试论变压器中性点保护及零序保护优化方案.doc

试论变压器中性点保护及零序保护优化方案摘 要：在改造的变电站中原设计主变中性点保护和零序保护在配置上存在不尽合理之处，我们利用变电站综合自动化改造之机，在主变中性点加装了保护间隙，并对零序保护进行了优化配置，文章主要阐述变电站的变压器中性点保护与零序保护的一个优化方案。 关键词：变压器；中性点保护；零序保护 中图分类号：TM41/47 文献标识码：A1　变压器零序保护原设计存在的问题 两座变电站每站均设有2台双卷主变，110KV侧为单母线分段接线方式，其中两个站4台主变110KV侧中性点未装设保护间隙，零序保护仅设置零序电流电压保护，以互跳方式短时限跳分段开关及中性点不接地变两侧开关，以较长时限跳中性点接地变两侧开关。另有两个站主变110KV侧中性点虽然装设了保护间隙，在配置零序电流电压互跳保护的同时，也配置了零序过压和间隙过流保护，但此套保护与互跳保护回路共用一个跳闸时间继电器及跳闸回路，并通过切换压板选择其中一套，通常将零序过压和间隙过流保护退出备用，实属虚设。 图2 零序保护存在明显的缺点：（1）；有选择性切除故障的概率只有50％。如图1所示，2台主变并列运行，仅1#变中性点接地。当接地故障发生在K1点时，1#主变零序电流电压保护动作第一时限跳开分段开关及2#主变后，K1故障点依然存在，该保护再以第二时限跳本变压器，扩大停电范围。（2）零序电流电压保护时限整定必须和主变其它保护配合，对保护整定配合不利。（3）采用这种接线方式，回路相互交错，比较复杂，互跳试验必须在2台变压器同时停运时才能运行。 2 变压器110KV中性点加装保护间隙 在中性点有效接地系统中，为了限制单相接地短路电流，同时保证系统中零序电流的大小和分布情况尽量不受运行方式变化的影响，以利于保护整定配置等要求，在变电站中仅使并列运行变压器的部分中性点接地运行。上述主变110KV侧中性点均为分级绝缘，故选用氧化锌避雷器作为冲击过电压保护，同时应加装并联棒间隙，在变压器变成带单相接地的中性点不接地系统（中性点接地的变压器已全部断开之后）和开关非全相运行时，变压器中性点将产生工频过电压的保护。为此，棒间隙的冲击放电电压应高于避雷器的冲击放电电压，棒间隙的工频放电电压应低于避雷器的工频放电电压，而且棒间隙在单相接地短路暂态过电压下不应动作，以免影响继电保护正确动作，棒间隙值取110mm。110KV变压器中性点为全绝缘时，一般可以不专设避雷器保护，但宜采用棒间隙保护，间隙值取115mm。棒间隙的材料宜采用镀锌圆钢，直径ф12～ф14mm，端部为半球形，球面应刨光镀锌。棒尾部留有15～20mm螺纹，并应由锁定抵丝，以便调节和固定间隙值。棒间隙安装应与周围的接地体距离电力安装规范要求。 3 变压器零序保护的优化配置 3.1 变压器零序保护配置 为了克服零序互跳的上述缺点，在保留零序电流保护的基础上，我们将零序互跳保护改为间隙保护。间隙保护采用的方法是在变压器中性点加装间隙电流互感器形成间隙过流保护，并与母线VT开口三角零序过电压保护共同组成，并带有0.5秒的时限。 如图1所示，2台主变110KV侧并列运行，为限制短路电流，10KV侧100母联开关断开，1#主变中性点接地。当K2点接地故障时，1#主变中性点零序电流保护第一时限跳110母分开关，I段母线与故障点隔离，1#主变恢复正常运行。110母分开关跳闸后，K2故障点仍存在，由2#主变中性点间隙过流保护或零序过电压保护动作跳本变压器，实现故障隔离。同样，当K1点接地故障时，1#主变中性点零序电流保护第一时限跳开110母联开关，2#主变与故障点隔离，可以继续运行。但K1故障点仍存在，1#主变零序电流保护第二时限继续跳开本变压器，消除故障。当故障主变被切除后，其原带的一段母线的负荷，通过10KV母分备自投，由另一台主变提供电源。可见，采用间隙保护明显的优点是：（1）作为变压器本体的设备保护，无需和其他保护配合，整定简单。（2）动作过程具有选择性，只隔离故障部分，不会扩大停电范围。 对于内桥接线的变电站，如图2所示，在正常运行方式下，若110桥开关作为111和112线路的联络元件，则零序电流保护与间隙保护的动作配合情况与单母线分段接线变电站情况类似。如果110桥开关不作为111和112线路的联络元件，在1条线路带2台主变运行方式下，2台主变只要有1台中性点接地即可，则应当选择靠110KV供电线路侧的变压器中性点接地运行，否则将无法保证零序电流保护短时限动作首先切除的是中性点不接地的变压器。 3.2 对间隙保护动作情况的分析 配置间隙保护的目的，是为了防止非有效接地系统中零序电压升高对变压器绝缘造成的危害。在正常运行方式时，放电间隙无电流流过，所以间隙过流保护动作电流允许整定