运行中变压器中性点可能承受的各种过电压水平

10kV配电变压器中性点带电的危害探究

发布时间：2022-09-18T06:59:02.007Z 来源：《科技新时代》2022年4期第2月 作者： 徐小红

[导读] 社会经济的高速发展，带动了供电企业持续进步与发展。在此背景下，人们随之提高电能需

徐小红

杭州钱江电力建设有限公司 浙江省杭州市 311200，

摘要：社会经济的高速发展，带动了供电企业持续进步与发展。在此背景下，人们随之提高电能需求，为了有效满足社会大众的用电需求，供电企业有必要对各地方配网进行改进和优化。其中在整个配电网中发挥重要作用和价值的是10kV配电变压器中心点，它能为安全

可靠的中性点接地方式提供保证。基于此，本文通过分析10kV配电变压器中性点带电危害及原因，提出相应对策，希望给有关机构提供参

考。

关键词：10kV；配电变压器；中性点带电；危害 引言：10kV配电变压器中性点对配电网的正常运行至关重要，它不仅直接影响配电网继电保护动作，对其可靠性产生影响，还会在不同程

度危害配电网电压质量与运行安全。由此看来，对10kV配电变压器中性点带电危害及其原因的分析具有重要性和必要性。只有这样，才能

为正常运行的配电网提供保障。

一、10kV配电变压器中性点带电危害

（一）人身及动物触电危害

用电安全在人们日常生活中至关重要，如果有故障出现在处于运行状态的10kV配电变压器中性点接地电阻中，就会增大漏电风险，导致危及人类性命的安全事故发生。这时若过往行人或动物经过、碰触存在隐患的设备，就会发生被电击情况，甚至直接造成动物和人的死

亡[1]。

（二）变压器避雷针爆炸危害

对于10kV配电变压器系统而言，在具体运转过程中，若变压器中性点没有接地，大大提高单向接地故障发生概率。究其原因，主要是改变了变压器中性点相位位置，从而导致相对应的变压器参数发生变化。由此看来，若将避雷针装置安装在上述位置，不断变化的相位就

会引发爆炸等安全事故。

（三）变压器中性点直接接地危害

名词解释

复合：带正、负电荷的质点相遇，发生电荷的传递、中和而还原成中性质点的过程，称为复合。

击穿：当气体中的电场强度达到一定数值后，气体中电流剧增，在气体间隙中形成一条导电性很强的通道，气体失去了绝缘能力，气体这种由绝缘状态变为良导电状态的过程，称为击穿。

伏秒特性曲线：工程上用气隙上出现的电压最大值与放电时间的关系来表征气隙在冲击电压下的击穿特性，称为气隙的伏秒特性。保护设备的伏秒特性全面低于被保护设备的伏秒特性才能可靠保护，越平坦越好。

50%击穿电压：是指在该电压下进行多次试验，气隙击穿概率为50%。

沿面放电：如输电线路的针式或悬式绝缘子、隔离开光的支柱绝缘子、变压器套管等，当导线电位超过一定限制时，常在固体介质和空气的分界面上出现沿着固体介质表面的气体放电现象称为沿面放电。

耐压试验：模拟设备在运行过程中实际可能碰到的危险的过电压状况，对绝缘加上与之等价的高电压来进行试验，从而考核绝缘的耐电强度。

极化指数： 在同一次试验中，10min时的绝缘电阻值与1min时的绝缘电阻

绝缘吸收比：加压60s时的绝缘电阻与15s时的绝缘电阻的比值。

局部放电：电气设备绝缘中发生的局部、非贯穿性放电，这种放电一般发生在导体附近高场强区域或绝缘材料中的空气穴中。

彼得逊法则：要计算节点 A 的电流电压，可把线路 1 等值成一个电压源，其电动势是入射电压的 2 倍 2u1q(t)，其波形不限，电源内阻抗是 Z1。这就是计算折射波的等值电路法则，即彼德法则。

雷电日：是指一年中有雷电的日数，在一天内只要听到雷声就作为一个雷电日。

落雷密度：落雷密度是指每个雷电日每平方公里的地面上的平均落雷次数。

阀型避雷器残压： 避雷器动作后雷电流流过阀片在阀片上形成的压降。

耐雷水平：雷击线路时线路绝缘不发生冲击闪络的最大电流幅值。

雷击跳闸率：每100km线路每年由雷击引起的跳闸次数。

反击： 线路绝缘上电压的幅值Uj随雷电流增大而增大，当Uj大于绝缘子串冲击闪络电压时，绝缘子串将发生闪络，由于此时杆塔电位较导线电位为高，故此类闪络称为反击。

变压器中性点电流互感器

⼀、概述XK-ZJB-110/220系列变压器中性点成套设备是按DL/T620-1997《交流电⽓装置的过电压保护及绝缘配合》中关于110kV/220kV有效接地电⼒⽹中变压器中性点采⽤间隙保护的相关规定制造，并按照国家电⽹公司2005年 6⽉出

版的《⼗⼋项电⽹重⼤反事故措施》中防⽌接地⽹和过电压事故的技术要求进⾏设计。适⽤于110kV和220kV有效接地电⼒⽹中不接地变压器的中性点过电压保护。

为使110kV、220 kV变电站内的变压器中性点设备性能可靠、安装调试及操作⽅便、布置简洁美观，⽇新电⽓还推出集变压器中性点棒间隙、间隙电流互感器、隔离开关、避雷器、端⼦箱及安装⽀架等电⽓设备于⼀体的变压器中性点成套设备。

⽤户可选⽤纯间隙的变压器中性点过电压保护⽅案，也可选⽤间隙与避雷器并联⼯作，协同保护的⽅案。避雷器与隔离开关可根据⼯程需要，灵活组配。隔离开关的操动机构可选择⼿动或电动⽅式。所有产品的电⽓及机械性能均在出⼚前完成全套的调试与检测，亦可⽅便的在使⽤现场进⾏再校正。

⼆、环境条件2.1 适⽤于户内或户外环境；

2.2 环境温度：不低于－40℃，不⾼于＋55℃；

2.3 相对湿度：不⼤于95%（25℃）；

2.4 海拔⾼度不超过3000m，超出3000m可根据实际情况特制；

2.5 地震烈度7度及以下地区；最⼤风速不超过35m/S；

2.6 安装场所的空⽓中不应含化学腐蚀⽓体和蒸⽓，⽆爆炸性尘埃。

2.7 不适⽤于⾮⽔平安装的场所。

三、性能特点3.1 电流互感器与棒间隙直接连接；

3.2 间隙放电电压稳定，间隙距离易于调整；

3.3 使⽤不锈钢精加⼯电极，表⾯不易锈蚀；

3.4 安装⽀架采⽤现场免焊接设计技术，有效解决户外产品的防腐蚀问题；

3.5 间隙组合设备整件运输吊装，现场安装快捷⽅便；

3.6 全系列、全规格，适⽤于不同地区、不同⽤户的要求。

四、型号说明XK-ZJB-110－200/5－GW13－MOA表⽰⽇新电⽓⽣产的⽤于110kV变压器的中性点成套设备。配置Ⅲ防污型⽀柱绝缘⼦。间隙接地回路电流互感器CT额定电流⽐为200/5A，额定输出为20VA，级次组合为5P20。配置GW13－72.5/630A型变压器中性点隔离开关。配置YH1.5W－72/186型变压器中性点避雷器。

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。