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關鍵字：過電壓 耐壓 工頻
變壓器中性點接地方式有三種：1）不接地；2）直接接地；3）經電抗器接地。再分細些，則直接接地可分為部份接地（有效接地）和全部接地（極有效接地）兩種；而經電抗器接地可分為經消弧線圈接地和經小電抗接地兩種。變壓器中性點接地方式不同，在其中性點上出現的過電壓幅值也不同，所以過電壓保護方案也不同。一般變壓器中性點不接地時中性點絕緣水平為全絕緣（與線端相同），不需要安裝避雷器，但在多雷區且單進線裝有消弧線圈的變壓器應在中性點加裝避雷器，其額定電壓與線端相同。一般變壓器部份接地時中性點絕緣水平為半絕緣（僅為線端的一半），中性點按其絕緣水平的不同，應安裝相應保護水平的避雷器。實踐證明：中性點部分接地時采用半絕緣的變壓器運行基本上是安全的，僅在斷路器出現非全相或嚴重不同期產生的鐵磁諧振過電壓可能危及中性點絕緣。因此DL/T620-1997【1】規定宜在中性點裝設間隙，對該間隙的要求為：因接地故障形成局部不接地系統時該間隙應動作；系統以有效接地方式運行發生單相接地故障時間隙不應動作。為兼顧防雷方面要求還應并接相應避雷器。當間隙與避雷器并接于中性點時應滿足的要求為：當系統單相接地系數大于5時間隙才動作，間隙在雷電接地瞬態過電壓下不應動作；避雷器在工頻和操作過電壓下不應動作，在雷電接地的瞬態過電壓下才動作。?
110kV變壓器在部份接地系統中其中性點絕緣水平為35kV級，僅為線端絕緣水平的1/3，過電壓保護方案變得十分困難。筆者曾在【2】中作過介紹，建議把110kV變壓器中性點接地方式改為經小電抗器接地。但是事隔3年，各方面均發生不少變化，筆者認為有必要作進一步的陳述。
1中性點部份接地方式的缺點?
1.1避雷器難選?
為了兼顧防雷和內過電壓，通常中性點的保護方式為避雷器與間隙并列運行。對避雷器的要求為在雷電過電壓下應動作，在工頻或內部過電壓下不應動作。對有間隙的傳統的避雷器FZ或FCZ型而言，即滅弧電壓要高，沖擊放電電壓要低，這在目前國內生產的標準系列產品中是找不到的。只能采用非標準組合，另外附加電容來改變沖擊放電電壓以滿足要求。目前FZ或FCZ都是淘汰產品，今后都要用新型的金屬氧化物避雷器（MOA）來代替。MOA是無間隙的，即為YW型。對YW型MOA而言上述要求變為持續運行電壓要高，雷沖擊殘壓要低。這對中性點絕緣僅為線端絕緣的1/3的110kV變壓器是做不到的。
1.2間隙距離難選?
由上所述，對間隙的要求為發生失地情況時應動作（即間隙放電），有地情況時發生單相接地故障不應動作。控制動作的手段就是間隙距離的調整。通常裸露在大氣中的棒間隙放電電壓分散性很大，文【3】給出間隙120mm和115mm的沖擊放電電壓(平均值)的差值高達53?2kV(即10?6kV／mm，而區分失地和有地的沖擊放電電壓上下眼的差值僅為3?9kV，因此區別難度大。文【3】建議將間隙換裝在可以調整，材質較好，密封良好、運行條件較好的環境中（例如將棒間隙裝在透明、密封的絕緣盒中）。實際上此建議是行不通的，而且還要考慮空氣間隙放電與固體沿面放電的關系。
1.3繼電保護難選?
中性點部分接地電網均設有防止出弧立不接地狀態的繼電保護。具體為零序過壓和間隙過流。文【4】指出這種失地保護不可靠，經常有誤動情況出現，一是電網發生接地故障時，與故障線路無關的其他主變間隙過流動作跳閘；二是供電線路故障時，受電端主零序過壓在電源側開關跳閘前動作跳閘。文【4】在分析引起誤動的各種原因后，提出用比較兩健全相電壓間的相應位作為零序過壓保護的動作條件之一，構成相位閉鎖的零序過電壓保護；比較主變中性點零序電流與110kV相電流的值閉鎖間隙過流保護的方案。此方案的問題有二條，一是在原方案的基礎上加兩個閉鎖裝置，增加了裝置的復雜性，眾所周知繼保裝置越復雜，可靠性越差；二是該方案在理論上是可行的，技術上要引入微機保護，開發新產品在經濟效益上是否值得？
2中性點經小電抗接地方式的優點
2.1絕緣水平要求降低，保護方案易選?
文【5】指出110kV變壓器中性點經小電抗接地后，中性點絕緣水平可采用20kV級。即工頻1min耐壓55kV，全波沖擊耐壓125kV。絕緣水平要求下降是以不會出現高幅值過電壓為基礎的，這意味著原變壓器中性點經小電抗接地后可省去原有的避雷器和棒間隙等設備，而且保護是可靠的。（原變壓器中性點絕緣水平為35kV級。即工頻1min耐壓85kV，全波沖擊耐壓185kV）。
2.2接地方式統一，繼保裝置簡化
不存在部分中性點不接地的變壓器，自然不會出現弧立的不接地電網，因此防失地的繼保裝置可以省略。眾所周知繼保裝置越簡單，可靠性越高。
2.3中性點部分接地方式的優點全部保留?
中性點部分接地方式的優點是：（1）可采用簡單可靠的零序繼電保護；（2）斷路器遮斷容量不受單相短路電流的限制；（3）單相接地對通訊線路的干擾也較校文【5】指出當變壓器中性點經小電抗接地時，只要小電抗阻值選擇適當，就可以起到變壓器中性點部分接地作用。?
3對變壓器中性點小電抗的技術要求
3.1阻抗及阻抗特性?
阻抗值為變壓器零序電抗的1/3。變壓器零序電抗一般計算方法很復雜，需作試驗確定。文【6】給出變壓器零序阻抗工程計算法，計算結果表明：對三相雙繞組的變壓器，與實測數據相比，誤差小于1.5，對三相三線繞組變壓器，與實測數據相比，誤差小于6.2。這在工程計算中是允許的。?
在大和小運行方式下，在流過小電抗的大單相短路電流范圍內保持阻抗為線性。?
3.2熱穩定?
一般主要變壓器熱穩定時間為2s，因此要求小電流在流過大單相短路電流時，其熱穩定時間也為2s。其長期工作電流約為大零序電流的0.12倍。
3.3絕緣水平?
一般應與變壓器中性點絕緣水平相同。110kV變壓器中性點絕緣水平為35kV級時，小電抗絕緣水平也為35kV級，由于有充足的裕度，可省去避雷器。
4結語?
變壓器變壓器中性點接地方式有三種：1）不接地；2）直接接地；3）經電抗器接地。再分細些，則直接接地可分為部份接地（有效接地）和全部接地（極有效接地）兩種；而經電抗器接地可分為經消弧線圈接地和經小電抗接地兩種。變壓器中性點接地方式不同，在其中性點上出現的過電壓幅值也不同，所以過電壓保護方案也不同。一般變壓器中性點不接地時中性點絕緣水平為全絕緣（與線端相同），不需要安裝避雷器，但在多雷區且單進線裝有消弧線圈的變壓器應在中性點加裝避雷器，其額定電壓與線端相同。一般變壓器部份接地時中性點絕緣水平為半絕緣（僅為線端的一半），中性點按其絕緣水平的不同，應安裝相應保護水平的避雷器。實踐證明：中性點部分接地時采用半絕緣的變壓器運行基本上是安全的，僅在斷路器出現非全相或嚴重不同期產生的鐵磁諧振過電壓可能危及中性點絕緣。因此DL/T620-1997【1】規定宜在中性點裝設間隙，對該間隙的要求為：因接地故障形成局部不接地系統時該間隙應動作；系統以有效接地方式運行發生單相接地故障時間隙不應動作。為兼顧防雷方面要求還應并接相應避雷器。當間隙與避雷器并接于中性點時應滿足的要求為：當系統單相接地系數大于5時間隙才動作，間隙在雷電接地瞬態過電壓下不應動作；避雷器在工頻和操作過電壓下不應動作，在雷電接地的瞬態過電壓下才動作。?
110kV變壓器在部份接地系統中其中性點絕緣水平為35kV級，僅為線端絕緣水平的1/3，過電壓保護方案變得十分困難。筆者曾在【2】中作過介紹，建議把110kV變壓器中性點接地方式改為經小電抗器接地。但是事隔3年，各方面均發生不少變化，筆者認為有必要作進一步的陳述。
1中性點部份接地方式的缺點?
1.1避雷器難選?
為了兼顧防雷和內過電壓，通常中性點的保護方式為避雷器與間隙并列運行。對避雷器的要求為在雷電過電壓下應動作，在工頻或內部過電壓下不應動作。對有間隙的傳統的避雷器FZ或FCZ型而言，即滅弧電壓要高，沖擊放電電壓要低，這在目前國內生產的標準系列產品中是找不到的。只能采用非標準組合，另外附加電容來改變沖擊放電電壓以滿足要求。目前FZ或FCZ都是淘汰產品，今后都要用新型的金屬氧化物避雷器（MOA）來代替。MOA是無間隙的，即為YW型。對YW型MOA而言上述要求變為持續運行電壓要高，雷沖擊殘壓要低。這對中性點絕緣僅為線端絕緣的1/3的110kV變壓器是做不到的。
1.2間隙距離難選?
由上所述，對間隙的要求為發生失地情況時應動作（即間隙放電），有地情況時發生單相接地故障不應動作。控制動作的手段就是間隙距離的調整。通常裸露在大氣中的棒間隙放電電壓分散性很大，文【3】給出間隙120mm和115mm的沖擊放電電壓(平均值)的差值高達53?2kV(即10?6kV／mm，而區分失地和有地的沖擊放電電壓上下眼的差值僅為3?9kV，因此區別難度大。文【3】建議將間隙換裝在可以調整，材質較好，密封良好、運行條件較好的環境中（例如將棒間隙裝在透明、密封的絕緣盒中）。實際上此建議是行不通的，而且還要考慮空氣間隙放電與固體沿面放電的關系。
1.3繼電保護難選?
中性點部分接地電網均設有防止出弧立不接地狀態的繼電保護。具體為零序過壓和間隙過流。文【4】指出這種失地保護不可靠，經常有誤動情況出現，一是電網發生接地故障時，與故障線路無關的其他主變間隙過流動作跳閘；二是供電線路故障時，受電端主零序過壓在電源側開關跳閘前動作跳閘。文【4】在分析引起誤動的各種原因后，提出用比較兩健全相電壓間的相應位作為零序過壓保護的動作條件之一，構成相位閉鎖的零序過電壓保護；比較主變中性點零序電流與110kV相電流的值閉鎖間隙過流保護的方案。此方案的問題有二條，一是在原方案的基礎上加兩個閉鎖裝置，增加了裝置的復雜性，眾所周知繼保裝置越復雜，可靠性越差；二是該方案在理論上是可行的，技術上要引入微機保護，開發新產品在經濟效益上是否值得？
2中性點經小電抗接地方式的優點
2.1絕緣水平要求降低，保護方案易選?
文【5】指出110kV變壓器中性點經小電抗接地后，中性點絕緣水平可采用20kV級。即工頻1min耐壓55kV，全波沖擊耐壓125kV。絕緣水平要求下降是以不會出現高幅值過電壓為基礎的，這意味著原變壓器中性點經小電抗接地后可省去原有的避雷器和棒間隙等設備，而且保護是可靠的。（原變壓器中性點絕緣水平為35kV級。即工頻1min耐壓85kV，全波沖擊耐壓185kV）。
2.2接地方式統一，繼保裝置簡化
不存在部分中性點不接地的變壓器，自然不會出現弧立的不接地電網，因此防失地的繼保裝置可以省略。眾所周知繼保裝置越簡單，可靠性越高。
2.3中性點部分接地方式的優點全部保留?
中性點部分接地方式的優點是：（1）可采用簡單可靠的零序繼電保護；（2）斷路器遮斷容量不受單相短路電流的限制；（3）單相接地對通訊線路的干擾也較校文【5】指出當變壓器中性點經小電抗接地時，只要小電抗阻值選擇適當，就可以起到變壓器中性點部分接地作用。?
3對變壓器中性點小電抗的技術要求
3.1阻抗及阻抗特性?
阻抗值為變壓器零序電抗的1/3。變壓器零序電抗一般計算方法很復雜，需作試驗確定。文【6】給出變壓器零序阻抗工程計算法，計算結果表明：對三相雙繞組的變壓器，與實測數據相比，誤差小于1.5，對三相三線繞組變壓器，與實測數據相比，誤差小于6.2。這在工程計算中是允許的。?
在大和小運行方式下，在流過小電抗的大單相短路電流范圍內保持阻抗為線性。?
3.2熱穩定?
一般主要變壓器熱穩定時間為2s，因此要求小電流在流過大單相短路電流時，其熱穩定時間也為2s。其長期工作電流約為大零序電流的0.12倍。
3.3絕緣水平?
一般應與變壓器中性點絕緣水平相同。110kV變壓器中性點絕緣水平為35kV級時，小電抗絕緣水平也為35kV級，由于有充足的裕度，可省去避雷器。
4結語?
變壓器中性點由有效接地（部分接地）改為極有效接地（全部直接接地或經小電抗接地）這一科研成果是從500kV變壓器取得，并于1986年6月在葛州壩大江電廠升壓站7臺升壓變壓器付諸實踐。運行至今已近15年，還沒有見到發生故障的報道，證明是成功的。此項科研成果獲得者在文【5】中指出：變壓器中性點經小電流接地方式可在500kV電網中因地制宜地推廣，110～330kV電網可參照采用。尤其對僅有兩臺相同主變的電廠或變電站（100～500kV)可推廣采用，其作用與部分接地完全一樣。?
此項科研成果已為有關標準接受，GB311.11997【7】和DL/T6201997【1】中均規定500kV變壓器中性點接地方式為全部直接接地和經小電抗接地兩種；文【1】還推廣到330kV變壓器，110kV和220kV變壓器中性點全部直接或經小電抗接地，部分中性點也可不接地。文【1】對110kV變壓器中性點絕緣水平仍維持文【7】的相同的規定，其絕緣水平僅為工頻1min耐壓95kV，全波沖擊耐壓250kV一種。?
筆者認為推廣到110kV變壓器，特別是頻繁發生失地保護誤動，跳主變三側的變電站，這也許是克服此現象的途徑。雖然增加了小電抗的投資，但節省了避雷器、棒間隙和失地保護裝置等設備，經濟效益并不會差。
(本文轉自電子工程世界：)
