摘要：在分析變壓器零序保護(hù)配置的基礎(chǔ)上，對110 kV變壓器中性點過電壓問題、接地方式的控制以及電網(wǎng)110 kV變壓器零序保護(hù)設(shè)計存在的安全隱患等進(jìn)行了初步探討，提出拆除部分中性點棒間隙，改善變壓器零序保護(hù)配合的措施。

    關(guān)鍵詞：變壓器  接地方式  分析

    1 變壓器的零序保護(hù)配置

    變壓器中性點零序過電流動作時先跳開中性點不接地變壓器的保護(hù)方式，稱為零序互跳。2臺主變并列運行，1號主變中性點接地，當(dāng)K2點發(fā)生接地故障時，1號主變中性點零序過流保護(hù)動作，第一時限跳2號主變高低壓側(cè)開關(guān)，K2故障點被隔離，1號主變恢復(fù)正常運行。如果故障點在K1處，當(dāng)?shù)谝粫r限跳開2號主變后，零序過流保護(hù)第二時限跳本變壓器，切除故障。零序互跳保護(hù)顯而易見的缺點是：

①有選擇性切除故障的概率只有50%；②母線故障時沒有選擇性，會擴(kuò)大停電范圍；

③零序過流保護(hù)時間整定必須和主變相間保護(hù)配合，對保護(hù)整定配合不利；

④必須在2臺變壓器同時停運時才能進(jìn)行互跳試驗，條件苛刻，二次接線容易錯誤。

    2 統(tǒng)接線與保護(hù)配置特點

    110 kV系統(tǒng)接線特點是以放射狀為主，以220 kV變電站為電源點，通過110 kV線路向各終端變電站輻射。110kV終端變電站則采用內(nèi)橋接線或線路-變壓器組接線方式，低壓側(cè)無電源。

    內(nèi)橋接線變電站，在正常運行方式下，100母分開關(guān)不作為103和104線路的聯(lián)絡(luò)元件。因此，內(nèi)橋接線變電站通常只有兩種運行方式：1條線路帶2臺主變運行或2條線路各帶1臺變壓器運行。在1線帶2變運行方式下，2臺主變只要有1臺中性點接地即可，但必須由靠110kV供電線路側(cè)的變壓器中性點接地運行，這一點很重要。內(nèi)橋接線變電站目前的變壓器零序保護(hù)配置為：中性點零序電流保護(hù)第一時限跳100和900母分；第二時限跳本變壓器；同時，變壓器中性點裝設(shè)棒間隙，但沒有配置間隙TA以及開三角電壓保護(hù)。

    為了節(jié)省投資、占地，節(jié)約110kV線路空中走廊等原因，新建設(shè)的110kV變電站較多采用線路-變壓器組接線，而且1條線路可“T”接2臺甚至3臺變壓器，變壓器零序保護(hù)僅有中性點零序過電流保護(hù)，沒有配置中性點間隙電流保護(hù)以及110kV TV開三角零序電壓保護(hù)(主變110kV側(cè)只有單相線路TV)。由于零序保護(hù)配置不夠完整，在多臺“T”接的線路-變壓器組接線中，各變壓器中性點仍全部接地運行。但是，變壓器中性點全部接地運行對系統(tǒng)具有一定的負(fù)面影響。

    2.1 在部分線路或變壓器檢修、停運以及系統(tǒng)運行方式變化時，零序網(wǎng)絡(luò)及零序阻抗值發(fā)生較大的變化，各支路零序電流大小及分布也會產(chǎn)生較大的變化。從保護(hù)整定配合出發(fā)，則要求保持變電站零序阻抗基本不變。

    2.2 在變壓器投入運行或線路重合閘過程中，有時會使在同一線路上運行的中性點接地變壓器產(chǎn)生由勵磁涌流引起的，幅值較大而且衰減較慢，并帶有較大直流分量的零序電流。較容易造成送電不成功或重合閘不成功。

    2.3 變壓器中性點全部接地，使系統(tǒng)零序阻抗大幅度降低，由此造成不對稱接地故障短路電流明顯增大。因為雷擊、不對稱接地故障干擾二次設(shè)備，造成保護(hù)裝置誤動以及損壞通信設(shè)備的事故仍時有發(fā)生。因此，有效接地系統(tǒng)中應(yīng)盡量采用部分變壓器中性點接地方式，以限制單相接地短路電流，降低對通信系統(tǒng)的干擾。

   3 變壓器零序保護(hù)存在的問題

    在有效接地系統(tǒng)中，變壓器中性點對地偏移電壓被限制在一定的水平，中性點間隙保護(hù)不會產(chǎn)生作用。配置間隙保護(hù)的目的，是為了防止非有效接地系統(tǒng)中零序電壓升高對變壓器絕緣造成的危害。只有當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，有關(guān)的中性點直接接地變壓器全部跳閘，而帶電源的中性點不接地變壓器仍保留在故障電網(wǎng)中時，放電間隙才放電，以降低對地電壓，避免對變壓器絕緣造成危害。間隙擊穿會產(chǎn)生截波，對變壓器匝間絕緣不利，因此，在單相接地故障引起零序電壓升高時，我們更希望由零序過電壓保護(hù)完成切除變壓器的任務(wù)。相反，間隙電流保護(hù)則存在一定程度的偶然性，可能因種種原因使間隙電流保護(hù)失去作用，從這個意義講，對于保護(hù)變壓器中性點絕緣而言，零序過電壓保護(hù)比間隙電流保護(hù)更重要，零序過電壓保護(hù)通常和間隙電流保護(hù)一起共同構(gòu)成變壓器中性點絕緣保護(hù)。所以僅設(shè)置間隙電流保護(hù)而沒有零序過電壓保護(hù)是不夠完善的，特別是當(dāng)間歇性擊穿時，放電電流無法持續(xù)，間隙電流保護(hù)將不起作用。

    目前已經(jīng)投運的110kV變電站，大多數(shù)只裝設(shè)中性點棒間隙而沒有相應(yīng)的保護(hù)，這種配置有弊無利，當(dāng)電網(wǎng)零序電壓升高到接近額定相電壓時，所有中性點不接地的變壓器均同時感受到零序過電壓。如果沒有采用間隙過流保護(hù)的終端變壓器中性點間隙搶先放電，當(dāng)無法持續(xù)放電時，則帶電源的中性點不接地變壓器將無法脫離故障電網(wǎng)。因此，對于低壓側(cè)無電源的終端變壓器，如果沒有配置完整的間隙電流保護(hù)及零序過電壓保護(hù)，應(yīng)解除中性點棒間隙或人為增大間隙距離，避免間隙搶先放電。

    對于內(nèi)橋接線的變電站，中性點接地變壓器零序電流第一時限跳900和100母分不是最佳的方案。由于在低壓側(cè)并列運行時，跳900開關(guān)后多損失一段母線，同時中性點不接地變壓器低壓側(cè)開關(guān)仍運行，在目前沒有零序過電壓保護(hù)的情況下，若因10kV轉(zhuǎn)電等原因存在臨時低壓電源，則不接地變壓器就存在過電壓的危險。因此，在110kV側(cè)已裝設(shè)。

    首先是要確保110kV系統(tǒng)為有效接地系統(tǒng)。防止誤操作是最根本的辦法，保證電源端變壓器110kV側(cè)中性點有效接地。如果保護(hù)整定許可，可以將電源側(cè)2臺并列運行的變壓器中性點同時接地。

    帶電源變壓器失去接地中性點后可能成為非有效接地系統(tǒng)，因此，對于電源端變壓器或者將來可能帶電源的變壓器，在設(shè)計階段就應(yīng)考慮配置完整的中性點間隙保護(hù)，包括中性點零序過電流保護(hù)，中性點間隙電流保護(hù)以及母線開三角零序電壓保護(hù)。

    在110kV饋出線路上，不論并接幾臺變壓器，在電源側(cè)中性點接地的情況下，各終端變壓器中性點可以不接地運行。在實際運行中，為防止可能出現(xiàn)的不安全因素，可安排其中一臺中性點接地，在選擇接地中性點時，可按以下順序考慮：首先選擇低壓側(cè)臨時帶電源的變壓器，其次考慮高壓側(cè)沒有斷路器的變壓器，最后選擇離電源端距離最短的變壓器中性點接地即可。

    已經(jīng)投入運行的大部分110kV終端變電站，由于目前尚未配置母線TV開三角零序電壓保護(hù)以及中性點間隙電流保護(hù)，為避免中性點間隙搶先放電，應(yīng)將原先裝設(shè)的中性點棒間隙拆除或人為增大間隙距離。

    今后設(shè)計的110kV變電站，高壓側(cè)宜考慮采用三相電壓互感器，設(shè)置零序過電壓保護(hù)和變壓器中性點間隙電流保護(hù)。這種配置可以提供靈活的運行方式，適應(yīng)將來電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化。

    對于內(nèi)橋接線變電站，主變中性點零序電流保護(hù)第一時限應(yīng)切除另一臺不接地變壓器，避免擴(kuò)大停電范圍或者可能出現(xiàn)的工頻過電壓。