙， 应在 中性点装设雷电过压保护装置， 且宜选变压器中性 点金属氧化物避雷器。 发现规程推荐中性点保护以间隙为主， 只有在 未装设间隙的情况下才需要装设中性点避雷器。 另据国网公司 《 十八项电网项目 重大反事故措 施》 (试行) 规定: “ 为防止在有效接地系统中出现孤
根据中华人民共和国现行的电力行业标准， 我 国 110 kV 系统中变压器中性点一般采用直接接地 或经低阻抗接地， 部分变压器中 性点也可不接地。 系 统运行中出现于设备绝缘上的过电压有: 暂时过电 压(工频过电 谐振过电压) 、 压、 操作过电压和雷电过 电压。 如何防止这些过电 压对于变压器绝缘的破坏，
收稿 日期 :2007 - 09- 16
护应采用棒间隙保护方式。 对于110 kV 变压器， 当 中 性点绝缘的冲击耐受电压蕊185 kV 时， 还应在间 隙旁并联金属氧化物避雷器， 间隙距离及避雷器参
数配合应进行校核。 间隙动作后， 应检查间隙的烧损 情况并校核间隙距离” 。 根据现行国标 GB1094- 85 《 电力变压器》 及
220kV与110kV变压器中性点接地方式安排与间隙保护配置及整定实施细则
220kV与110kV变压器中性点接地方式安排与间隙保护配置及整定实施细则一、变压器中性点接地方式安排原则1、110kV～220kV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、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。
3、220kV变电站应至少有一台变压器中性点直接接地运行。
4、220kV变压器高、中压侧、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、有接地点的厂、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、某些发电机、变压器直接连接的电厂，发电机如有全停的可能，在全停时，变压器中性点应有倒挂接地的措施。
9、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。
10、220kV及以上发电厂（不含总调调管）、变电站的变压器中性点接地运行方式由省调安排，未安排的，原则上不要求接地；各地调管辖的110kV变电站中性点接地运行方式由地调安排。
二、变压器中性点间隙零序过流、零序过电压保护配置及整定要求1、间隙零序电压、零序电流各按两时限配置，可分别设置投退；2、间隙零序过电压应取PT开口三角电压，间隙零序电流应取中性点间隙专用CT；3、间隙保护动作逻辑：变压器间隙零序过电压元件单独经时间元件出口；变压器间隙零序过流和零序过电压元件组成“或门”逻辑，经另一时间元件出口；4、变压器间隙零序过电压保护整定要求：1）变压器间隙零序过电压保护动作跳变压器时间应满足变压器中性点绝缘承受能力要求。
主变压器中性点过电压保护配置原则
主变压器中性点过电压保护配置原则由于电力系统运行的需要，110～220 k V有效接地系统的变压器中性点大部分采用不接地运行方式，变压器一般采用分级绝缘结构，绝缘水平相对较低，所以不接地运行的变压器中性点需要考虑对雷电过电压、操作过电压和暂时过电压的保护。
根据DL／T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的有关规定，提出以下保护配置意见：a）对110 kV和220 k V有效接地系统中可能偶然形成的局部不接地系统（如接地变压器误跳开关等原因引起）、低压侧有电源的变压器不接地中性点应装设间隙保护。
b）经验算，如断路器因操作机构故障出现非全相和严重不同期产生的铁磁谐振过电压可能危及中性点为标准分级绝缘、运行时中性点不接地的110 kV和220 k V变压器的中性点绝缘，宜在中性点装设间隙。
c）变压器中性点间隙值的确定应综合考虑———间隙的标准雷电波动作值小于主变压器中性点的标准雷电波耐受值；———因接地故障形成局部不接地系统时间隙应动作；———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。
2变压器中性点保护配置方式的分析根据以上配置原则，参照广东省电力试验研究所的试验数据，直径16 mm、水平布置、半球头圆钢的棒－棒间隙放电电压与间隙距离的关系见图1，在Ucp（1±σ）和U50％（1±σ）区间内放电的概率为99．7％［1］。
2．1变压器中性点绝缘水平的选取根据GB 311.7-1998《高压输变电设备的绝缘配合使用导则》，对3～220 k V油纸绝缘设备，耐受操作冲击电压的能力为耐受雷电冲击的0．83倍，其值远超过预期操作过电压水平，所以绝缘水平主要由雷电过电压决定，不需考虑操作过电压的影响。
取中性点绝缘老化累计安全系数为0．85，参考GB311．1—1997《高压输变电设备的绝缘配合》，取雷电冲击安全系数为0．714，工频电压安全系数为1．0，则中性点综合耐受雷电冲击裕度系数为0．6，综合耐受工频裕度系数为0．85。
110kV变压器中性点过电压计算及其保护策略
110kV变压器中性点过电压计算及其保护策略摘要：110kV系统通过改变变压器中性点的接地形式，从而实现调控短路电流量，同时使得继电保护能够整定，而且不接地变压器的中性点通过这种接地形式也能够产生过电压。
本文针对110kV变压器中性点过电压的计算进行分析，结合分析内容提出相对应的保护策略。
关键词：110kV变压器；过电压；保护策略1.引言由于电力系统常规运行中三相对称的缘故，电力变压器不会产生过电压。
若出现意外情况，比如单相接地短路、非全相运行或者是雷电等，则变压器中性点会产生一定的过电压，甚至会和相电压一般；若是出现简谐振动，变压器中性点则会产生更大的过电压。
再者由于110kV变压器中性点大部分都是分级绝缘，因此保护变压器中性点是非常重要的。
通过运行实践以及相关资料显示，在雷电冲击、非全相电力运行以及系统单相接地短路事故中，变压器中性点产生的过电压会在极大程度上影响变压器中性点的绝缘。
2.110kV变压器系统的软件仿真2.1设计110kV变压器系统的仿真模型为了更清晰的计算变压器中性点在不同事故中所产生的具体过电压值，本文通过ATP-EMTP软件构建110kV变压器的模型进行仿真分析。
2个110kV变压器通过YYd的方法连接，设定相同的参数、最大容量，避雷器接在变压器的中性点。
以变压器110kV侧母线作为起点，在110kV侧输电线路上共计设有6个点，点与点之间的距离为20m。
（如图1）2.2 110kV变压器系统模型的仿真结果本次的仿真结果是110kV输电线路上出现单相短路故障，和母线的距离越近，其中性点所产生的过电压值就会越大；换言之，接地点的过电压值越小，那么就越远离母线，其根本原因是由于正序电阻的不断降低所造成的。
此外，110kV母线侧出现了接地的情况，而2个变压器系统的高压侧电源没有出现接地的情况，中性点的最大电压值高达97kV，几乎接近了110kV输电线路中所产生的相电压，其产生原因是电力系统实际上等效于一个无穷大系统。
高海拔地区330kV变压器中性点过电压保护配置讨论
高海拔地区330kV变压器中性点过电压保护配置讨论本文描述并分析了高海拔地区330kV变压器中性点接地方式，所承受的过电压种类和水平，提出了变压器中性点放电间隙和避雷器过电压保护的配置原则。
标签：中性点接地方式放电间隙避雷器过电压零序保护1中性点接地方式和承受的过电压1.1 系统中运行变压器中性点接地方式我国110kV及以上电力系统为中性点有效接地系统，为了限制单相接地短路电流，防止通信干扰和满足继电保护整定配置等要求，将部分变压器中性点不直接接地运行，形成局部不接地系统。
不接地的变压器中性点要采取间隙保护措施，间隙一般串联电流互感器，当间隙放电时用零序间隙电流来启动变压器后备保护，跳开各侧断路器，保护变压器。
按国家标准GB311《高压输变电设备的绝缘配合》规定[2]，中性点有效接地系统所使用的变压器为分级绝缘结构，即变压器绕组中性点的绝缘水平低于绕组端部绝缘水平。
1.2有效接地系统中，部分中性点不直接接地的变压器运行中可能承受的过电压（1）大气过电压发电厂升压变压器一般不会遭受雷电直击，主要是雷电侵入波过电压，且在不接地变压器中性点上可能形成全反射。
（2）操作过电压由于断路器分合闸，在变压器首端出现的操作过电压传递到中性点，这类过电压一般幅值较低，对变压器中性点绝缘的危害较小。
（3）工频过电压和谐振过电压有效接地系统中因单相接地故障，形成局部不接地系统产生的工频暂态过电压可达0.6倍相电压;偶然形成局部不接地系统，且有单相接地故障存在，这时中性点上工频暂态过电压可达到相电压;有双侧电源的变压器，在断路器非全相分合闸时，由于两侧电源不同步，在变压器中性点上可出现的工频暂态过电压接近于2倍相电压，导线断线或断路器操作机构故障，出现非全相或严重不同期时产生的铁磁谐振过电压。
2高海拔地区330kV变压器中性点间隙和避雷器保护的配置原则2.1 配置原则变压器中性点间隙保护可采用间隙、避雷器和避雷器并联放电间隙三种方式，西北电网系统中330kV电压等级的变压器一般采用避雷器并联放电间隙的保护方式。
主变保护装置的配置原则和典型方案
解读主变保护
◦ 变压器通常有以下的后备保护：
过流保护（可经方向和复合电压闭锁）.变压器的过流保护 可作为本身的后备保护亦可作为系统的后备保护，或兼作低 压侧的母线（后备）保护。 阻抗保护 通常在单独配置过流保护无法满足要求或过流保 护无法整定时增设阻抗保护，包含正方向及反方向。 零序过流保护（可经方向和零序电压闭锁） 间隙零序电流电压保护
变压器成套保护装置RCS-978
RCS－978装置中可提供一台变压器所需要的全部电量 保护，主保护和后备保护可共用同一TA。这些保护包括： ◦ 稳态比率差动 ◦ 差动速断 ◦ 工频变化量比率差动 ◦ 零序比率差动/分侧比率差动 ◦ 复合电压闭锁方向过流 ◦ 零序方向过流 ◦ 零序过压 ◦ 间隙零序过流 ◦ 后备保护可以根据需要灵活配置于各侧
◦ 熟悉地区典型
◦ 变压器成套保护装置RCS-978 ◦ 变压器非电量及辅助保护装置RCS-974A/AG/FG ◦ 操作箱 CZX-22R2/CZX-12R2/CJX
变压器非电量及辅助保护装置RCS-974A/AG/FG
◦ 变压器非电量保护
通常变压器内部故障直接反映于变压器内部瓦斯、压力、温度等 非电量特征的变化，特别是轻微故障（如少许的匝间故障）时往 往这些非电量特征的变化比常规的稳态比率差动保护更加灵敏。 非电量保护主要是重动主变本体来的信号。非电量保护动作通常 跳主变各侧，在有备投的情况下有可能需考虑闭锁备投。
解读主变保护
◦ 电力变压器保护主要有电量保护和非电量保护，针对电力变压 器的故障和不正常工作状态进行处理。电力变压器的故障和不 正常工作状态主要有： 绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接 地短路； 绕组的匝间短路； 外部相间短路引起的过电流； 中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中 性点过电压； 过负荷； 过励磁； 中性点非直接接地侧的单相接地故障 油面降低； 变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障
变压器中性点过电压保护装置的选择
２ 氧 化 锌避 雷 器 参数 的选 择
２ １ 避 雷器 的标 称放 电电流 的选择 ．
共５ 。 种 根 据 以上几 条原 则 和 国标 规定 的变压 器 中性点 避雷器 典 型型号 ， 表 １中列 出 了各类 变 压器 中性 在
如果 不 考 虑经 济 因数 的话 ， 称 放 电 电流 等级 标 当然是越 高越好 。但 变压 器 中性点 用避雷 器 的放 电
规定 ， 中性 点避 雷器 的雷 电过 电压 配合 系数 ｋ ｓ要大 于 １ ２ 。ＧＢ ｌ ０ ２２ ０ ．５ １ ３ － ０ ０规 定 的典 型变压 器 中性点
用避 雷 器 型 号 有 Ｙ１ ５ ６ ／ ４ 、 ． Ｗ－２ １ ６ ． Ｗ－０ １ ４ Ｙ１ ５ ７ ／ ８ 、 Ｙ１ ５ ９ ／ ６ 、 ． Ｗ ４ ／ ２ 、 ． Ｗ－０ ／ ４ ． Ｗ－６ ２ ０ Ｙ１ ５ １ ４ ３ ０ Ｙ１ ５ ２ ７ ４ ０
Ｔｈ ｅＣｈｏ ｃ ｆＲｅａ ｉ ｏ ｅ ｔｏ ｆＴｒ ｎ ｆ ｒ ｒ Ｎｅ ｔａ ｉ ｉｅ ｏ ｌ ｙｎｇ Ｐｒ ｔｃ ｉ ｎ ｏ ａ ｓ ｏ ｍｅ ｕ ｒ ｌＰｏ ｎｔ
ＺＥＮＧ Ｏ， Ｕ ｎｇ ｓ ｅ ＧＵ ＬＩ Ｙｏ — ｈ ｎｇ
（ ｕ ｅ ｕ ｎ ｓ ｉＰｏ ｒＳ ｐ ｌ ｏ ａ ｙ，Ｈ ｕ ｎ ｈ ３ ０ ０ Ｃ ｉ ａ Ｈ ｂ ｉＨ ａ ｇ ｈ ｗｅ ｕ ｐ ｙ Ｃ ｍｐ ｎ ａ ｇｓｉ４ ５ ０ ， ｈ ｎ ）
［ ｓ ａｔ ｒｎ ｆｒ ｒｎ ｕ ｒｌ ｏｎ ｖｒ ｏｔｇ ｅａ ｉｇｐ ｏｅｔ ｎｍａ ｃｕ ｓ ｏ ａ ｎ ｒｅ — － ｔ ｃ－ ａ ｓｏｍｅ ｅ ｔａ ｐ ｉｔ ｅｖ ｌ ｅｒｌｙｎ ｒｔｃｉ ｉ ｉ ｌｄ ｄｇ ｐａ ｄａｒｓ Ａｂ ｒ ］Ｔ ｏ ａ ｏ ｎｎ ｎ
220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见(试行)
220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见(试行)220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见（试行）近年来，由于云南电网线路发生单相接地故障引起部分220kV 和110kV主变压器中性点间隙击穿，导致变压器中性点间隙零序电流保护动作，造成变压器跳闸停电的事故多次发生。
为了遏制类似事故的重复发生，提高电网供电可靠性和安全稳定运行水平，在试研院公司提交的技术报告《云南电网110、220kV分级绝缘变压器中性点保护方案研究》和对公司系统主变压器中性点过电压保护进行全面调查的基础上，结合国家和电力行业相关标准并吸取其他网省公司经验，对云南电网220kV和110kV主变压器中性点过电压保护的配置与使用提出以下试行意见：一、主变压器中性点接地方式要求500kV-110kV主变压器中性点接地方式应遵循DL/T 559-94《220-500kV电网继电保护装置运行整定规程》和DL/T 584-95 《3-110kV电网继电保护装置运行整定规程》的有关规定，并兼顾各电压等级主变压器中性点绝缘水平。
1. 自耦变压器中性点必须直接接地运行。
2. 220kV分级绝缘变压器中性点接地运行方式的安排，应按照DL/T 559-94《220-500kV电网继电保护装置运行整定规程》第4.1.4条执行，并应考虑变压器中性点绝缘水平：当主变压器220kV侧中性点绝缘等级为110kV时，220kV侧中性点可不接地运行；当220kV 主变压器的110kV侧中性点绝缘等级为66kV时，110kV侧中性点可不接地运行；当主变压器110kV侧中性点绝缘等级为44kV时，中性点一般应直接接地运行；当主变压器110kV侧中性点绝缘等级为35kV时，110kV侧中性点必须直接接地运行；当220kV主变压器中压侧或低压侧有并网小电源时，220kV侧和110kV侧中性点均宜直接接地运行，220kV进线侧宜配置线路保护。
《220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见》
220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见（试行）一、主变压器中性点接地方式要求500kV-110kV主变压器中性点接地方式应遵循DL/T 559-94《220-500kV电网继电保护装置运行整定规程》和DL/T 584-95 《3-110kV电网继电保护装置运行整定规程》的有关规定，并兼顾各电压等级主变压器中性点绝缘水平。
1. 自耦变压器中性点必须直接接地运行。
2. 220kV分级绝缘变压器中性点接地运行方式的安排，应按照DL/T 559-94《220-500kV电网继电保护装置运行整定规程》第4.1.4条执行，并应考虑变压器中性点绝缘水平：当主变压器220kV侧中性点绝缘等级为110kV时，220kV侧中性点可不接地运行；当220kV 主变压器的110kV侧中性点绝缘等级为66kV时，110kV侧中性点可不接地运行；当主变压器110kV侧中性点绝缘等级为44kV时，中性点一般应直接接地运行；当主变压器110kV侧中性点绝缘等级为35kV时，110kV侧中性点必须直接接地运行；当220kV主变压器中压侧或低压侧有并网小电源时，220kV侧和110kV侧中性点均宜直接接地运行，220kV进线侧宜配置线路保护。
3. 110kV分级绝缘变压器中性点接地运行方式的安排，应按照DL/T 584-95《3-110kV电网继电保护装置运行整定规程》第4.1.3.4条执行，并应考虑变压器中性点绝缘水平：当主变压器中性点绝缘等级为66kV 时，中性点可不接地运行；当主变压器中性点绝缘等级为44kV 时，中性点一般应直接接地运行，当主变压器中性点绝缘等级为35kV 时，中性点必须直接接地运行。
4．电网变压器中性点接地方式应尽量保持变电所零序阻抗基本不变。
云南电网主变压器中性点接地运行数目均由省调统一分配及管理，各运行单位不得随意更改，需要改变变压器中性点运行方式时，应事先得到省调同意。
在操作过程中允许某一厂站中性点接地数短时超过规定。
110kV变压器中性点过电压保护的应用探讨
（． 永 济供 电 支公 司 ， 山 西 永 济 １ ０ ４ ０ ；２ 运 城 供 电分 公 司 ，山 西 运 城 ４５０ ． ０４０） ４ ０ ０
摘要 ：阐述 了 １ ０ｋ 变压 器 中性 点 绝缘及 接地 方 式 ，对 系统 单相 接 地故 障时 变压 器 中性 点过 电 １ Ｖ
截波 耐 受 电压 分 别 为 １ ０ ｋ ８ Ｖ、２ ０ｋ ５ Ｖ、３ ５ｋ ２ Ｖ，
ｂ ）保护 间 隙 的放 电 电压 应 大 于 因 电 网一 相 接
地 而 引起 的 中性 点 电位 升高 的暂 态 最 大值 。 ，以
免 继电保护误 动 。
Ｕ。 一 （ ＋ｙ （ ／ （ ＋ ）， １ ） ， ， ２ （） １
１ １ ０ｋ １ Ｖ变 压 器 中性 点 绝 缘及 接 地 方 式
国产 １ ０ ｋ 变压 器 一 般 采 用 分 级 绝 缘 结 构 ， １ Ｖ
中性点 绝 缘 有 ３ Ｖ、４ Ｖ、６ Ｖ 电 压 等 级 ， ５ｋ ４ｋ ０ｋ
压器 中性点 的过 电压保 护通 常采 用水 平棒 间 隙的保
收 稿 日期 ：２ １ — ２ ０ ，修 回 日期 ：２ １ — ５ ２ ０ ００ — ３ ０ ００—４
器 中性点 装设 以下 保护 ［ 。 ４ ］
ａ ）中性 点装 设 放 电 间 隙 时 ，应按 规 定 装 设 零 序 电流保 护 ，并 增设 反应 零序 电压 和 间隙放 电 电流 的零序 电流 电压 保护 。当电力 网单 相接 地且失 去接 地 中性 点 时 ，零序 电 流 电压 保 护 约 经 ０ ３ ． ． ～０ ５Ｓ 时 限动 作 于断开 变压 器各侧 断路 器 。 ｂ ）中性 点不 装 设 放 电间 隙 时 ，应 装 设 ２段 零 序 电流保 护 和 ｌ 零序 电流 电压 保护 。零 序 电流保 套 护第 １ 设 置 １ 时 限 ，第 ２段设 置 ２个 时限 ，当 段 个
主变压器中性点过电压保护配置原则
主变压器中性点过电压保护配置原则由于电力系统运行的需要，110～220 k V有效接地系统的变压器中性点大部分采用不接地运行方式，变压器一般采用分级绝缘结构，绝缘水平相对较低，所以不接地运行的变压器中性点需要考虑对雷电过电压、操作过电压和暂时过电压的保护。
根据DL／T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的有关规定，提出以下保护配置意见：a）对110 kV和220 k V有效接地系统中可能偶然形成的局部不接地系统（如接地变压器误跳开关等原因引起）、低压侧有电源的变压器不接地中性点应装设间隙保护。
b）经验算，如断路器因操作机构故障出现非全相和严重不同期产生的铁磁谐振过电压可能危及中性点为标准分级绝缘、运行时中性点不接地的110 kV和220 k V变压器的中性点绝缘，宜在中性点装设间隙。
c）变压器中性点间隙值的确定应综合考虑———间隙的标准雷电波动作值小于主变压器中性点的标准雷电波耐受值；———因接地故障形成局部不接地系统时间隙应动作；———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。
2变压器中性点保护配置方式的分析根据以上配置原则，参照广东省电力试验研究所的试验数据，直径16 mm、水平布置、半球头圆钢的棒－棒间隙放电电压与间隙距离的关系见图1，在Ucp（1±σ）和U50％（1±σ）区间内放电的概率为99．7％［1］。
2．1变压器中性点绝缘水平的选取根据GB 311.7-1998《高压输变电设备的绝缘配合使用导则》，对3～220 k V油纸绝缘设备，耐受操作冲击电压的能力为耐受雷电冲击的0．83倍，其值远超过预期操作过电压水平，所以绝缘水平主要由雷电过电压决定，不需考虑操作过电压的影响。
110kV主变中性点过电压保护配置分析
项进行配合应是我们考虑 的方 向。 下面介绍采用无间隙氧化锌避雷器 ＋棒 间隙 ＋零序过压 、
间隙电流保护方案的一些考虑 。
（ １ ）遵循 Ｊ Ｂ ｆ ５ ８ ９ ４ — ９ １ 《 交流无间 隙金属氧化 物避雷器使
用导则》 的原则 ， 在保证雷 电冲击残压 满足要求的前提下 ， 对可 能不接地的 １ １ ０ ｋ Ｖ分级绝缘变压器 ， 选择 中性 点无间隙氧化锌
的过 电压保护设备要能全面避免主变遭受过 电压 的损伤。
２ 、 关 于避 雷 器 的 保 护 作 用
（ ２ ） 其伏 、 秒特性是一条 较陡 的带 区， 在持续时 间很短 的雷 电过 电压作用 时的放 电电压 ，要 比作用 时间长 的工频放电电压 要高 的多 ， 存在和变压器的伏秒特性配合难的问题 。 （ ３ ） 由于放 电间隙放电的弧 电阻很小 ， 在放 电后形成波尾极
从上面简单分 析可 以看 出，单一避雷器 和单一放 电间隙保
护主变 中性点绝缘 是不可取 的，如何利用各 自的长项而避开短
避雷器的额定电压 如果 比上述值选择低 了 ，阀式避雷器将 在线路单相接地主变失 去中性点 的过 电压出现后无法灭弧而爆 炸。 对无间隙氧化锌避雷器 ， 同样将使其在一次过电压下 吸收能 量过 多而劣化损坏 。反之 ， 额定电压过高 ， 则相应 的冲击放 电电 压和残压将增大 ， 保护设备 的限压效果变坏 。 从上面的过 电压情
棒一棒放 电间隙属极不均匀 电场 ， 放 电间隙对雷电过电压 、
操作 过电压和工频过 电压均有保护作用 。 《 交流电气装置 的过 电
压保护和绝缘配合》 中指 出： “ 应 避免在 １ ｌ Ｏ ｋ Ｖ及 ２ ２ ０ ｋ Ｖ 有效 接地系统中偶然形成局部不接地 系统 ，并产生较高的工频过 电 压 ，对 可能形 成这 种局 部 系统 、低 压侧 有 电源 的 １ １ ０ ｋ Ｖ 及 ２ ２ ０ ｋ Ｖ 变压器不接地 的中性点应装设间隙” 。 放电间隙也有如下弱点 。 （ １ ）放电间隙的放 电电压的分散性较大 ，放电后不 能熄灭
变压器中性点过电压一次保护与二次保护分析
切 除变压 器 ， 间隙过 电压保 护作 为后 备保护 。
２ 中性 点 工 频 过 电压 的计 算 分 析［ １ ］ ２ １ 单 相 接 地 故 障 ．
根据 节点 电压 法和 电力系统 故 障分析 的等值 序
中 图分 类号 ： Ｍ８ Ｔ ６
文 献 标 志码 ： Ｂ
网络 理论 ， 单相 接地 故 障时 ， 接地 运行变 压器 中性 非
ｔａ ｆ ｍｅ ｒ ｎｓｏｒ ｒＣＢ ｒｐ ｏ ｆｂｅ ａ ｅｏｆｔ ａ ｅａ ｐ ｏ ｅ ｔｏｎ ｉ ｔｉ ｆ ｃ ｕｓ ｈｅ ｇ ｐ ｒ ｌｙ ｒ ｔ ｃ ｉ ｎ
护、 间隙保 护 、 雷 器 与 间 隙联 合保 护 ； 次继 电保 避 二
护分 为母 线 ３ Ｕ。过 电 压 、 隙 零 序 过 电 流 、 接 接 间 直 地零 序过 电流 保 护 。变 压 器 中性 点 直 接 接 地 运 行 时 ， 序 电流保 护 起作 用 。变 压 器 中性点 不 接 地 运 零 行时 ， 大气过 电压 或系统 接地 故障 瞬态过 电压 时 ， 在
王 ’
近年来 ， 由于线 路单 相接 地 、 系统非 全相 运行 等 故障 ， 引起 中性点 间 隙异常击 穿和 短时 过 电压 ， 导致 变 压器跳 闸 、 电 的事 件 时有 发 生 。为 了防 范该 类 停
Ｖ０ ．３ １ １ ＮＯ． １ Ｆｅ ２ ２ ｂ． ０１
河 北 电 力 技 术
Ｈ ＥＢＥＩＥＬ ＥＣＴＲＩ Ｐ０Ｗ ＥＲ Ｃ
第 ３ 卷 第 １期 １
２１ ０ ２年 ２月
变压器中性 点过 电压一次保护 与二次保护分析
Ａｎ ｌｓｓ ｏ ｐ Ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ ａ ｄ Ｒｅｌｙ Ｐｒ ｔ ｃ ｉｎ ｆ ｒＴ ａ ｓｏ ｍｅ ｕ ｒ ｌＰ ｉｔ ａｙ ｉ ｎ Ｇａ ｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ａ ｏ ｅ ｔ ｏ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ Ｎｅ ｔａ ｏ ｎ ｏ ｏ
110kV变压器中性点间隙保护的配置与整定
110kV变压器中性点间隙保护的配置与整定发布时间：2023-01-05T02:54:40.148Z 来源：《福光技术》2022年24期作者：肖彬[导读] 计算分析某110kV主变压器中性点不接地时的过电压，根据南方电网公司和电力规程对变压器中性点保护的规定，拆除原有中性点仅为避雷器的保护形式，提出采用间隙保护与避雷器相互并联的中性点保护方式，并确定了间隙距离。
贵州电网公司凯里供电局贵州凯里 556000摘要：计算分析某110kV主变压器中性点不接地时的过电压，根据南方电网公司和电力规程对变压器中性点保护的规定，拆除原有中性点仅为避雷器的保护形式，提出采用间隙保护与避雷器相互并联的中性点保护方式，并确定了间隙距离。
通过继电保护定值的整定，保障了变压器在系统发生单相接地、或雷电冲击时，均能安全稳定运行。
关键词：变压器中性点；单相接地；间隙保护并联避雷器1变压器中性点间隙保护的配置变压器中性点间隙保护结构原理如图1所示，放电间隙、避雷器和接地隔离开关并联配置。
接地隔离开关可根据电力调度要求投用或退出，投用表示变压器中性点采用直接接地方式，此时变压器中性点与大地接通，放电间隙被旁路，构成了电力系统零序电流的流通回路，可根据变压器中性点处电流互感器配置零序过电流保护。
退出表示变压器中性点采用间隙接地方式，此时变压器中性点与大地之间不构成零序电流通路，在系统发生接地故障不失地时，零序电压或放电间隙电流达到整定值，间隙保护动作退出变压器运行。
当变压器遭受雷电高电压时，中性点避雷器可靠动作保护绝缘不受损坏。
3.3放电间隙与避雷器的配合如图1所示，变压器中性点放电间隙与避雷器并联，避雷器的型号Y1.5W-72/186，标示避雷器的额定电压为72kV，雷电冲击电流残压186kV。
如果中性点出现超过72kV稳定的工频过电压，避雷器在该电压下长时间运行有可能烧毁。
因此，从保护避雷器的角度，要求间隙动作的最大工频击穿电压应小于避雷器额定电压。
110kV及以上主变压器中性点过电压保护选择规范
Q/GZW 1 0004-2010
附录 A （资料性附录）
变压器中性点间隙值的选择
A1 间隙工频放电电压 ucp 值
间隙距离（mm）
95
110
130
135
140
ucp(kV) σ(kV) ucp－3σ(kV) ucp＋3σ(kV)
48.5 52.0 56.6 57.8 59.0
1.46 1.56
本规范适用于贵州电网 110kV 至 500kV 变电站的变压器中性点过电压保护的选择。 2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡注明日期的引用文件，其 随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，鼓励使用本规范的相 关单位及个人研究是否可使用这些文件的最新版本。凡未注明日期的引用文件，其最新版本 适用于本规范。
中性点间隙值的确定应综合考虑如下三点： a） 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。 b） 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）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。 c） 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
1.7
1.73 1.77
44.1 47.3 51.5 52.6 53.7
间隙距离 (mm) 240
保护间隙的推荐距离应进行海拔修正，建议参考《电力工程电气设计手册电气一次部
分》的“空气间隙的选择”，引用采用 K ，修正公式为U 0 X = U 0 / K 。通过U0 X 推算间隙 值，为便于运行管理，建议按每 500m 选择推荐距离。其中 K 为空气密度系数值，当海拔每 升高 100m 时， K 值降低 0.75%，海拔为 1000m 以下时， K 宜取 1。
主变保护配置及整定原则
1.变压器的故障类型有哪些？变压器的故障可分为内部和外部故障两种。
变压器的内部故障指变压器油箱里面发生的各种故障。
油箱内故障包括各相绕组之间发生的相间短路、单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路、单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障、以及铁芯的烧损等，对变压器来说，这些故障都是十分危险的。
油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈气化，从而可能引起爆炸。
这些故障应立即加以切除。
变压器的外部故障是指油箱外故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路故障。
内部故障，主要靠瓦斯和差动保护动作切除变压器；外部故障，一般情况下由差动保护动作切除变压器。
速动保护(瓦斯和差动)无延时动作切除故障变压器，而在变压器各侧母线及其相连间隔的引出设备故障时，若故障设备未配保护或保护拒动时,则由变压器后备保护动作延时跳开相应开关使变压器脱离故障。
2.变压器的不正常运行状态有哪些？（1）由外部相间、接地短路引起的过电流；（2）中性点过电压；（3）超过额定容量引起的过负荷；（4）漏油引起的油面降低；（5）冷却系统故障及因此而引起的温度过高；（6）大容量变压器的过励磁和过电压问题等。
（对于大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁芯的饱和磁通密度，因此在过电压的作用下，还会发生变压器的过励磁故障。
）3.电力变压器继电保护装置配置原则？为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证电力系统安全连续运行，变压器应装设以下保护：（1）、针对变压器内部的各种短路及油面下降应装设瓦斯保护，其中轻瓦斯瞬时动作于信号，重瓦斯瞬时动作于断开各侧断路器。
带负荷调压变压器充油调压开关，亦应装设瓦斯保护动作于跳闸。
（2）、应装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护作为主保护，瞬时动作于断开各侧断路器。
（3）、对由外部相间短路引起的变压器过电流，根据变压器容量和运行情况的同以及对变压器灵敏度的要求不同，可采用过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流和单相式低电压起动的过电流保护，带时限动作于跳闸；同时可作为变压器内部短路及相应母线及出线的后备保护。
电力变压器保护设计规范说明
4.0.15容量在0.4MV.A及以上并列运行的变压器或作为其他负荷备用电源的单独运行的变压器，应装设过负荷保 护。对多绕组变压器，保护装置应能反应变压器各侧的过负荷。过负荷保护应带时限动作于信号。
在无经常值班人员的变电站，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。
4.0.16对变压器油温度过高、绕组温度过高、油面过低、油箱内压力过高、产生瓦斯和冷却系统故障，应装设 可作用于信号或动作于跳闸的装置。
2,双绕组及三绕组变压器的零序电流保护应接到中性点引出线上的电流互感器上。
4.0.91I。kV中性点直接接地的电力网中，当低压侧有电源的变压器中性点可能接地运行或不接地运行时，对外 部单相接地引起的过电流，以及对因失去中性点接地引起的电压升高，应装设后备保护，并应符合下列规定：
1,全绝缘变压器的零序保护应按本规范第4.0.8条装设零序电流保护，并应增设零序过电压保护。当变压器所连 接的电力网选择断开变压器中性点接地时，零序过电压保护应经0.3-0.5s时限动作于断开变压器各侧断路器。
4.0.12当变压器中性点经消弧线圈接地时，应在中性点设置零序过电流或过电压保护，并应动作于信号。
4.0.13容量在0.4MV˙A及以上、绕组为星形一星形接线，且低压侧中性点直接接地的变压器，对低压侧单 相接地短路应选择下列保护方式，保护装置应带时限动作于跳闸：
220kV变压器中性点过电压及保护分析
220kV变压器中性点过电压及保护分析摘要：目前，对于我国110kV 以及220kV 等级变压器，一般会使用部分中性点接地的方式进行设备运行。
在变压器的实际运行过程中，由于受到某些因素的影响，很容易导致变压器的中性点一直保持过电压状态，而这一问题会导致变压器中性点的绝缘性能不断降低，因此，必须加强对于变压器中性点的过电压保护和分析。
本文分析变压器在雷电过电压下的绕组仿真模型，并通过对变压器中性点受到线路上的入侵雷电波作用时的实际过电压情况进行仿真，阐述了110kV和220kV变压器中性点过电压及保护。
关键词：变压器；过电压；保护目前，我国电力系统通常会使用避雷器并联棒间隙的方式对系统变压器中的中性点绝缘进行保护，其运行原理为：当雷电波施加在变压器时，变压器中性点会产生动作以保证中性点绝点不会受到损坏：而在系统产生单项接地故障时，中性点的棒间隙则会产生动作使变压器中性点不会受到电压损坏。
但是对于这种方式来说，在运行过程中并没有对变压器的过电压情况进行充分考虑，并因此可能使中性点在保护配合方面存在一定的缺陷，在实际使用中经常会出现由于配合不良而发生系统故障。
其中，单相接地故障是经常出现的一类故障．变压器中性点棒间隙发生动作，会使变压器出现误切除的情况，并因此出现变压器甩负荷的问题。
为此，需要对过电压情况进行研究与分析。
一、变压器中性点的过电压过压保护即为当被保护线路的电源电压高于一定数值时，保护器切断该线路；当电源电压恢复到正常范围时，保护器自动接通。
变压器运行时，如果电压超过他的最大允许工作电压，称为变压器的过电压。
过电压往往对变压器的绝缘有很大的危害，甚至使绝缘击穿。
1、雷电过电压。
变压器中性点上出现的最大雷电过电压主要取决于变压器入口处的避雷器残压和变压器的特性，一般其过电压值可按下式计算：式中：ｎ为侵入雷电波的相数；γ 为变压器振荡衰减系数，纠结式绕组取0.5，连续式绕组取0.8；Ｕｂ为变压器入口处避雷器上的残压。
变压器保护配置原则
1、绕组过电流：变压器外部短路引起。 电流速断保护用于对于容量为10000以下的变压器，当后备保护的动作时限大于0.
瓦斯保护
❖ 电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器油箱内 部故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，变压器油和其他绝缘材 料会因受热而分解，产生大量气体。气体排出的多少以及排出速度，与 变压器故障的严重程度有关。利用这种气体来实现保护的装置，称为瓦 斯保护。瓦斯保护能够保护变压器油箱内的各种轻微故障（例如绕组轻 微的匝间短路、铁芯烧损等），但像变压器绝缘子闪络等油箱外面的故 障，瓦斯保护不能反应。规程规定对于容量为800及以上的油浸式变压 器和400及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。
❖ 瓦斯保护的主要元件是气体继电器，它安装在油箱和油枕之间的连接管 道上，气体继电器有两个输出触点：一个反应“轻瓦斯” ；另一个反应 变压器的严重故障，称为“重瓦斯”。轻瓦斯动作于信号，使运行人员 能够迅速发现故障并及时处理；重瓦斯动作于跳开变压器各侧断路器。
纵差动保护或电流速断保护
❖ 对于容量为6300及以上的变压器，以及发电厂厂用 变压器和并列运行的变压器，10000及以上的发电 厂厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设纵 差动保护。电流速断保护用于对于容量为10000以 下的变压器，当后备保护的动作时限大于0.5s时， 应装设电流速断保护。对于2000以上的变压器，当 电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，也应装设 纵差动保护。
重瓦斯（跳QF） 2）低电压起动的过电流保护 2、纵差动保护或电流速断：→绕组及导引线相间短路 3）复合电压起动的过电流保护
4、零序保护→接地短路 5、过励磁：频率下降、电压升高引起，引起过热
绝缘套管闪烁或引出线单相接地短路 纵差动保护或电流速断保护 →防御油箱内各种短路故障和油面降低 2）低电压起动的过电流保护
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由于电力系统运行的需要，110～220 k V有效接地系统的变压器中性点大部分采用不接地运行方式，变压器一般采用分级绝缘结构，绝缘水平相对较低，所以不接地运行的变压器中性点需要考虑对雷电过电压、操作过电压和暂时过电压的保护。
根据DL／T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的有关规定，提出以下保护配置意见：
a）对110 kV和220 k V有效接地系统中可能偶然形成的局部不接地系统（如接地变压器误跳开关等原因引起）、低压侧有电源的变压器不接地中性点应装设间隙保护。
b）经验算，如断路器因操作机构故障出现非全相和严重不同期产生的铁磁谐振过电压可能危及中性点为标准分级绝缘、运行时中性点不接地的110 kV和220 k V变压器的中性点绝缘，宜在中性点装设间隙。
c）变压器中性点间隙值的确定应综合考虑
———间隙的标准雷电波动作值小于主变压器中性点的标准雷电波耐受值；———因接地故障形成局部不接地系统时间隙应动作；
———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。
2变压器中性点保护配置方式的分析
根据以上配置原则，参照广东省电力试验研究所的试验数据，直径16 mm、水平布置、半球头圆钢的棒－棒间隙放电电压与间隙距离的关系见图1，在Ucp（1±σ）和U50％（1±σ）区间内放电的概率为
99．7％［1］。
2．1变压器中性点绝缘水平的选取
根据GB
311.7-1998《高压输变电设备的绝缘配合使用导则》，对3～220 k V油纸绝缘设备，耐受操作冲击电压的能力为耐受雷电冲击的
0．83倍，其值远超过预期操作过电压水平，所以绝缘水平主要由雷电过电压决定，不需考虑操作过电压的影响。
取中性点绝缘老化累计安全系数为
0．85，参考G
B311．1—1997《高压输变电设备的绝缘配合》，取雷电冲击安全系数为0．714，工频电压安全系数为
1．0，则中性点综合耐受雷电冲击裕度系数为
0．6，综合耐受工频裕度系数为
0．85。
主变压器中性点可能出现的最大暂时过电压见表1。
2．2中性点保护的配置方式
我国变压器中性点保护方式一般有：
单独间隙、单独避雷器、间隙与避雷器并联。
下面结合常用中性点避雷器型号，对各种绝缘等级的变压器中性点保护方式（见表2）进行讨论。
2．2．135 kV绝缘等级
35 kV中性点绝缘水平为雷电冲击耐受电压185 k V，工频耐受电压85 k V；考虑安全系数后，绝缘水平为雷电冲击耐受电压111 kV，1 min工频耐受电压73 k V。
单独采用110 mm间隙时，间隙雷电冲击放电电压为93～112 k V，工频放电电压为47～57 k V。
雷电冲击放电电压和工频放电电压均小于中性点绝缘水平，中性点有效接地系统最大暂时工频过电压下间隙不动作，中性点不接地系
统最大暂时工频过电压下间隙动作，满足保护中性点的要求。
推荐采用此保护配置方式。
单独采用Y
1．5 W－48／109型避雷器时，避雷器可以耐受中性点有效接地系统最大暂时工频过电压，但裕度较小。
在中性点不接地系统最大暂时工频过电压下，避雷器可能损坏。
110 mm间隙与Y
1．5 W－48／109型避雷器并联时，满足保护中性点要求。
但Y
1．5 W－48／109型避雷器非标准型号，在避雷器残压作用下，间隙可能同时动作；在中性点工频电压为48～57 k V时，如间隙不动作，则避雷器有可能损坏。
2．2．244 kV绝缘等级
44 kV中性点绝缘水平为雷电冲击耐受电压250 k V，工频耐受电压95 k V；考虑安全系数后，绝缘水平为雷电冲击耐受电压150 kV，1 min工频耐受电压80 k V。
单独采用135mm间隙时，间隙雷电冲击放电电压为104～124k V，工频放电电压为
52．6～63kV。
雷电冲击放电电压和工频放电电压均小于中性点绝缘水平，中性点有效接地系统最大暂时工频过电压下间隙不动作，中性点不接地系统最大暂时工频过电压下间隙动作，满足保护中性点的要求。
单独采用Y
1．5 W－60／144型避雷器时，避雷器额定电压为60 kV，雷电冲击残压为144 k V。
避雷器耐受中性点不接地系统最大暂时工频过电压的裕度不足。
115 mm间隙与Y
1．5 W－60／144型避雷器并联时，间隙雷电冲击放电电压为95～115k V，工频放电电压为48～58kV。
该配置方式可以满足保护中性点要求。
考虑到该绝缘等级中性点耐雷水平不高，为减少间隙动作对变压器的累计破坏程度，配置避雷器对变压器的保护来说效果更佳。
推荐采用该保护配置方式。
2．2．360 kV绝缘等级中性点保护方式
60 kV中性点绝缘水平为雷电冲击耐受电压325kV，工频耐受电压140 kV；考虑安全系数后，绝缘水平为雷电冲击耐受电压197 kV，1 min工频耐受电压119 k V。
单独采用145 mm间隙时，间隙雷电冲击放电电压为109～131 kV，工频放电电压为54～66kV。
雷电冲击放电电压和工频放电电压均小于中性点绝缘水平，并有较大裕度，中性点有效接地系统最大暂时工频过电压下间隙不动作，中性点不接地系统最大暂时工频过电压下间隙动作，满足保护中性点要求。
运行维护工作量少，推荐采用该保护配置方式。
单独采用Y
1．5 W－72／186型避雷器时，避雷器额定电压为72 kV，雷电冲击残压为186k V，可以耐受中性点有效接地系统最大暂时工频过电压。
避雷器雷电冲击电流下的残压低于中性点雷电冲击耐受电压，满足保护中性点的要求。
115 mm间隙与Y
1．5 W－72／186型避雷器并联时，115 mm间隙雷电冲击放电电压为95～115kV，工频放电电压为48～58 k V。
在避雷器残压作用下，间隙可能同时动作，该保护配置方式满足保护中性点的要求。
400kV，工频耐受电压200kV；考虑安全系数后，绝缘水平为雷电冲击耐受电压240 kV，1 min工频耐受电压170 k V。
单独采用275 mm间隙时，间隙雷电冲击放电电压为195～234 kV，工频放电电压为99～120kV。
雷电冲击放电电压和工频放电电压均小于中性点绝缘水平，中性点有效接地系统最大暂时工频过电压下间隙不动作，中性点不接地系统最大暂时工频过电压下间隙动作，满足保护中性点的要求。
单独采用Y
1．5 W－144／320避雷器时，避雷器额定电压为144 k V，雷电冲击残压为320k V，避雷器可以耐受中性点有效接地和不接地系统最大暂时工频过电压，避雷器雷电冲击电流残压高于中性点雷电冲击耐受电压，但考虑到中性点安全系数裕度较大，所以估计对中性点绝缘的影响不大。
290 mm间隙与Y
1．5 W－144／320避雷器并联时，间隙雷电冲击放电电压为216～259k V，工频放电电压为104～125 kV。
该保护配置方式可以满足保护中性点要求。
考虑220 kV变压器的重要性，推荐使用该保护配置方式。