中性點接地方式說明

1、4.2,2.3各級中性點接地方式220、110kV均為中性點直接接地系統(tǒng)，本工程采用三相自耦變壓器，主變壓器采用直接接地方式。20kV系統(tǒng)為非有效接地系統(tǒng)，20kV出線以電纜線路為主，單相接地故障方式下，電容電流較大，同時電纜不具備故障方式運行2個小時能力，結(jié)合蘇州工業(yè)園區(qū)20kV系統(tǒng)成功運行經(jīng)驗，推薦20kV中性點采用小電阻接地方式。366kV中性點非有效接地系統(tǒng)無間隙氧化鋅避雷器存在的問題文章轉(zhuǎn)載自：電力科學(xué)研究院摘要分析了366kV中性點不接地、消弧線圈接地電力系統(tǒng)中運行的無間隙氧化鋅避雷器存在的三個問題，并提出了改進方向：一是無間隙氧化鋅避雷器持續(xù)運行電壓（Uc）和額定電壓（Ur）太低

2、，應(yīng)提高。二是無間隙氧化鋅避雷器承受不住間隙性電弧接地過電壓和諧振過電壓能量應(yīng)力， 應(yīng)避開或抑制，三是氧化鋅避雷器雷電過電壓保護水平接近普閥的，失去應(yīng)用ZnO材料的意義，應(yīng)改進氧化鋅結(jié)構(gòu)，充分利用Zn0的特性，比現(xiàn)行國際規(guī)定值降低30%是完全可能的。關(guān)鍵詞氧化鋅避雷器額定電壓和持續(xù)運行電壓能量應(yīng)力保護水平一、前言我國閥式避雷器產(chǎn)品的發(fā)展，歷經(jīng)普閥SiC避雷器、磁吹SiC避雷器和金屬氧化物避雷器（以下簡稱MOA）三代，每代產(chǎn)品的興衰周期約20年左右。目前，雖然制造MOA企業(yè)眾多，投運也不少，但仍處于初期。在MOA的制造和運行兩方面的經(jīng)驗都不足，標(biāo)準(zhǔn)不完善，還存在一些嚴(yán)重錯誤1。所以在366kV中

3、性點不接地、消弧線圈接地電力系統(tǒng)中運行的無間隙MOA,在單相接地或諧振過電壓下動作壞嚴(yán)重，19871988年和19901991年，兩部聯(lián)合調(diào)查組報告了這方面的結(jié)果，一些地區(qū)的工作總結(jié)，以及1992年中國電機工程學(xué)會廣東分會高壓技術(shù)專業(yè)委員會編纂的 廣東城市配電網(wǎng)過電壓絕緣配合及中性點接地方式研討會 論文專輯（上下冊），有多篇也談及這方面問題，不再贅述。據(jù)了解，目前在366kV中性點不接地、消弧線圈接地電力系統(tǒng)中，使用的無間隙MOA存在3個問題。經(jīng)分析并提出了改進方向。其一，無間隙MOA的持續(xù)運行電壓（Uc）和額定電壓（Ur）太低，應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)選??；其二，無間隙MOA承受不住間歇性電弧接地過電壓和諧振

4、過電壓能量應(yīng)力，應(yīng)避開；其三，MOA雷電過電壓保護水平接近普閥，失去應(yīng)用ZnO材料的意義，應(yīng)改善。二、無間隙MOA的Uc和Ur太低，應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)選取無間隙MOA與慣用間隙SiC避雷器不同， 沒有間隙的隔離運行電壓和內(nèi)過電壓，實際是一個非線性電阻元件（發(fā)熱元件），長年累月地連接在電網(wǎng)上承受著各種電壓應(yīng)力， 產(chǎn)生老化和熱穩(wěn)定問題， 實際觀測到由很多小電流相加累積成很大能量，超過少數(shù)幾次大幅值的發(fā)熱能量無間隙MOA站到了“第一道防線”。我國規(guī)定366kV中性點不接地、消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，帶單相接地運行方式允許持續(xù)時間2h或更長。在單相接地時，作用在健全相上的無間隙MOA上暫態(tài)過電壓，不是相電壓而是1.

5、73至2.0倍相電壓2。GB11032-89中規(guī)定的366kV無間隙MOA的Uc為相電壓，太低了。在起草國際GB11032-89時，主持起草單提出要照顧我國有些小制造廠， 它他的生產(chǎn)水平較低， 在中性點非有效接地系統(tǒng)中使用的MOA,其持續(xù)運行的電壓若定為電網(wǎng)的線電壓， 某些小廠的產(chǎn)品，很難通過加速老化的型式試驗（壽命試驗）1以此作為制定國際GB11032-89的指導(dǎo)思想，是不恰當(dāng)?shù)?。IEC的新標(biāo)準(zhǔn)，CIGRE的WG33-06報告均明確指出，中性點不接地和消弧線圈接地電力系統(tǒng)，在單相接地運行持續(xù)時間2h或更長時，無間隙MOA的Uc等于系統(tǒng)最高電壓（Um）,MOA的Ur應(yīng)等于或高于暫態(tài)過電壓（TO

6、V）3電力工業(yè)部絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會于1993年3月27日至9日審定國標(biāo)GBJ64-83修訂送審稿時，對無間隙MOA的Uc和Ur,一致同意規(guī)定如表1中所列。無間除MOAMOA的UcUc和U U面準(zhǔn)選取中性點*觀方式UcUcU U3-1&75W3-1&75WtJUatJUal.4Ual.4Uag g13U13U OJIWT)OJIWT)u*u*iJUh?內(nèi)?保用于發(fā)電加和受不中?點MOAMOA三、無間隙MOA承受不住間歇性電弧接地過電壓和諧振過電壓能量應(yīng)力，應(yīng)避開無間隙MOA在諧振過電壓下，產(chǎn)生非常大的能量應(yīng)力，現(xiàn)在的MOA通流能力是承受不了的，通常是限制和避開，而對間歇性電

7、弧接地過電壓能量應(yīng)力，是否能承受住則有不同的看法。有人根據(jù)一些計算結(jié)果推斷，現(xiàn)在無間隙MOA能承受住間隙性電弧接地過電壓能量應(yīng)力，有的并假定系統(tǒng)中全部裝設(shè)無間隙MOA保護，有的并假定系統(tǒng)中全部裝設(shè)無間隙MOA保護。這有兩點值得商榷：第一，當(dāng)系統(tǒng)中全部裝設(shè)無間隙MOA,過電壓能量將由“全部”（即很多組）無間隙MOA并聯(lián)分擔(dān)，大大減輕了通過單支MOA的能量。實際是，電力系統(tǒng)發(fā)展是逐步擴大的，所用設(shè)備是新老交錯，避雷器淘汰更換是逐步的，在工業(yè)發(fā)達國家也是如此，那種大拆換是一種浪?。而在我國的某些366kV電力系統(tǒng)發(fā)生這樣的事，卻屢見不鮮，先用無間隙MOA替換一部分普閥；后因無間隙MOA損壞又換上普閥

8、，或有串聯(lián)間隙MOA。要求系統(tǒng)同時全部裝設(shè)無間隙MOA,在經(jīng)濟上值得商榷；第二，間歇性電弧接地過電壓的計算，取其電壓幅值（大約為3.03.5倍相電壓），用于評估通過無間隙MOA的累積能量應(yīng)力，是非常不精確的。這是：其一，實際電力系統(tǒng)中一次間歇性電弧接地可能持續(xù)幾十秒，在這段時間內(nèi)通過無間隙MOA的是很多脈沖累積能量應(yīng)力， 并隨電網(wǎng)電容電流和三相短路容量增大而增大， 爾后達到金屬接地還承受著2h或更長時間的電力系統(tǒng)線電壓下的能量應(yīng)力4在一些計算中，多般只估算單脈沖或幾個脈沖的能量。其二，考慮一個供電網(wǎng)一年接地35次，使用20年，所累積能量效應(yīng)產(chǎn)生的老化。其三，實際運行表明，事故往往是多因素復(fù)合并

9、發(fā)，能量疊加等等。這些在計算中都難以定量。從366kV電網(wǎng)絕緣配合，是不要求MOA來防護間歇性弧接地過電壓和諧振過電壓的。因此認為，MOA的設(shè)計應(yīng)避開這兩種過電壓，或采取限制措施。四、MOA雷電過電壓保護水平接近普閥，失去應(yīng)用ZnO材料的意義，應(yīng)改善為了說明這一問題，表2中匯集了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的普閥、磁吹和MOA三代產(chǎn)品的電氣保護水平，MOA是引用國標(biāo)GB11032-89和行標(biāo)ZBK490095-90中的值。由表2中可清晰地看到， 從普閥到磁吹， 雷電過電壓保護水平上了一個臺階，但366kV電壓等級的MOA,沒有上臺階，可是售價卻上了幾個臺階，這就完全失去應(yīng)用非線性特好的ZnO材料的意義，造成這種情

10、況，主要是產(chǎn)品的設(shè)計思想和標(biāo)準(zhǔn)（GB11032-89和ZBK49005-90）有問題。在現(xiàn)在絕緣水平下，改進結(jié)構(gòu)提高MOA雷電過電壓保護水平是否有必要？下面就這個疑問作些說明。MOA殘壓是流經(jīng)它的雷電流的函數(shù)。流經(jīng)MOA雷電流是進線段參數(shù)（避雷線根線和布置位置、桿塔高度和桿塔波阻、接地電阻）、直擊雷參數(shù)（幅值、陡度和波長等）和雷擊點位置（至MOA距離）的函數(shù)。一般地說，366kV變電進線防雷保護遠比110kV及以上的差， 尤以310kV配電進線。1958年，CIGRE的WG33-001工作組報告中指出：“通過閥式避雷器的最大雷電流是發(fā)生在中壓等級以下者”。這就是說，通過MOA的雷電流是變數(shù)，3

11、66kV電壓等級還可能最大，改進MOA提高其雷電過電壓保護水平不是多余的，是有其很大作用，可以降低設(shè)備故障率提高可靠性，或擴大MOA保護范圍，或減少MOA數(shù)量等。計算和試驗證明，改進MOA結(jié)構(gòu)，充分利用ZnO的特性,提高MOA雷電過壓保護水平上一個新臺階，比國際GB11032-89和行標(biāo)ZBK49005-90規(guī)定值低30%是可能的。2護水平110kV變壓器中性點接地方式探討孫萬忠（四川電力試驗研究院，四川成都610072）事tXWB卻晶言忠T1一 4 4m.m.1*1*firwwuirwwuiPCtMPCtM3)3)U U現(xiàn).ItIt無.事3紗無“1zozoVMBVMB31pfe-pfe-r.

12、y 4 474rasM4rasM4KIMKIMT4T4WMVWMV1 1期.| |7 75 54 4JOJOXN4tXN4t7#I I烈劃.7.6由工電餐電站.FStOFStO酪1 1。由W WRBMJ電*1*1青FCDJ。WMIWMI配心力硒.?！盬MBWMB7 7T.7TT.7T7_7777_777lixrii.-xLL-!lixrii.-xLL-! 3 39 9M M9393tl.O3Utl.O3U工叫電啦CV.CV.）丑聞秋T T(UKA)*3(UKA)*320Q20Q1111J J0 0摘要：分析100kV變壓器中性點部份接地方式的缺點，指出經(jīng)小電抗接地方式的優(yōu)點，建議把目前的部分接

13、地方式改為經(jīng)小電抗接地方式。關(guān)鍵詞：變壓器；中性點；接地方式變壓器中性點接地方式有三種：1）不接地；2）直接接地；3）經(jīng)電抗器接地。再分細些，則直接接地可分為部份接地（有效接地）和全部接地（極有效接地）兩種； 而經(jīng)電抗器接地可分為經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)小電抗接地兩種。 變壓器中性點接地方式不同， 在其中性點上出現(xiàn)的過電壓幅值也不同， 所以過電壓保護方案也不同。一般變壓器中性點不接地時中性點絕緣水平為全絕緣（與線端相同），不需要安裝避雷器，但在多雷區(qū)且單進線裝有消弧線圈的變壓器應(yīng)在中性點加裝避雷器，其額定電壓與線端相同。 一般變壓器部份接地時中性點絕緣水平為半絕緣 （僅為線端的一半），中性點按其絕緣

14、水平的不同，應(yīng)安裝相應(yīng)保護水平的避雷器。實踐證明： 中性點部分接地時采用半絕緣的變壓器運行基本上是安全的， 僅在斷路器出現(xiàn)非全相或嚴(yán)重不同期產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓可能危及中性點絕緣。因此DL/T620-19971111】規(guī)定宜在中性點裝設(shè)間隙，對該間隙的要求為：“因接地故障形成局部不接地系統(tǒng)時該間隙應(yīng)動作； 系統(tǒng)以有效接地方式運行發(fā)生單相接地故障時間隙不應(yīng)動作?！睘榧骖櫡览追矫嬉筮€應(yīng)并接相應(yīng)避雷器。 當(dāng)間隙與避雷器并接于中性點時應(yīng)滿足的要求為： “當(dāng)系統(tǒng)單相接地系數(shù)大于5時，間隙才動作，間隙在雷電接地瞬態(tài)過電壓下不應(yīng)動作；避雷器在工頻和操作過電壓下不應(yīng)動作，在雷電接地的瞬態(tài)過電壓下才動作?？?

15、10kV變壓器在部份接地系統(tǒng)中其中性點絕緣水平為35kV級，僅為線端絕緣水平的1/3,過電壓保護方案變得十分困難。筆者曾在【2】中作過介紹，建議把110kV變壓器中性點接地方式改為經(jīng)小電抗器接地。但是事隔3年，各方面均發(fā)生不少變化，筆者認為有必要作進一步的陳述。1中性點部份接地方式的缺點1.1避雷器難選為了兼顧防雷和內(nèi)過電壓，通常中性點的保護方式為避雷器與間隙并列運行。對避雷器的要求為在雷電過電壓下應(yīng)動作， 在工頻或內(nèi)部過電壓下不應(yīng)動作。 對有間隙的傳統(tǒng)的避雷器FZ或FCZ型而言，即滅弧電壓要高，沖擊放電電壓要低，這在目前國內(nèi)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品中是?不到的。 只能采用非標(biāo)準(zhǔn)組合， 另外附加電容

16、來改變沖擊放電電壓以滿足要求。目前FZ或FCZ都是淘汰產(chǎn)品，今后都要用新型的金屬氧化物避雷器（MOA）來代替。MOA是無間隙的，即為YW型。對YW型MOA而言上述要求變?yōu)槌掷m(xù)運行電壓要高，雷沖擊殘壓要低。這對中性點絕緣僅為線端絕緣的1/3的110kV變壓器是做不到的。1.2間隙距離難選由上所述，對間隙的要求為發(fā)生“失地”情況時應(yīng)動作（即間隙放電），“有地”情況時發(fā)生單相接地故障不應(yīng)動作?？刂苿幼鞯氖侄尉褪情g隙距離的調(diào)整。通常裸露在大氣中的棒間隙放電電壓分散性很大，文【3】給出間隙120mm和115mm的沖擊放電電壓（平均值）的差值高達532kV（即106kV/mm,而區(qū)分“失地”和“有地”的沖

17、擊放電電壓上下眼的差值僅為39kV,因此區(qū)別難度大。文【3】建議將間隙換裝在可以精確調(diào)整，材質(zhì)較好，密封良好、運行條件較好的環(huán)境中（例如將棒間隙裝在透明、密封的絕緣盒中）。實際上此建議是行不通的，而且還要考慮空氣間隙放電與固體沿面放電的關(guān)系。1.3繼電保護難選中性點部分接地電網(wǎng)均設(shè)有防止出弧立不接地狀態(tài)的繼電保護。 具體為零序過壓和間隙過流。文【4】指出這種“失地”保護不可靠，經(jīng)常有誤動情況出現(xiàn)，一是電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，與故障線路無關(guān)的其他主變間隙過流動作跳閘； 二是供電線路故障時， 受電端主零序過壓在電源側(cè)開關(guān)跳閘前動作跳閘。文【4】在分析引起誤動的各種原因后，提出用比較兩健全相電壓間的相應(yīng)

18、位作為零序過壓保護的動作條件之一， 構(gòu)成相位閉鎖的零序過電壓保護；比較主變中性點零序電流與110kV相電流的絕對值閉鎖間隙過流保護的方案。此方案的問題有二條，一是在原方案的基礎(chǔ)上加兩個閉鎖裝置，增加了裝置的復(fù)雜性，眾所周知繼保裝置越復(fù)雜，可靠性越差；二是該方案在理論上是可行的，技術(shù)上要引入微機保護，開發(fā)新產(chǎn)品在經(jīng)濟效益上是否值得？2中性點經(jīng)小電抗接地方式的優(yōu)點絕緣水平要求降低，保護方案易選文【5】指出110kV變壓器中性點經(jīng)小電抗接地后，中性點絕緣水平可采用20kV級。即工頻1min耐壓55kV,全波沖擊耐壓125kV。絕緣水平要求下降是以不會出現(xiàn)高幅值過電壓為基礎(chǔ)的，這意味著原變壓器中性點經(jīng)

19、小電抗接地后可省去原有的避雷器和棒間隙等設(shè)備，而且保護是可靠的。（原變壓器中性點絕緣水平為35kV級。即工頻1min耐壓85kV,全波沖擊耐壓185kV）。接地方式統(tǒng)一，繼保裝置簡化不存在部分中性點不接地的變壓器，自然不會出現(xiàn)弧立的不接地電網(wǎng)，因此防“失地”的繼保裝置可以省略。眾所周知繼保裝置越簡單，可靠性越高。中性點部分接地方式的優(yōu)點全部保留中性點部分接地方式的優(yōu)點是：（1）可采用簡單可靠的零序繼電保護；（2）斷路器遮斷容量不受單相短路電流的限制；（3）單相接地對通訊線路的干擾也較小。文【5】指出當(dāng)變壓器中性點經(jīng)小電抗接地時，只要小電抗阻值選擇當(dāng)，就可以起到變壓器中性點部分接地作用。3對變壓器中性點小電抗的技術(shù)要求阻抗及阻抗特性阻抗值為變壓器零序電抗的1/3。變壓器零序電抗一般計算方法很復(fù)雜，需作試驗確定。文61給出變壓器零序阻抗工程計算法，計算結(jié)果表明：對三相雙繞組的變壓器，與實測數(shù)據(jù)相比，誤差小于1.5%,對三相三線繞組變壓器，與實測數(shù)據(jù)相比，誤差小于6.2%。這在工程計算中是允許的。在最大和最小運行方式下，在流過小電抗的最大單相短路電流范圍內(nèi)保持阻抗為線性。熱穩(wěn)定一般主要變壓器熱穩(wěn)定時間為2s,因此要求小電流在流過最大單相短路