詳解變壓器的中性點保護

有的變壓器中性點直接接地，有的變壓器中性點經(jīng)間隙接地，變壓器中性點的保護主要是反映接地故障。

情況1：當系統(tǒng)發(fā)生接地故障，中性點接地的變壓器應裝設零序電流保護，可由兩段組成，每段各帶兩個時限，短時限動作于斷開母聯(lián)或分段斷路器，縮小故障影響范圍，長時限動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。

情況2：當系統(tǒng)發(fā)生接地故障，中性點接地的變壓器跳開后，電網(wǎng)零序電壓升高或諧振過電壓等都會危及中性點不接地的變壓器中性點絕緣。因此，中性點不接地的變壓器應裝設零序電壓保護或間隙零序電流保護。

（一）分級絕緣變壓器

大型變壓器是電力生產(chǎn)的核心設備，由于其成本較高，故在110 kV及以上的中性點直接接地的電網(wǎng)中，多采用分級絕緣的變壓器。

在實際運行中，部分變壓器的中性點是直接接地的。但還有部分變壓器的中性點不接地運行。所謂分級絕緣，就是變壓器的線圈靠近中性點部分的主絕緣，其絕緣水平比線圈端部的絕緣水平低。

分級絕緣變壓器運行中應注意的問題：

1、分級絕緣變壓器中性點一定要加裝避雷器和防止過電壓間隙；

2、如果條件允許，運行方式允許，分級絕緣變壓器一定要中性點接地運行；

3、分級絕緣變壓器中性點如果不接地運行，中性點過電壓保護一定要可靠投入。

（二）變壓器中性點配置關鍵原則

1、在雙母線運行時，應考慮當母聯(lián)開關跳閘后，保證被分開的兩個系統(tǒng)至少應有一臺變壓器中性點接地；

2、變壓器中、低壓側(cè)有電源時，則變壓器中性點必須直接接地，以防止高壓側(cè)斷路器跳閘，變壓器成為中性點絕緣系統(tǒng)；

3、發(fā)電機—變壓器—線路組的主變壓器中性點應保持接地運行。

（三）變壓器中性點過電壓的三種形式

1、大氣過電壓

2、單相接地故障引起的過電壓

3、斷路器非全相分合閘引起的過電壓（主要表現(xiàn)為電網(wǎng)中斷路器的非同期重合閘、非全相動作、導線斷線等）

（四）變壓器中性點間隙保護的三種方式

可采用間隙、避雷器及避雷器聯(lián)合放電間隙3種方式。

變壓器多采用避雷器聯(lián)合放電間隙的保護方式。

放電間隙采用棒—棒間隙，避雷器多配置為氧化鋅避雷器。

避雷器并聯(lián)間隙的保護分工是工頻、操作過電壓由間隙承擔，雷電、暫態(tài)過電壓由避雷器承擔，同時，又用間隙來限制避雷器上可能出現(xiàn)的過高幅值的工頻過電壓和過高的殘壓。這種方式既對變壓器中性點進行保護，又起到互為保護的作用。

（五）變壓器中性點間隙過流保護

為防止過電壓損壞變壓器中性點絕緣，對主變壓器中性點目前普遍采取裝設放電間隙的措施，并利用中性點套管電流互感器或在放電間隙回路裝設獨立的電流互感器，構(gòu)成變壓器中性點放電間隙零序過電流保護（簡稱“間隙過流”保護）

變壓器中性點間隙保護原理如下圖所示。

變壓器高壓側(cè)中性點放電間隙保護何時投入，何時退出，為什么？

應在中性點接地刀閘合上前退出，在中性點接地刀閘拉開后投入。（即放電間隙保護與中性點不能同時在投入狀態(tài)）

因為：放電間隙保護是由零序電壓和零序電流并聯(lián)組成，且電流定值比較靈敏，時間較短，沒有與其他保護配合的關系。在直接接地狀態(tài)時，如遇到外部故障，在中性點CT中就有零序電流流過，將造成間隙過流保護誤動。

在經(jīng)間隙接地狀態(tài)時，在發(fā)生接地故障時，在其他接地變跳開后，中性點零序電壓將升高，使間隙零序電壓保護動作。間隙擊穿后，零序電流動作，保護不接地變壓器的安全。

變壓器中性點間隙過流保護的三種接線方式：

（1）共用電流互感器接線圖

2個電流繼電器動作值不同，且2種接地電流的性質(zhì)不同。零序過流主要是工頻量。

間隙過流具有間隙、分段發(fā)展的性質(zhì)，間歇時間和電流幅值均為隨機性，且含有大量諧波分量

（2）電流互感器相互獨立接線圖

將2套保護的電流互感器相互獨立，即交流回路分開，分別接在各自的正確位置處。此方案較為合理，但費用高。

（3）綜合接線示意圖

變壓器出廠時裝設了主變壓器中性點CT，為降低費用，零序過流采用主變壓器自帶中性點CT，間隙過流采用單獨CT的綜合接線。

（六）變壓器零序電壓保護

中性點放電間隙是一種較為粗糙的設備，因其放電電壓受氣象條件、調(diào)整精度以及連續(xù)放電次數(shù)的影響可能出現(xiàn)該動作而不能動作的情況。為此，還應裝設零序電壓保護，作為放電間隙拒動時的后備保護。

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