110kV 变压器间隙保护的改进对策

110kV主变间隙过压保护动作分析及改进措施作者：马金山吴继雄瞿辉来源：《机电信息》2020年第21期摘要：通過两个案例分析了主变间隙过压保护动作原因，并提出了改进措施，防止因系统故障造成主变间隙过压保护动作，扩大事故范围。

关键词：主变保护;间隙过压;光纤差动0 引言我国110 kV及以上电力系统为中性点有效接地系统，但不是所有的110 kV及以上电压等级的变压器中性点都要直接接地。

考虑到系统短路容量的问题，如全部接地，系统零序阻抗变小，系统发生接地后短路电流较大，因此要考虑部分变压器中性点不接地。

根据《电力变压器运行规程》要求，110 kV及以上不接地的变压器中性点要采取间隙保护措施。

当发生单相接地故障时，变压器所接的电力网失去接地中性点，若间隙电流（电压）达到过压保护定值，经0.3～0.5 s时限动作断开变压器各侧断路器。

2018年6月3日，110 kV麻城变因10 kV侧有小电源系统，主供线路发生单相接地故障，造成#1主变间隙过压保护动作，跳开#1主变三侧开关。

2019年2月11日，110 kV象山变主供线路发生接地及断线故障，造成#2主变高后备间隙过压保护动作，跳开#2主变两侧开关。

从以上两个案例来看，110 kV变电站存在主供线路故障造成主变间隙过压保护动作风险。

本文将对故障案例进行分析，并提出整改措施。

1 间隙过压保护动作分析1.1 110 kV麻城变间隙过压保护动作分析2018年6月3日，110 kV麻城变由麻花线主供，麻花线路（靠花竹变）发生B相接地故障，花竹变距离、零序保护动作后跳开花竹侧开关DL1，如图1所示。

因110 kV麻城变为受电侧，距离、零序保护未动作。

麻城变10 kV母线接有小电源E2，当主供线路跳闸后，能维持麻城变一定时间的电压。

麻城变因DL1跳闸与系统脱网，1T中性点未接地，相当于不接地系统运行。

麻城变DL2、DL3、DL4、DL5未跳闸，麻花线的接地点未隔离，因小电源的原因，非故障相电压升高■倍，二次零序电压上升到300 V左右，达到主变间隙保护动作值，110 kV麻城变#1主变间隙保护动作。

一起变电站间隙保护误动作与改进措施研究本文分析了变压器间隙保护的原理，以某110kV变电站由于末端电网存在储能元件而发生间隙保护误动作为例，提出改进措施。

标签：变压器;间隙保护;误动作0引言由于电网结构设计不合理，部分变电站出线侧存在电容器、电容式电压互感器、电机等储能元件，一旦电源线路上发生单相接地故障，线路电源侧断路器跳闸，在未重合前，孤立出来的末端电网系统中的储能元件将向系统释放能量。

而此时由于进线线路上接地故障的存在，形成了不接地系统发生单相接地故障。

因此主变中性点承受很高的零序电压，导致主变间隙保护动作，跳开主变各侧断路器。

当进线电源侧断路器达到重合闸时间重合成功后，由于主变跳闸仍无法正常供出负荷，严重影响供电可靠性。

为此，要进行深入分析，寻求改进措施，确保电网稳定运行，减少负荷损失。

1变压器中性点接地方式在电网实际运行中，变压器的中性点主要有三种工作方式：第一种是直接接地运行;第二种是不接地运行;第三种是部分接地运行，主要是用于多台变压器并列运行时。

中性点直接接地运行的变压器的后备保护一般为零序电流保护，零序电流则由零序电流互感器取得（安装于中性点的引出线上），另外，还应增设零序功率方向元件。

而中性点不接地运行的变压器，一般在中性点处需要加放电间隙，同时增设零序电压和零序电流作为放电间隙的后备保护。

（1）中性点直接接地运行在电力系统中，诸多的变压器采用中性点直接接地运行的方式，该方式运行下应装设零序电流保护作为变压器接地后备保护。

零序电流通常取自变压器中性点引出线上的零序电流互感器。

通常，配置两段式零序过电流保护，配置保护时以减少切除故障后的影响范围为原则，这两段零序电流保护各带两级时限，根据较短的时限来断开分段断路器或母线联络断路器，以缩小故障影响范围;根据较长的时限有选择性的动作于断开变压器各侧断路器。

（2）中性点部分接地或不接地运行相关技术规程规定，110kV及以上系统采用中性点直接接地的运行方式。

220kV与110kV变压器中性点接地方式安排与间隙保护配置及整定实施细则一、变压器中性点接地方式安排原则1、110kV～220kV电网变压器中性点接地运行方式安排应满足变压器中性点绝缘承受要求，并尽量保持变电站的零序阻抗基本不变且系统任何短路点的零序综合阻抗不大于正序综合阻抗的三倍。

2、由于变压器结构原理要求必须接地的（如自耦变及电厂的厂用变等）中性点必须接地。

3、220kV变电站应至少有一台变压器中性点直接接地运行。

4、220kV变压器高、中压侧、110kV变压器高压侧中性点，均应装设独立的间隙零序过电压保护和间隙零序过电流保护。

间隙零序过电压、间隙零序过电流保护在中性点接地时停用，在中性点不接地时投入。

中性点绝缘等级为44kV和35kV的变压器，未加装间隙保护的，应接地运行。

5、110kV主变中低压侧无电源的变压器一般不接地。

中低压侧有电源时，变压器至少考虑一台中性点接地。

6、一个变电站有多台变压器，且只考虑一个接地点时，应优先考虑带负荷调压变压器接地。

7、有接地点的厂、站因方式需要分裂成两部分运行时，两部分都要保持接地点。

8、某些发电机、变压器直接连接的电厂，发电机如有全停的可能，在全停时，变压器中性点应有倒挂接地的措施。

9、当接地系统的变压器任一侧的高压开关断开，而变压器仍带电时，断开侧的变压器中性点必须接地，并投入零序过流保护，但是该接地点不列入系统接地点之内。

10、220kV及以上发电厂（不含总调调管）、变电站的变压器中性点接地运行方式由省调安排，未安排的，原则上不要求接地；各地调管辖的110kV变电站中性点接地运行方式由地调安排。

二、变压器中性点间隙零序过流、零序过电压保护配置及整定要求1、间隙零序电压、零序电流各按两时限配置，可分别设置投退；2、间隙零序过电压应取PT开口三角电压，间隙零序电流应取中性点间隙专用CT；3、间隙保护动作逻辑：变压器间隙零序过电压元件单独经时间元件出口；变压器间隙零序过流和零序过电压元件组成“或门”逻辑，经另一时间元件出口；4、变压器间隙零序过电压保护整定要求：1）变压器间隙零序过电压保护动作跳变压器时间应满足变压器中性点绝缘承受能力要求。

第47卷第5期化工自动化及仪表413110kV 变压器中性点间隙保护的配置与整定杨帛润邵梦宇（中国石油大庆炼化公司电仪运行中心电气三车间）摘要计算分析某炼化变11034主变压器中性点不接地时的过电压,根据国家电网公司和电力规程对变压器中性点保护的规定，拆除原有中性点仅为避雷器的保护形式，提出采用间隙保护与避雷器相互并联的中性点保护方式,并确定了间隙距离。

通过继电保护定值的整定，保障了变压器在系统发生单相接地、非全相分合闸或雷电冲击时,均能安全稳定运行。

关键词变压器中性点单相接地非全相操作过电压间隙保护并联避雷器间隙距离继电保护定值整定中图分类号 TQ0&3+.1文献标识码 B 文章编号 1000-3932 （2020 ）05-0413-04某炼化变11034的1#、2#、4#主变压器为分级 绝缘，中性点采用接地刀闸并联避雷器的保护方式，这种方式仅能对雷电冲击产生的高电压进行保护,对于电力系统中单相接地、非全相操 作过电压等造成的中性点过电压起不到保护作用⑴。

当中性点电压升高至一定程度时,将严重 威胁中性点绝缘的安全，无法实现保护变压器的目的。

《国家电网公司十八项电网反事故措施》规 定：为防止有效接地系统中出现孤立不接地系统，并产生较高工频过电压的异常工况，110〜22034不接地变压器中性点过电压保护应采用间 隙保护方式。

对于11034变压器，当中性点绝缘的 冲击耐受电压小于18534时，还应在间隙旁并联金属氧化物避雷器。

DL/T 620—1997《交流电气装置的过电压保 护和绝缘配合》规定：应避免在11034及22034有效接地系统中偶然形成局部不接地，并产生较高的工频过电压。

对可能形成这种局部系统%低压侧有电源的11034及22034变压器不接地的中性点应装设间隙。

因此，为了保护变压器中性点绝缘不被过电压击穿，应选择合适的间隙保护并联避雷器的保护方式。

1变压器中性点间隙保护的配置变压器中性点间隙保护结构原理如图1所示，放电间隙%避雷器和接地隔离开关并联配置。

110kV某变电站是110kV电网核心变电站机构之一，其主要职责即为乡镇企业单位供电和百姓群体供电，内在正常负荷12MVA 装配备1台数量的110kV主变压器设备，最终联络站点电压均为220kV。

110kV侧选取内桥接线模式为主要操作手段，以桥背投模式为主，分位处位置为分段101断路器设备，需要注意的是，此时35KV线路回数量为2，10kV线路回数量为5，在中低压侧位置处并无并网线路状况存在。

1故障情况要点分析某变电站110kV线路万赞I线发生V相接地短路不良状况，基础性故障距离为9km，I线距离I段保护行为，52ms之后171断路器设备实施跳开态势，此时相关线路被切除，1801ms之后重合闸动作，此时故障被定性为基本排除。

110kV变电站故障发生瞬间，后备保护结构系统正常运行，551ms间隙保护1出口，间隔1ms之后则顺利进行2出口保护，此时主变压器设备三侧对应电路前设备均被断开，失电状态开始波及开来，具体负荷损失量度为12mva，分支变电站220V1号主变压器设备110kV侧中性点和2号主变压器设备110kV侧中性点均接地。

2故障成因及排查要点分析因为此变电站2号主变压器设备定值已被原定，对应主变压器设备保护模式以PST-1202C为主，高压侧位置间隙零序过流投入机制和对应过压保护投入机制均保持正常平稳运行态势，间隙过流定值详细量度为4A，需要注意的是，正规间隙过压定值应为150V，通过间隙零序过流0.5s以及零序过压0.5s后，主变压器设备三种位置断路器设备均显示跳开，此时桥内容也被涵盖其中。

应该了解到，外接口位置处的三角电压内容即为间隙过压核心点。

故障出现后阶段内，52ms线路切除操作正常，三项电流消失殆尽，UV此时实际显示为0V，但是UU和UW却不是0V，但后二者基本保持规则波形运动，当此次故障出现后551ms阶段，间隙保护1出口，1ms后间隙保护2出口，常规保护动作跳开原有主变压器设备本体三侧开关，整个电站显示为失电。

110kV线路保护定值整定策略改进方案摘要：针对实际中110kV线路保护动作情况进行录波图、故障模拟、重合闸情况分析，根据分析结果对原有保护策略进行调整，对有相似情况的保护定值整定有参考价值。

关键词：接地距离保护；重合闸方式；中性点间隙击穿0引言目前阶段，110kV线路保护的主要后备保护为距离保护，距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离或阻抗，并根据距离远近而确定动作时间的一种保护装置，分为相间距离保护和接地距离保护，距离保护的主要元件为阻抗继电器，阻抗继电器可根据其端子上所加的电压和电流测量保护安装处至短路点间的阻抗值，该阻抗称为阻抗继电器的测量阻抗，当短路点至安装处距离近时，其测量阻抗小，动作时间短，当短路点至保护安装处距离远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，保证距离保护有选择性地切除故障线路。

1110kV线路保护动作过程2018年6月4日，雷雨天气下，110kV C站由110kV AC线供电运行，C站主变中性点不接地，如图1所示。

当110kV AC线路在C站近端发生两相接地故障时，220kV A站开关1保护接地距离II段动作跳闸，重合闸成功，110kV C站开关2保护接地距离I段保护动作跳闸，重合闸不成功，110kV备自投动作将C站转由BC线供电，如图2所示。

图1图22保护动作情况分析根据C站开关2保护录波图分析，如图3所示，保护装置测量阻抗二次值为Za=0.431Ω，Zb=0.400Ω，Zc=4.757Ω，保护装置距离I段定值二次值为1.7Ω，保护为正确动作。

Ia=Ib=Ic约为400A，3I波形图约为1280A。

图33故障模拟分析在故障前电网运行方式下，模拟110kV C站AC线开关2近端、距离C站约1.2公里处a、b相接地故障时，C站AC线开关2无故障电流通过，保护不应动作，且C站母线非故障相c相电压为73.9kV，比正常电压63.5kV高。

在故障前电网运行方式下，合上110kV C站主变中性点时，C站主变中性点接地运行，模拟C站AC线开关2近端、距离C站约1.2公里处a、b相接地故障时，C站AC线开关2三相电流约等于400A，零序电流约1300A，且C站母线非故障相c相电压为57.8kV，比正常电压63.5kV低，开关2跳开后，非故障相电压升高至73.9kV，与波形图一致，如图4所示。

例析间隙保护动作事故成因及对策对于中性点装设接地刀闸和放电间隙的变压器，根据电网运行方式，变压器中性点可直接通过接地刀闸接地运行，也可经间隙接地运行，即通常所说的不接地运行。

在中性点不接地运行时，配置间隙零序过流、零序过压保护作为接地故障的后备保护。

近年来电力系统发生了多起主变中性点放电间隙保护误动事件，不仅造成了主变停运，也给电网安全稳定运行和可靠供电造成了严重影响。

因此，应充分考虑系统中各种因素对间隙保护的影响，使其发挥正常的功能和作用。

1 事故经过与分析由图1可知，事故前运行方式为110kV线路单供变电站110kV 1M、2M母线，本站相当于终端负荷站，#1、#2主变中性点均不接地运行。

#1主变供35kV 1M、10kV 1M母线及其相关10kV线路运行；#2主变供35kV 2M母线、10kV 2M母线及相关10kV线路运行；10kV母联开关在分位位置，分段备自投投入。

图1 变电站一次接线图图2 变电站二次电压录波图事故发生时，110kV线路发生C相接地故障，线路对侧开关保护距离I段、零序过流I段保护动作跳闸，对侧开关检线路无压重合成功。

本侧开关未跳开。

故障同时，本站#1主变零序过压保护动作，#1主变三侧开关跳闸，零序电压二次值为230V；#2主变零序过压保护动作，#2主变三侧开关跳闸，零序电压二次值为260V（主变保护中性点零序过压保护定值为180V）。

由本站出线开关及主变保护动作报告及录波图可知，对侧开关跳闸后，本站侧开关仍有明显短路电流流向故障点，其中，#1、#2主变10kV侧均有提供短路电流；#1、#2主变同跳后，10kV 1M、2M母线电压未即时消失，其中10kV 2M母线电压支撑了6275ms 后才完全消失。

综上分析，初步判定本次#1、#2主变跳闸原因为：110kV线发生C相故障，对侧开关保护正确动作切开开关后，由于本侧#1、#2主变不接地运行，同时相当数量小电源的存在，导致两台主变中性点零序电压升高，#1、#2主变中性点零序过压保护动作后切除主变三侧开关。

探讨新形势下110kV及以上电压等级主变压器保护调试改进随着电网的不断发展和改造，110kV及以上电压等级主变压器保护调试也需要不断进行改进。

在新形势下，电力系统对主变压器保护的要求越来越高，因此需要针对新形势进行调整和改进。

本文将探讨新形势下110kV及以上电压等级主变压器保护调试改进的相关内容。

随着电力系统的不断扩大和电网的不断升级，110kV及以上电压等级主变压器在电网中的重要性日益凸显。

主变压器是电网中的重要设备，其正常运行对于电力系统的稳定运行至关重要。

主变压器的保护调试工作也变得越来越重要。

随着电力系统的发展，主变压器保护调试需要加强对电力系统的瞬时变化的监测和处理能力。

电力系统中存在各种突发的故障和异常情况，主变压器在这些情况下的保护需要能够及时、准确地做出反应，以保护主变压器的安全运行。

主变压器保护调试需要加强对电力系统的实时监测和分析能力，以便及时发现并处理电力系统中的故障和异常情况。

随着电力系统的不断扩展，主变压器保护需要更加注重对电力系统的动态响应能力。

在电力系统中，主变压器承担着电网中重要的功率传输和能量转换功能，其保护调试需要能够适应电力系统中的各种工作状态和负载变化。

主变压器保护调试需要更加注重对电力系统的动态响应能力，以适应电力系统中的各种工作状态和负载变化。

随着电力系统的智能化和自动化程度的提高，主变压器保护调试也需要更加注重对电力系统的智能化和自动化应用能力。

在现代电力系统中，智能化和自动化技术已经得到了广泛的应用，主变压器保护调试需要能够更加灵活地应用这些技术，以提高主变压器保护的精度和可靠性。

针对新形势下110kV及以上电压等级主变压器保护调试需要进行改进的情况，我们可以从以下几个方面进行调整和改进。

加强对电力系统的瞬时变化的监测和处理能力；注重对电力系统的动态响应能力；提高对电力系统的智能化和自动化应用能力。

通过对这些方面进行改进和调整，可以提高主变压器保护的精度和可靠性，从而更好地适应新形势下的电力系统发展需求。

2012年7月内蒙古科技与经济July 2012　第14期总第264期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .14T o tal N o .264110kV 变压器间隙零序保护动作分析及措施杨　福,黄建英(包头供电局,内蒙古包头　014030) 摘　要:介绍了变压器中性点间隙零序保护的动作原理,用实例分析了间隙零序保护动作的全过程,并针对现场实际,提出了提高变压器间隙零序保护可靠动作的措施。

关键词:变压器;间隙保护 中图分类号:T M 403.5 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)14—0066—01 为了避免系统发生接地故障时,中性点不接地的变压器由于某种原因中性点电压升高造成中性点绝缘损坏,在变压器中性点安装一个放电间隙,放电间隙的另一端接地。

当中性点电压升高至一定值时,放电间隙击穿接地,保护了变压器中性点的绝缘安全。

笔者用实例对间隙零序保护动作原理及原因进行了分析,并提出了提高间隙零序保护动作可靠性措施。

1　故障时的运行方式召庙变1、2号主变运行,210、110中性点隔离开关合,220、120中性点隔离开关断;220kV I 、II 母经母联212断路器并列运行;110kV I 、II 母经母联112断路器并列运行,101、151、153、155断路器、119电压互感器在I 母运行,102、152、156断路器、129电压互感器在II 母运行。

北重变召北线111断路器带110kV I 母、181电压互感器、1号主变运行,951断路器带10kV I 母981电压互感器、961站用变及5路10kV 出线运行。

电气一次设备联络如图1所示。

图1　电气一次设备联络2　事故经过2010-7-25T 10:21内蒙古包头供电局220kV 召庙变151召北线线路发生故障,保护动作报告显示为A 相永久性接地故障,召庙变151保护零序I 段、距离I 段保护动作,重合闸动作,重合到故障点后,151保护装置距离加速、零序I 段、距离I 段保护动作跳开151断路器;同时110kV 北重变1号主变高压侧间隙零序保护动作,跳开111、951断路器,北重变全站失电。