110kV和220kV变压器中性点过电压保护方式的选择
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单独采用 110 mm 间隙时 , 间隙雷电冲击放电 电压为 93 ～ 112 kV , 工频放电电压为 47 ～ 57 kV 。 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 。
44 kV 中性点绝缘 水平为雷 电冲击耐 受电压 250 kV , 工频耐受电压 95 kV ;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 kV 。
单独采用 135 mm 间隙时 , 间隙雷电冲击放电 电压为 104 ～ 124 kV , 工频放电电压为 52.6 ～ 63 kV 。雷电冲击放电电压和工频放电电压均小于中
单独采 用 Y1.5W-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 Y1.5W-48/ 109 型避雷器并联 时 , 满足保 护中 性点要 求 。 但 Y1.5W-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 kV 时 , 如间隙不动作 , 则避雷器有可能损坏 。 2.2.2 44 kV 绝缘等级
收稿日期 :2002-08-20
110 kV 和 220 kV 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 。
115 mm 间隙与 Y1.5W-60/ 144 型避雷器并联 时 , 间隙雷电冲击放电电压为 95 ～ 115 kV , 工频 放电电压为 48 ～ 58 kV 。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 。 2.2.3 60 kV 绝缘等级中性点保护方式
单独采用 Y1.5W-72/ 186 型避 雷器 时 , 避 雷 器额定电 压为 72 kV , 雷 电冲击 残压为 186 kV , 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 Y1.5W-72/ 186 型避雷器并联 时 , 115 mm 间隙雷 电冲 击放 电电 压为 95 ～ 115 kV , 工频放电电压为 48 ～ 58 kV 。 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 。 2.2.4 110 kV 绝缘等级中性点保护方式
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 U cp(1 ±σ)和 U 50 %(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
Selection of over-voltage protective schemes on 110 kV and
220 kV transformer neutral
LU Guo-jun
(Guangzhou Power Supply Br anch , GPG , Guangzhou 510600, China)
第 16 卷 第 1 期 2003 年 2 月
广东 电力 GUANGDONG ELECTRIC POWER
Vol.16 No.1 Fe b.2003
文章编号 :1007-290X(2003)01-0020-03
110 k V 和 220 k V 变压器中性点过电压 保护方式的选择
陆国俊
(广东省广电集团有限公司 广州供电分公司 , 广东 广州 510600)
a)对 110 kV 和 220 kV 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
单独采用 Y 1.5W-144/ 320 避雷器时 , 避雷器 额定电压为 144 kV , 雷电冲击残压为 320 kV , 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 。
摘 要 :对于 110 kV 和 220 kV 变压器中性点的过电压保 护 , 提出保护 配置的原则 , 并在间隙 动作试 验数据 的 基础上 , 对各种保护方式进行了详细的分析和对比 , 提出选择意见 。 关键词 :110 kV 变压器 ;220 kV 变 压器 ;中 性点 ;过 电压保护 中图分类号 :TM862 文献标识码 :B
22
广东 电力
第 16 卷
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 Y1.5W-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 kV 。 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 。
1 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 kV 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 D L/ T 620 —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 :
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 。
35
110
Y1.5W-48/ 109 110 Y 1.5W-48/ 109
44
135
Y1.5W-60/ 144 115 Y 1.5W-60/ 144
60
145
图 1 间隙距离与放电电压的关系
U cp — 工频放电电压 ;U 50% — 50 %雷电冲击放电电压 ;σ— 放电 电压的标准偏差 , 工频放电电压 、 雷电冲击放电电压取 3 %
缘配合使用导则》 , 对 3 ～ 220 kV 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 。
110 kV 中性点绝缘水平为雷电冲击耐受电压
400 kV , 工频耐受电压 200 kV ;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 kV 。
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 ～ 120 kV 。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 。
Y1.5W-72/ 186 115 Y 1.5W-72/ 186
110
275
Y1.5W-144/ 320 290 Y1.5W-144/ 320
2.2.1 35 kV 绝缘等级 35 kV 中性点绝缘 水平为雷 电冲击耐 受电压
185 kV , 工频耐受电压 85 kV ;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 kV 。
按照以上推荐的保护配置方式对变压器中性点 进行过电压保护 , 基本可以保证间隙和避雷器能按 规程规定的原则动作 。 广东省广电集团有限公司广 州供电分公司近年来按以上推荐的保护配置方式对 变压器中性点保护装置进行改造后 , 没有发生过中 性点间隙误动或避雷器故障等现象 。
参考文献 :
[ 1] 彭向阳 , 李谦 , 钟定珠 .广东电网 110 kV 、 220 k V 变压器中性 点保护方 式 探 讨 [ J] .广 东 电 力 , 2000 , 13 (2):25 — 27 , 46 .
取中性点绝缘老 化累计安全系数为 0.85 , 参 考 GB 311.1 —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 。
Abstract:This paper off ers the pr inc iples of over-voltage pr otection f or 110 kV and 220 kV tr ansf or mer neutral .Based on the gap discharge test da ta , diversifie d pr ote ctive schemes ar e com pa red and selection opinions give n. Key words:110 kV tr ansform er ;220 kV tr ansf or mer ;neutr al;over-voltage pr ote ction
290 mm 间隙与 Y1.5W-144/ 320 避雷 器并联 时 , 间隙雷电冲击放电电压为 216 ～ 259 kV , 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 。
3 结束语
主变压器中性点可能出现的最大暂时过电压见 表 1。
表 1 主变压器中性 点可能出现的最大暂时过电压 kV
系统接地方式
最大暂时工频过电压
110 k V 系统
220 k V 系统
中性点有效接地
43.8
87.6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中性点不接地
73
127
系统非全相运行
146
292
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
60 kV 中性点 绝缘水平 为雷电冲 击耐受电 压 325 kV , 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 kV 。
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 ～ 66 kV 。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 。
根据 GB 311.7 —1988 《高压输变电设备的绝
第 1 期
陆国俊 :110 kV 和 220 kV 变压器中性点过电压保护方式的选择
21
表 2 各绝缘等级的变压器中性点保护方式
绝缘等 单独间隙的 单独避雷 级/ kV 间隙距离/ m m 器的型号
间隙与避雷器并联
间隙距 离/ mm
避雷器型号
44 kV 中性点绝缘 水平为雷 电冲击耐 受电压 250 kV , 工频耐受电压 95 kV ;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 kV 。
单独采用 135 mm 间隙时 , 间隙雷电冲击放电 电压为 104 ～ 124 kV , 工频放电电压为 52.6 ～ 63 kV 。雷电冲击放电电压和工频放电电压均小于中
单独采 用 Y1.5W-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 Y1.5W-48/ 109 型避雷器并联 时 , 满足保 护中 性点要 求 。 但 Y1.5W-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 kV 时 , 如间隙不动作 , 则避雷器有可能损坏 。 2.2.2 44 kV 绝缘等级
收稿日期 :2002-08-20
110 kV 和 220 kV 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 。
115 mm 间隙与 Y1.5W-60/ 144 型避雷器并联 时 , 间隙雷电冲击放电电压为 95 ～ 115 kV , 工频 放电电压为 48 ～ 58 kV 。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 。 2.2.3 60 kV 绝缘等级中性点保护方式
单独采用 Y1.5W-72/ 186 型避 雷器 时 , 避 雷 器额定电 压为 72 kV , 雷 电冲击 残压为 186 kV , 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 Y1.5W-72/ 186 型避雷器并联 时 , 115 mm 间隙雷 电冲 击放 电电 压为 95 ～ 115 kV , 工频放电电压为 48 ～ 58 kV 。 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 。 2.2.4 110 kV 绝缘等级中性点保护方式
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 U cp(1 ±σ)和 U 50 %(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
Selection of over-voltage protective schemes on 110 kV and
220 kV transformer neutral
LU Guo-jun
(Guangzhou Power Supply Br anch , GPG , Guangzhou 510600, China)
第 16 卷 第 1 期 2003 年 2 月
广东 电力 GUANGDONG ELECTRIC POWER
Vol.16 No.1 Fe b.2003
文章编号 :1007-290X(2003)01-0020-03
110 k V 和 220 k V 变压器中性点过电压 保护方式的选择
陆国俊
(广东省广电集团有限公司 广州供电分公司 , 广东 广州 510600)
a)对 110 kV 和 220 kV 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
单独采用 Y 1.5W-144/ 320 避雷器时 , 避雷器 额定电压为 144 kV , 雷电冲击残压为 320 kV , 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 。
摘 要 :对于 110 kV 和 220 kV 变压器中性点的过电压保 护 , 提出保护 配置的原则 , 并在间隙 动作试 验数据 的 基础上 , 对各种保护方式进行了详细的分析和对比 , 提出选择意见 。 关键词 :110 kV 变压器 ;220 kV 变 压器 ;中 性点 ;过 电压保护 中图分类号 :TM862 文献标识码 :B
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广东 电力
第 16 卷
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 Y1.5W-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 kV 。 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 。
1 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 kV 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 D L/ T 620 —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 :
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 。
35
110
Y1.5W-48/ 109 110 Y 1.5W-48/ 109
44
135
Y1.5W-60/ 144 115 Y 1.5W-60/ 144
60
145
图 1 间隙距离与放电电压的关系
U cp — 工频放电电压 ;U 50% — 50 %雷电冲击放电电压 ;σ— 放电 电压的标准偏差 , 工频放电电压 、 雷电冲击放电电压取 3 %
缘配合使用导则》 , 对 3 ～ 220 kV 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 。
110 kV 中性点绝缘水平为雷电冲击耐受电压
400 kV , 工频耐受电压 200 kV ;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 kV 。
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 ～ 120 kV 。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 。
Y1.5W-72/ 186 115 Y 1.5W-72/ 186
110
275
Y1.5W-144/ 320 290 Y1.5W-144/ 320
2.2.1 35 kV 绝缘等级 35 kV 中性点绝缘 水平为雷 电冲击耐 受电压
185 kV , 工频耐受电压 85 kV ;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 kV 。
按照以上推荐的保护配置方式对变压器中性点 进行过电压保护 , 基本可以保证间隙和避雷器能按 规程规定的原则动作 。 广东省广电集团有限公司广 州供电分公司近年来按以上推荐的保护配置方式对 变压器中性点保护装置进行改造后 , 没有发生过中 性点间隙误动或避雷器故障等现象 。
参考文献 :
[ 1] 彭向阳 , 李谦 , 钟定珠 .广东电网 110 kV 、 220 k V 变压器中性 点保护方 式 探 讨 [ J] .广 东 电 力 , 2000 , 13 (2):25 — 27 , 46 .
取中性点绝缘老 化累计安全系数为 0.85 , 参 考 GB 311.1 —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 。
Abstract:This paper off ers the pr inc iples of over-voltage pr otection f or 110 kV and 220 kV tr ansf or mer neutral .Based on the gap discharge test da ta , diversifie d pr ote ctive schemes ar e com pa red and selection opinions give n. Key words:110 kV tr ansform er ;220 kV tr ansf or mer ;neutr al;over-voltage pr ote ction
290 mm 间隙与 Y1.5W-144/ 320 避雷 器并联 时 , 间隙雷电冲击放电电压为 216 ～ 259 kV , 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 。
3 结束语
主变压器中性点可能出现的最大暂时过电压见 表 1。
表 1 主变压器中性 点可能出现的最大暂时过电压 kV
系统接地方式
最大暂时工频过电压
110 k V 系统
220 k V 系统
中性点有效接地
43.8
87.6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中性点不接地
73
127
系统非全相运行
146
292
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
60 kV 中性点 绝缘水平 为雷电冲 击耐受电 压 325 kV , 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 kV 。
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 ～ 66 kV 。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 。
根据 GB 311.7 —1988 《高压输变电设备的绝
第 1 期
陆国俊 :110 kV 和 220 kV 变压器中性点过电压保护方式的选择
21
表 2 各绝缘等级的变压器中性点保护方式
绝缘等 单独间隙的 单独避雷 级/ kV 间隙距离/ m m 器的型号
间隙与避雷器并联
间隙距 离/ mm
避雷器型号