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

发表时间：2017-08-08T19:52:12.857Z 来源：《电力设备》2017年第10期作者：朱梁

[导读] 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

（国网上海市区供电公司 200080）

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。

在本次的仿真过程中，还发现了变压器110kV侧中性点上产生的电位归零是由于线路中的零序电流在输入中性点与接地点的结合部分时被阻挡了，而且35kV上的中性点出现同样的情况，分析其原因是由于10kV侧的连接形式是采用了三角状连接从而阻挡了零序电流的进入所致。

3.110kV变压器中性点的保护策略

3.1降低110kV变压器中性点的过电压

在确定变压器之间的相隔距离之后，通过电压计算公式我们可以得知，降低正序电流的输出值，能够实现降低变压器中性点的过电压值。那么，为了能够降低正序电流的输出值，我们可以改变变压器的接地形式。在原本的变压器仿真模型的基础上进行改动，让1个变压器中性点接地，而其他部分不改变。那么，110kV电力系统中在输出线路侧出现单相接地短路的时候，未接地的那个变压器中性点产生过电

压的具体数值如表1所示。

（表1，修改过后的变压器110kV侧中性点产生的过电压值）

由此可知，未接地变压器的中性点过电压值不论是在稳态或者是暂态都是有一定程度的降低的。而在加设接地置之后，因为零序阻抗值逐渐的降低，所以线路中零序电流值就会逐渐的增加，一定要对系统中单相接地短路所包含的容量进行准确的计算，并且要把继电保护的整定结构放在考虑范围中。

3.2避雷器的选择

采用避雷器对在单相线路接地事故中变压器中性点产生的暂态过电压进行有效的调控，就需要正确的在变压器中性点上设置合适的避

雷器，从而实现保护系统的可靠作用。同样在原有的变压器仿真模型上，将原本的避雷器型号进行更换，用ATP-EMTP软件再次计算变压器110kV侧输电线路上出现的单相接地事故中高压侧中性点所产生的过电压值，具体过电压值如表2所示。

（表2，更换避雷器后变压器110kV侧中性点的过电压值）

表4中的数据在与之前数据的对比中显示，变压器中性点的保护在选择额定电压为60kV的避雷器之后，线路单相接地事故中，暂态电压以及稳态电压的电压值数据上有一定程度的减小，这就表示是在中性点上选定合适的位置进行保护能够对降低变压器中性点暂态过电压值产生效果。

4.结语

为了能够对线路短路电流进行正确的调控，并且实现继电保护的合理整定，110kV电力系统运行都是通过采取变压器的中性点接地系统来实现的。在这种情况下，变压器中未接地中性点就会出现不同的过电压，并且对其绝缘造成极大的损伤，因此，要对其进行有效合理的限制。

本文针对110kV变压器中性点的过电压的计算进行分析，用ATP-EMTP软件设计仿真模型，并且根据仿真结果进行较为全面的分析，发现在变压器中性点上出现的问题，根据问题提出保护策略，首先是能够有效的降低变压器中性点中产生的过电压值，其次就是能够在正确的中性点上配置合适的避雷器，才能够实现对变压器中性点的绝缘结构的保护。

参考文献：

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