主变压器中性点接地及保护地应用

主变压器中性点接地及保护的应用

目录

一、变压器中性点过电压的三种保护方式 (2)

（一）间隙 (2)

（二）避雷器 (2)

（三）避雷器联合放电间隙 (2)

二、变压器中性点间隙过流保护 (3)

三、发电厂主变压器的中性点接地要求 (4)

四、变压器中性点的运行操作注意事项 (5)

（一）中性点接地闸刀操作 (5)

（二）相关二次压板的对应关系 (5)

（三）中性点的操作中一、二次的配合问题 (8)

五、结语 (9)

大型变压器是电力生产的核心设备，由于其成本较高，故在110kV及以上的中性点直接接地的电网中，普遍采用分级绝缘的变压器。

在中性点直接接地的电网中，接地短路故障是较常见的故障（约占故障总数的85%以上）。虽然在实际运行中，部分变压器的中性点是直接接地的，它能够反映变压器高压绕组、引出线上的接地短路故障，并可作为大型电力变压器的主保护和相邻母线、线路接地保护的后备保护。但还有部分变压器的中性点不接地运行，当系统发生接地故障，中性点接地的变压器跳开后，电网零序

电压升高或谐振过电压等都会危及这些不接地的变压器中性点绝缘。因此，处于该系统中运行的大型变压器必须装设中性点保护。

一、变压器中性点过电压的三种保护方式

变压器中性点过电压保护可采用间隙、避雷器及避雷器联合放电间隙三种方式。变压器中性点的过电压可分为三种形式：大气过电压、单相接地故障引起的过电压及断路器非全相分合闸引起的过电压。

（一）间隙

间隙的优点是结构简单可靠、运行维护量小，在雷电、操作和工频过电压下都可对变压器进行保护；缺点是间隙参数确定较为困难、放电分散性大、保护性能一般、工频续流较大、灭弧能力差、在系统有不对称接地短路故障时有较大和较长时间的工频零序电流冲击主变压器，另外，间隙放电产生的谐波对主变压器的绕组绝缘也有一定的影响。

（二）避雷器

避雷器具有优异的非线性伏安特性，残压随冲击电流波头时间变化的特性平稳，陡波响应特性好，无间隙的击穿和灭弧问题，通流容量大，无续流，动作迅速，对主变压器冲击小；其缺点是不能防护工频过电压，在较高的工频过电压下往往自身难保，需定期进行预防性试验，维护工作量较大。

（三）避雷器联合放电间隙

避雷器并联间隙的保护分工是工频、操作过电压由间隙承担，雷电、暂态过电压由避雷器承担，同时，又用间隙来限制避雷器上可能出现的过高幅值的工频过电压和过高的残压。这种方式既对变压器中性点进行保护，又起到互为保护的作用。但间隙与避雷器配合时，间隙的距离大小较难掌握。间隙距离不

能太小，以防止在接地暂态过电压下动作，引起保护装置过多动作；同时，间隙也不能太大，否则，起不到限制工频过电压、保护避雷器的作用。发电厂采用第三种方式较多，即避雷器联合放电间隙，放电间隙采用棒-棒间隙，避雷器多配置为氧化锌避雷器。

二、变压器中性点间隙过流保护

为防止工频过电压损坏变压器中性点绝缘，对主变压器中性点目前普遍采取装设放电间隙的措施，并利用中性点套管电流互感器或在放电间隙回路装设独立的电流互感器，构成变压器中性点放电间隙零序过电流保护（简称“间隙过流”保护）。“间隙过流”保护在实际应用中有下列几种典型接线方式：1．间隙过流保护与主变压器零序过流保护共用一组电流互感器，如图1所示。

图1 共用电流互感器接线图

主变压器零序电流继电器与间隙过流继电器的电流线圈串接在中性点接地的电流互感器上。两个电流继电器的动作值不同，且两种接地电流的性质不同。零序过流主要是工频量；间隙过流具有间隙、分段发展的性质，间歇时间和电流幅值均为随机性，且含有大量的谐波分量。

2．将两套保护的电流互感器相互独立，即交流回路分开，分别接在各自的正确位置处，如图2所示。此方案较为合理，但费用高。

图2 电流互感器相互独接线图

3．变压器出厂时装设了主变压器中性点CT，为降低费用，零序过流采用主变压器自带中性点CT，间隙过流采用单独CT的综合接线，如图3所示：

图3 综合接线示意图

三、发电厂主变压器的中性点接地要求

在通常情况下，发电厂的主变压器至少有1台中性点直接接地。如果电厂主变压器中性点不接地运行，在线路发生单相接地故障时，电网对侧线路开关接地保护动作跳闸；由于零序网络不通，电厂侧线路开关不流过零序电流，接地保护不会动作。而在电网对侧线路开关跳闸之后，电厂升压站所处的系统由大电流接地系统转变成小电流接地系统，故障相电压降低，非故障相电压升高，对整个电厂升压站系统的绝缘都会造成损害。

发电厂的线路跳闸时，发电机可能会突然甩负荷。发电机输送功率P愈大，功率因数愈小，发电机的暂态电动势E愈高；同时，发电机甩负荷后，转子欲超速运转，系统频率有上升趋势（取决于系统容量），发电机的暂态电动势E 也成比例上升，系统的电压升高，如果主变压器中性点不接地运行则可能危及整个系统的绝缘。因此，电厂主变压器至少有1台中性点接地运行，但接地主变压器中性点的数量不能随意。保护整定若按1台主变压器接地运行计算，当有2台主变压器接地时，如果发生系统接地产生零序电流，就会产生分流，使得零序电流达不到整定值而启动不了正常的保护。

四、变压器中性点的运行操作注意事项

（一）中性点接地闸刀操作

在拉、合主变压器高压开关时，必须合上此主变压器高压侧的中性点接地闸刀，以防操作过电压对设备的损伤。

因运行方式改变，需要倒换不同变压器的中性点接地闸刀时，应先合上不接地变压器的中性点接地闸刀，然后，再拉开接地变压器的中性点接地闸刀，且2个接地点的并列时间越短越好。这样，可防止在此期间电网发生接地故障时，因单相接地短路电流大幅度的增大，而扩大电网中零序保护的动作范围，使电网中的保护有可能出现越级跳闸。同时，对并列接地的变压器而言，在2个中性点并列接地，当变压器某侧母线发生接地故障时，由于并列接地闸刀的分流作用，使变压器零序保护的灵敏度降低，有可能造成变压器保护拒动。（二）相关二次压板的对应关系

在操作主变压器中性点接地闸刀时，还要操作相关的二次保护压板。