變壓器停送電操作時-變壓器中性點接地刀閘投退分析

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上變壓器停送電操作時變壓器中性點接地刀閘投退分析 摘要: 我國110 kV及以上電壓等級的電力變壓器一般采取中性點直接接地的運行方式，此時變壓器中性點附近的繞組對地電壓比較低，不易發(fā)生絕緣故障，達到了節(jié)約制造成本的目的。這樣，一旦中性點產(chǎn)生過電壓，就直接威脅變壓器中性點的絕緣。為防止此類事件的發(fā)生，在變壓器停、送電操作時，都要推上變壓器中性點接地刀閘，防止操作時斷路器三相不同期分、合閘產(chǎn)生過電壓而損壞變壓器。關鍵詞：變壓器 中性點 過電壓 接地刀閘1.變壓器中性點絕緣水平 我國變壓器中性點絕緣分為兩種：一種為全絕緣，另一種為半絕緣。 全絕緣：變壓器首端與尾端絕緣水平一樣

2、的稱為全絕緣，多用在110 kV以下電壓等級的電力變壓器。 半絕緣：半絕緣變壓器中性點的絕緣水平比繞組首端要低，通常只有首端的一半，這些變壓器一般采取中性點有效接地的運行方式，此時變壓器中性點附近的繞組對地電壓比較低，不易發(fā)生絕緣故障，因此變壓器中性點的絕緣水平大都設計得比端部絕緣低，多用在110 kV及以上電壓等級的變壓器。2三繞組變壓器工作原理 三相變壓器的每個鐵心柱上，都套著三個同心式繞組，分別為高、中、低壓繞組。高壓繞組總是排列在最外層，低壓繞組和中壓繞組則可以有不同的排列位置，低壓繞組在中間，宜作升壓變壓器使用；中壓繞組繞組在中間，宜作降壓變壓器使用。它的工作原理如圖1所示。 圖1

3、三繞組變壓器工作原理3過電壓對變壓器中性點絕緣的影響：（以切空載變壓器為例） 變壓器過電壓有大氣過電壓和操作過電壓兩類。操作過電壓一般為額定電壓的24.5倍，而大氣過電壓可達到額定電壓的812倍。變壓器設計的絕緣強度一般考慮能承受2.5倍的過電壓，中性點的電壓則更低。不論哪一種過電壓，都會導致變壓器鐵芯嚴重飽和，勵磁電流增大，使鐵芯嚴重發(fā)熱，燒毀變壓器絕緣，特別是中性點絕緣。 電網(wǎng)中用斷路器切空變是一種常規(guī)的操作方式。在這種操作過電壓中，有可能產(chǎn)生很高的過電壓。當變壓器瞬時切開的，磁能就轉變?yōu)殡娔?，在轉變的過程中就在變壓器上引起過電壓。由于操作過電壓的能量來源于電網(wǎng)本身，所以它的幅值和電網(wǎng)的工

4、頻電壓基本上成正比，操作過電壓的幅值與電網(wǎng)該處工頻相電壓過電壓的幅值之比，稱為操作過電壓倍數(shù)K。4變壓器停送電操作時，推上變壓器中性點接地刀閘的必要性 切除空載變壓器會產(chǎn)生過電壓：正常運行時，空載變壓器表現(xiàn)為一個勵磁電感。因此，切除空載變壓器就是切除一個電感性負荷。經(jīng)驗表明，用斷路器切斷大于100A以上交流電流時，磁場能量為零，在切除過程中不會產(chǎn)生過電壓。但切除空載變壓器時，所切除的是變壓器的空載電流，其值僅為額定電流的0.5%4%，一般只有幾安到幾十安。斷路器的滅弧能力顯得異常強大，從而使空載電流未到零之前就因強制息弧而切斷，也就是發(fā)生空載電流的突然“截斷”。截流后，等值電感中儲藏的磁場能量

5、全部轉變?yōu)榈戎惦娙莸碾妶瞿芰浚瑥亩a(chǎn)生了切空載變壓器過電壓。如圖2所示圖2 切空載變壓器過電壓 圖3切空載變壓器電路 根據(jù)上圖分析可知：對于一側有電源的受電變壓器，當其開關非全相拉、合時，若其中性點不接地有以下危險： （1）變壓器電源側中性點對地電壓最大可達相電壓，這可能損壞變壓器絕緣； （2）變壓器的高、低壓線圈之間有電容，這種電容會造成高壓對低壓的“傳遞過電壓”； （3）當變壓器高低壓線圈之間電容耦合，低壓側會有電壓達到諧振條件時，可能會出現(xiàn)諧振過電壓，損壞絕緣。對于低壓側有電源的送電變壓器： （1）由于低壓側有電源，在并入系統(tǒng)前，變壓器高壓側發(fā)生單相接地，若中性點未接地，則其中性點對地電

6、壓將是相電壓，這可能損壞變壓器絕緣； （2）非全相并入系統(tǒng)時，在一相與系統(tǒng)相聯(lián)時，由于發(fā)電機和系統(tǒng)的頻率不同，變壓器中性點又未接地，該變壓器中性點對地電壓最高將是二倍相電壓，未合相的電壓最高可達2.73倍相電壓，將造成絕緣損壞事故。 所以，在投、切空載變壓器時，必須合上變壓器中性點地刀閘，只有這樣，才能保證變壓器中性點絕緣不被破壞。 對于220KV變壓器從中壓側向系統(tǒng)送電時，必須同時合上變壓器中、高壓側中性點接地刀閘。因為，變壓器的變比K=U1/U2=220/110=2，當合中壓側開關時，產(chǎn)生的過電壓是其額定相電壓的2.5倍時，則高壓側就變?yōu)?倍的相電壓，這是變壓器高壓側中性點無法承受的，所以

7、，也必須推上變壓器高壓側中性點地刀閘，只有這樣，才能保證變壓器中性點絕緣不被破壞。5.中性點對繼電保護的影響 110kv及以上系統(tǒng)中性點直接接地電網(wǎng)中低壓側有電源的變壓器，中性點可能直接接地運行，也可能不接地運行。對這類變壓器，應當裝設反應單相按地的零序電流保護，用以在中性點接地運行時切除故障；還應當裝設專門的零序電流電壓保護，用以在中性點不接地運行時切除故障。保護方式對不同類型的變壓器又有所不同，下面分別予以說明。5.1全絕緣的變壓器 當變壓器低壓側有電源且中性點可能不接地運行時，還應增設零序過電壓保護。根據(jù)電力設備過電壓保護設計技術規(guī)程SDJ 779，對于直接接地系統(tǒng)的全絕緣變壓器， 內過

8、電壓計算一般為3Uxg(Uxg-最高運行相電壓）。當電力網(wǎng)中失去接地中性點并且發(fā)生弧光接地時，過電壓值可達到3.0Uxg， 因此不會損害變壓器中性點絕緣；但在個別情況下，弧光接地過電壓值可達到3.5Uxg，仍有損壞變壓器的危險。由于一分鐘工頻耐壓大于等于30Uxg，所以在35Uxg電壓下仍允許一定時間，裝設零序過電壓保護經(jīng)0.5s延時切除變壓器， 可以防止變壓器遭受弧光接地過電壓的損害。其次，在非直接接地電力網(wǎng)中，切除單相接地空載線路產(chǎn)生的操作過電壓，可能達到4.0Uxg及以上。電網(wǎng)中失去接地中性點且單相接地時，以0.5s延時迅速切除低壓側有電源的變壓器， 還可以在某些情況下避免電力設備遭受上

9、述操作過電壓的襲擊。在電力網(wǎng)存在接地中性點且發(fā)生單相接地時，零序過電壓保護不應動作。動作值應按這一條件整定。當接地系數(shù)X0/X13時。故障點零序電壓小于等于0 6Uxg，因此，一般可取動作電壓力180V。當實際系統(tǒng)中X0/X13時，也可取與實際X。X1 值相對應的低于180V的整定值。 5.2分級絕緣的變壓器。 對于中性點可能接地或不接地運行的變壓器，中性點有兩種接地方式：裝設放電間隙和不裝設放電間隙。這兩種接地方式的變壓器，其零序保護也有所不同。 (1)中性點裝設放電間隙。放電間隙的選擇條件是：在一定的X0/X1值下，躲過單相接地暫態(tài)電壓。一般X0X13，此時， 按躲過單相接地暫態(tài)電壓整定的

10、間隙值，能夠保護變壓器中性點絕緣免遭內過電壓的損害，當電力網(wǎng)中失去接地中性點且單相接地時，間隙放電。 對于中性點裝設放電間隙的變壓器，要裝設零序電流保護，用于在中性點接地運行時切除故障。 此外，還應當裝設零序電流電壓保護，用于在間隙放電時及時切除變壓器，并作為間隙的后備，當間隙拒動時用以切除變壓器。 零序電流電壓保護由電壓和電流元件組成，當間隙放電時，電流元件動作；拒動放電時，電壓元件動作。電流或電壓元件動作后，經(jīng)05s時限切除變壓器。 零序電壓元件的動作值的整定與本條第一款零序過電壓保護相同。零序電流元件按間隙放電最小電流整定，一般取一次動作電流為100A。采用上述零序電流保護和零序電流電壓

11、保護時，首先切除中性點接地變壓器，當電力網(wǎng)中失去接地中性點時，靠間隙放電保護變壓器中性點絕緣，經(jīng)0. 5s 延時再由零序電流電壓保護切除中性點不接地的變壓器。采用這種保護方式，好處是比較簡單，但當間隙拒動時，則靠零序電流電壓保護變壓器，在0.5s期間內，變壓器要承受內過電壓，如系間歇電弧接地，一般過電壓值可達3.0Uxg， 個別情況下可達3.5Uxg，變壓器有遭受損害的可能性。 (2)中性點不裝設放電間隙。對于中性點不裝設放電間隙的變壓器，零序保護應首先切除中性點不接地變壓器。此時，可能有兩種不同的運行方式：一是任一組母線上至少有一臺中性點接地變壓器，二是一組母線上只有中性點不接地變壓器。對這

12、兩種運行方式，保護方式也有所不同。 采用比較簡單的辦法：反應中性點接地變壓器有零序電流；中性點不接地變壓器沒有零序電流和母線上有零序電壓的零序電流電壓保護，其動作時限與相鄰元件單相接地保護配合；零序電流保護只設置一段，帶一個時限，時限與零序電流電壓保護配合，以保證首先切除中性點不接地變壓器。 6結論 為防止過電壓損壞變壓器絕緣，特別是變壓器中性點絕緣，應采取以下措施：切合110kV及以上有效接地系統(tǒng)中性點不接地的空載變壓器時，應先將該變壓器中性點臨時接地。為防止在有效接地系統(tǒng)中出現(xiàn)孤立不接地系統(tǒng)并產(chǎn)生較高工頻過電壓的異常運行工況，110220kV不接地變壓器的中性點過電壓保護應采用棒間隙保護方式。對于110kV變壓器，當中性點絕緣的沖擊耐受電壓185kV時，還應在間隙旁并聯(lián)金屬氧化物避雷器，間隙距離及避雷器參數(shù)配合應進行校核。間隙動作后，應檢查間隙的燒損情況并校核間隙距離。