110kV和220kV变压器中性点过电压保护方式的选择

大唐河南发电有限公司设备管理知识试题库（36、《中国大唐集团公司防止电力生产事故的二十五项重点要求》（2016版）第14部分防止接地网和过电压事故）（2018年3月）一、填空题1、对于新建电厂及户外升压站，在中性或酸性土壤地区，接地装置选用热镀锌钢为宜。

2、接地装置接地体的截面面积不小于连接至该接地装置接地引下线截面面积的 75% 。

3、变压器中性点应有两根与接地网主网格的不同边连接的接地引下线，并且每根接地引下线均应符合热稳定校核的要求。

4、重要设备及设备架构等宜有两根与主接地网不同干线连接的接地引下线，并且每根接地引下线均应符合热稳定校核的要求。

5、接地装置引下线的导通检测工作应使用试验电流大于5A的试验仪器每 3年进行一次。

6、接地装置引下线的导通检测工作应使用试验电流大于 5A 的试验仪器每3年进行一次。

7、应根据历次接地引下线的导通检测结果进行分析比较，以决定是否需要进行开挖检查、处理。

8、输油区及油罐区必须有避雷装置和接地装置。

9、油罐接地线和电气设备接地线应分别设置。

10、输油管应有明显的接地点。

11、管道法兰应用金属导体跨接牢固。

12、防静电接地每处接地电阻值不应超过 30Ω，露天敷设的管道每隔20~25m应设防感应接地，每处接地电阻不超过10Ω。

13、220kV及以上线路一般应全线架设双地线，110kV线路应全线架设地线。

14、线路杆塔地线宜同期加装接地引下线，并与变电站内地网可靠连接。

15、切合110kV及以上有效接地系统中性点不接地的空载变压器时，应先将该变压器中性点临时接地。

16、110～220kV不接地变压器的中性点过电压保护应采用棒间隙保护方式。

17、对于低压侧有空载运行或者带短母线运行可能的变压器，宜在变压器低压侧装设避雷器进行保护。

18、10kV及以下用户电压互感器一次中性点应不直接接地。

19、当单相接地故障电容电流超过《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）规定时，应及时装设消弧线圈。

2016年第8期总第185期江西电力·2016JIANGXI ELECTRIC POWER0引言当电力系统正常运行时，因为三相对称，变压器中性点电位为零。

但是，当高压输电线路发生非全相运行情况时，变压器中性点会产生过电压，如果线路参数和变压器励磁电感匹配时，将会造成铁磁谐振，此时变压器中性点过电压将更高[1，2]。

目前国内外的文献对非全相运行时变压器中性点过电压分析的较少，本文运用图解法详细论述了非全相运行时变压器中性点过电压的产生机理，给出了变压器中性点的理论计算公式以及各种运行情况下变压器中性点过电压值。

利用电磁暂态分析程序ATP 对某110kV 系统进行建模仿真，计算了非全相运行时变压器中性点过电压，仿真结果和理论分析值完全一致，证明了文章所提理论的正确性。

当把变压器切除，线路于是变成了空载线路。

本文运用图解法和解析法对空载线路非全相运行时开断相上的电压进行了详细的分析，两种方法所得分析结果完全一致，证明了本文所提理论的正确性。

1非全相拉合闸（包括断线）引起的过电压系统在非全相运行时，比如采用单相重合闸或熔断器的线路，在单相操作或非全相熔断时，或者采用同期性能不良的断路器在切合线路时，中性点会出现异常的过电压，此时若有铁磁谐振，中性点过电压会十分严重[3，4]。

1.1输电线路的正序电容和零序电容为方便论述，下面以空载线路为例，如图1所示。

作者简介：李博江（1988-），男，工学博士，研究方向为电力系统过电压保护，高压绝缘放电，气水两相流体放电。

摘要：为了限制短路电流和满足继电保护整定的需要，在110kV，220kV 系统中，只有部分变压器中性点接地运行。

当输电线路非全相运行时，不接地变压器中性点会产生过电压。

本文详细论述了在非全相运行时变压器中性点过电压的产生机理，通过理论推导得到了变压器中性点过电压值的理论计算公式，理论分析表明：当一相断开，单端供电且电源中性点不接地时，空载变压器中性点电位将达到0.5倍的相电压；当两相断开，单端供电且电源中性点不接地时，空载变压器中性点电位将达到相电压。

220kV变电站主变中性点接地方式的选择摘要：变电器的中性点接地方式对供电的可靠与安全性有重要影响。

对电网主变中性点接地方式的选择方法进行介绍，在选择电网中主变中性点接地运行方式时，应做到既不使接地点数目过多，也不能使接地点太少来提高网络运行的可靠、安全性。

关键词：变压站中性点接地方式中图分类号：tm862 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）001-051-021引言随着电力工业的发展和超高压输电线路的建设以及城市电网改造的大规模进行，面临着如何选择变压器中性点接地的安全问题。

电网中性点接地是一个综合的，系统的问题，既涉及到电网的安全可靠性，也涉及电网的经济性，中性点接地方式之家影响到系统电压水平，继电保护方式，系统的可靠运行。

如何正确选择接地方式，关系到系统运行的可靠性和设备的安全性。

因此，对变压器中性点的接地方式进行探讨。

2变压器中性点接地方式中性点直接接地方式又称大接地电流系统，其优点是一相接地时其它两相电压不升高，不存在间歇电弧造成的过电压危险。

因此，可选择额定电压低的避雷器作为系统大气过电压的保护，可降低系统的绝缘水平。

ll0kv及以上电网普遍采用直接接地方式，这样可以降低超高压电网的造价。

此种系统一相接地时形成单相短路，其短路电流很大，可使保护继电器迅速准确地动作，提高保护的可靠性。

但由于短路电流很大，需要选择容量较大的开关及电气设备，并有造成系统不稳定和对通讯线路强烈干扰等缺点。

地面低压供电系统，为了获得动力与照明两种不同电压等级和电气设备外壳带电保护接零的需要，采用380/220v三相四线制供电，其供电变压器也采用直接接地工作方式。

在大接地电流系统中，电网中不同地点的零序电压和零序电流得变化很大程度受中性点接地变压器的台数、容量及其分布情况的影响。

因此，变压器的中性点是否接地，应根据不同运行方式下电网发生接地短路时，不接地变压器中性点的电压值及绝缘水平、断路器容量（在单相接地短路情况下，当对短路点的零序综合阻抗小于正序综合阻抗时，故障相中的零序电流将大于三相短路电流）、零序电流对通信的干扰以及零序电流变化对零序保护工作的影响等因素来考虑。

110～220kV变压器中性点保护间隙距离计算选择摘要：根据过电压及绝缘配合要求，总结110～220kV变压器中性点保护间隙的整定计算原则，根据目前电力系统实际情况，计算110～220kV变压器中性点保护间隙可调范围值，并提出保护间隙可调范围通用设计值，以供设计单位及中性点设备厂家参考。

关键词：变压器中心点保护间隙；棒间隙距离；过电压及绝缘配合中图分类号：0 引言电力系统中110～220kV变压器中性点可采用直接接地方式，部分变压器中性点根据运行要求也可采用不接地方式。

为防止在有效接地系统中偶然出现局部不接地系统，并产生较高工频过电压损害变压器中性点绝缘，110～220kV不接地变压器的中性点应采用水平布置的棒间隙保护，当因接地故障形成局部不接地系统时，该间隙应动作。

当系统以有效接地系统方式运行发生单相接地故障时，该间隙不应动作。

该间隙距离还应兼顾雷电过电压下保护变压器中性点标准分级绝缘的要求。

保护间隙虽有限制过电压的能力，但其熄弧能力差，实际工程中常采用在保护间隙旁边并联金属氧化物避雷器，避雷器作为雷电冲击过电压主保护，保护间隙为后备保护。

另外，保护间隙的工频击穿电压还应与避雷器持续运行电压配合，以免避雷器长时间运行在中性点工频过电压下而被损坏。

1 变压器中性点过电压110～220kV变压器中性点采用经隔离开关接地，并配置与隔离开关并联的中性点避雷器及放电间隙，其典型电气接线示意见图1。

当中性点隔离开关处于合闸位置时，变压器中性点为直接接地；当中性点隔离开关处于分闸位置时，变压器中性点为经棒间隙接地。

图1 110～220kV变压器中性点成套装置接线示意图（1）侵入雷电波过电压。

当雷击线路时，雷电冲击波侵入变压器，在三相同时进波时，变压器不接地的中性点类似于开路情况，在中性点产生的雷电过电压最严重情况可达波幅值的2倍。

此过电压会对分级绝缘的变压器中性点造成危害。

此情况下，宜优先装设无间隙金属氧化物避雷器MOA作为主保护，间隙可作为后备保护。

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。

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 k V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DL／T620—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：a）对110 kV和220 k V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110 kV和220 k V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。

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Ucp（1±σ）和U50％（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根据GB 311.7-1998《高压输变电设备的绝缘配合使用导则》，对3～220 k V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。

取中性点绝缘老化累计安全系数为0．85，参考GB311．1—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。

间隙保护国家有关规定根据国家电力公司制定的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》〔国电发［2000］589号〕和有关网局《110-220KV变压器中性点过电压保护方式规定》，现摘录如下：1、当220KV变电站有两台及以上主变运行时，应将其中一台主变高压绕组中性点直接接地。

2、110KV、220KV变压器不接地的中性点应装设间隙或采用避雷器与间隙并联保护方式。

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、发生单向接地故障时，间隙不应动作；避雷器应能承受单向接地时中性点的稳态电压升高。

间隙的标准雷电波放电电压和避雷器雷电冲击残压应低于变压器中性点雷电冲击耐受水平。

3、220KV变压器〔自耦变除外〕的220KV绕组中性点为110KV绝缘水平〔LI400AC200〕，110KV绕组中性点为60KV绝缘水平〔LI325AC140〕，均应采用钢棒间隙与避雷器并联保护方式。

220KV绕组中性点宜选用Y1.5W-144/320型氧化锌，间隙距离宜选用300mm; 110KV绕组中性点宜选用Y1.5W-60/144型氧化锌，间隙距离宜选用140mm。

4、110KV变压器中性点采用以下保护方式110KV绕组中性点为60KV绝缘水平(LI325AC140),宜选用Y1.5W-60/144型氧化锌避雷器与140mm距离的间隙相并联。

110KV绕组中性点为44KV绝缘水平(LI250AC95),宜选用Y1.5W-60/144型氧化锌避雷器与120mm距离的间隙相并联。

110KV绕组中性点为35KV绝缘水平(LI185AC85),可以采用单独间隙保护，间隙距离宜选用115mm。

有关各方可以根据当地海拔高度和空气湿度放电间隙距离作适当调整。

5、棒间隙采用φ16mm镀锌圆钢，端部形状接近半圆无棱角〔不允许焊接铜球〕，尾端应有螺纹以便调节，间隙应水平布置以防止雨水短接。

避雷器应加装放电记数器，以便于巡视人员监视。

QB/YW云南电网公司发布目 次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 内容与方法 (1)4.1主变压器中性点接地方式要求 (1)4.2主变压器中性点过电压保护（一次部分）配置和使用要求 (1)4.3主变压器中性点过电压保护（二次部分）配置和与主变压器中性点过电压保护（一次部分）配合使用要求 (2)4.4其他相关问题及要求 (3)5 检查与考核 (3)6 附录 (3)附录A（规范性附录）中性点间隙安装方式的指导意见 (3)前 言本标准是根据国家和电力行业相关标准，并在原云南电网公司《220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见（试行）》（云电生〔2005〕98号）的基础上修订而成。

本标准发布实施后，原公司的《220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见（试行）》（云电生〔2005〕98号）予以废止。

本标准由云南电网公司生产技术部提出并归口。

本标准起草部门：云南电网公司生产技术部。

本标准主要起草人：龚闯、沈龙、姜虹云。

本标准主要审核人：赵建宁、薛武、周海、魏杰。

本标准由廖泽龙批准。

本标准由云南电网公司生产技术部负责解释。

220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见1 范围为了规范云南电网220kV和110kV主变压器中性点过电压保护的配置与使用，特制定本标准。

本标准适用于云南电网220kV和110kV主变压器中性点过电压保护的配置与使用的管理。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而构成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

2.1 220-500kV电网继电保护装置运行整定规程（DL/T 559-94）2.2 3-110kV电网继电保护装置运行整定规程（DL/T 584-95）3 术语和定义无4 内容与方法4.1 主变压器中性点接地方式要求4.1.1 自耦变压器中性点必须直接接地运行。

220kV变压器中性点过电压及保护分析摘要：目前，对于我国110kV 以及220kV 等级变压器，一般会使用部分中性点接地的方式进行设备运行。

在变压器的实际运行过程中，由于受到某些因素的影响，很容易导致变压器的中性点一直保持过电压状态，而这一问题会导致变压器中性点的绝缘性能不断降低，因此，必须加强对于变压器中性点的过电压保护和分析。

本文分析变压器在雷电过电压下的绕组仿真模型，并通过对变压器中性点受到线路上的入侵雷电波作用时的实际过电压情况进行仿真，阐述了110kV和220kV变压器中性点过电压及保护。

关键词：变压器；过电压；保护目前，我国电力系统通常会使用避雷器并联棒间隙的方式对系统变压器中的中性点绝缘进行保护，其运行原理为：当雷电波施加在变压器时，变压器中性点会产生动作以保证中性点绝点不会受到损坏：而在系统产生单项接地故障时，中性点的棒间隙则会产生动作使变压器中性点不会受到电压损坏。

但是对于这种方式来说，在运行过程中并没有对变压器的过电压情况进行充分考虑，并因此可能使中性点在保护配合方面存在一定的缺陷，在实际使用中经常会出现由于配合不良而发生系统故障。

其中，单相接地故障是经常出现的一类故障．变压器中性点棒间隙发生动作，会使变压器出现误切除的情况，并因此出现变压器甩负荷的问题。

为此，需要对过电压情况进行研究与分析。

一、变压器中性点的过电压过压保护即为当被保护线路的电源电压高于一定数值时，保护器切断该线路；当电源电压恢复到正常范围时，保护器自动接通。

变压器运行时，如果电压超过他的最大允许工作电压，称为变压器的过电压。

过电压往往对变压器的绝缘有很大的危害，甚至使绝缘击穿。

1、雷电过电压。

变压器中性点上出现的最大雷电过电压主要取决于变压器入口处的避雷器残压和变压器的特性，一般其过电压值可按下式计算：式中：ｎ为侵入雷电波的相数；γ 为变压器振荡衰减系数，纠结式绕组取0.5，连续式绕组取0.8；Ｕｂ为变压器入口处避雷器上的残压。