主变压器中性点过电压保护配置原则
110kV变压器中性点过电压计算及其保护策略
110kV变压器中性点过电压计算及其保护策略发表时间：2017-08-08T19:52:12.857Z 来源：《电力设备》2017年第10期作者：朱梁[导读] 摘要：110kV系统通过改变变压器中性点的接地形式，从而实现调控短路电流量，同时使得继电保护能够整定（国网上海市区供电公司 200080）摘要：110kV系统通过改变变压器中性点的接地形式，从而实现调控短路电流量，同时使得继电保护能够整定，而且不接地变压器的中性点通过这种接地形式也能够产生过电压。
本文针对110kV变压器中性点过电压的计算进行分析，结合分析内容提出相对应的保护策略。
关键词：110kV变压器；过电压；保护策略1.引言由于电力系统常规运行中三相对称的缘故，电力变压器不会产生过电压。
若出现意外情况，比如单相接地短路、非全相运行或者是雷电等，则变压器中性点会产生一定的过电压，甚至会和相电压一般；若是出现简谐振动，变压器中性点则会产生更大的过电压。
再者由于110kV变压器中性点大部分都是分级绝缘，因此保护变压器中性点是非常重要的。
通过运行实践以及相关资料显示，在雷电冲击、非全相电力运行以及系统单相接地短路事故中，变压器中性点产生的过电压会在极大程度上影响变压器中性点的绝缘。
2.110kV变压器系统的软件仿真2.1设计110kV变压器系统的仿真模型为了更清晰的计算变压器中性点在不同事故中所产生的具体过电压值，本文通过ATP-EMTP软件构建110kV变压器的模型进行仿真分析。
2个110kV变压器通过YYd的方法连接，设定相同的参数、最大容量，避雷器接在变压器的中性点。
以变压器110kV侧母线作为起点，在110kV侧输电线路上共计设有6个点，点与点之间的距离为20m。
（如图1）2.2 110kV变压器系统模型的仿真结果本次的仿真结果是110kV输电线路上出现单相短路故障，和母线的距离越近，其中性点所产生的过电压值就会越大；换言之，接地点的过电压值越小，那么就越远离母线，其根本原因是由于正序电阻的不断降低所造成的。
35kV及以下系统保护配置原则及整定方案
35kV及以下系统变压器及线路保护的配置与整定一、保护配置要求GB/T-14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》要求：（一）35kV线路保护35kV为中性点非有效接地电力网的线路，对相间短路和单相接地，应按本条的规定装设相应的保护。
1、对相间短路，保护应按下列原则配置：1）保护装置采用远后备方式。
2）下列情况应快速切除故障：A）如线路短路，使发电厂厂用电母线低于额定电压的60％时；B）如切除线路故障时间长，可能导致线路失去热稳定时；C）城市配电网络的直馈线路，为保证供电质量需要时；D）与高压电网邻近的线路，如切除故障时间长，可能导致高压电网产生稳定问题时。
2、对相间短路，应按下列规定装设保护装置。
1）单侧电源线路可装设一段或两段式电流速断保护和过电流保护，必要时可增设复合电压闭锁元件。
由几段线路串联的单侧电源线路及分支线路，如上述保护不能满足选择性、灵敏性和速动性的要求时，速断保护可无选择地动作，但应以自动重合闸来补救。
此时，速断保护应躲开降压变压器低压母线的短路。
2）复杂网络的单回路线路A）可装设一段或两段式电流速断保护和过电流保护，必要时，保护可增设负荷电压闭锁元件和方向元件。
如不满足选择性、灵敏性和速动性的要求或保护构成过于复杂式，宜采用距离保护。
B）电缆及架空短线路，如采用电流电压保护不能满足选择性、灵敏性和速动性要求时，宜采用光纤电流差动保护作为主保护，以带方向或不带方向的电流电压保护作为后备保护。
C）环形网络宜开环运行，并辅以重合闸和备用电源自动投入装置来增加供电可靠性。
如必须环网运行，为了简化保护，可采用故障时先将网络自动解列而后恢复的方式。
3、平行线路平行线路宜分列运行，如必须并列运行时，可根据其电压等级，重要查那关度和具体情况按下列方式之一装设保护，整定有困难时，运行双回线延时段保护之间的整定配合无选择性：A）装设全线速动保护作为主保护，以阶段式距离保护作为主保护和后备保护；B）装设有相继速动功能的阶段式距离保护作为主保护和后备保护。
变压器的零序保护的配置原则是什么
变压器的零序保护的配置原则是什么?变压器的零序保护的配置原则是什么？答：（1）中性点直接接地电网的变压器应装设零序（接地）保护作为变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。
（2）当变压器中性点同时装设有避雷器和放电间隙时，应装设零序电流保护作为变压器中性点直接接地运行时的保护，并增设一套反映间隙放电电流的零序电流保护和一套零序电压保护作为变压器中性点不接地运行时的保护。
后者作为间隙放电电流的零序电流保护的后备保护。
（3）自耦变压器的零序保护的不能接在中性线回路的电流互感器上，应接在本侧的零序电流滤过器上，并且高、中压侧加装方向元件，以保证选择性。
110kV、220kV中性点直接接地电力网装设保护的一般规定英文词条名：1 全绝缘变压器。
应按规定装设零序电流保护，并增设零序过电压保护。
当电力网单相接地且失去接地中性点时，零序过电压保护经0.3～0.5S 时限动作于断开变压器各侧断路器。
2A.中性点装设放电间隙时，应按规定装设零序电流保护，并增设反应零序电压和间隙放电电流的零序电流电压保护。
当电力网单相接地且失去接地中性点时，零序电流电压保护约经0.3～0.5S 时限动作于断开变压器各侧断路器。
B.中性点不装设放电间隙时，应装设两段零序电流保护和一套零序电流电压保护。
零序电流保护第一段设置一个时限，第二段设置两个时限，当每组母线上至少有一台中性点接地变压器时，第一段和第二段的较小时限动作于缩小故障影响范围。
零序电流电压保护用于变压器中性点不接地运行时保护变压器，其动作时限与零序电流保护第二段时限相配合，用以先切除中性点不接地变压器，后切除中性点接地变压器。
当某一组母线上的变压器中性点都不接地时，则不应动作于断开母线联络断路器，而应当首先断开中性点不接地的变压器，此时零序电流保护可采用一段，并带一个时限在大短路电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护保护间隙1.保护间隙protective gap带电部分与地之间用以限制可能发生最大过电压的间隙。
110 kV变压器中性点过电压保护配置探讨
不超过3。 在这种极限情况下， 一相接地时中性点的
稳态电位 Uo为:
Uo=
3
2 +3
叽 =0.6 Ug= 35% U xz .
(4)
绝缘的冲击耐受电压肯定大于 185 kV， 并不需要在 间隙旁并联金属氧化物避雷器。
3 中性点 间隙保护配置
3. 1 变压器中性点间隙值的确定
(2) 经验算如断路器操作中因操动机构故障出
现非全相或严重不同期时产生的铁磁谐振过电压可 能危及中性点为标准分级绝缘、运行时中性点不接
地的110 kV 及220 kV 变压器的中 性点绝缘， 宜在
中 性点装设间隙。 (3) 有效接地系统中的中性点不接地的变压 器， 如中性点采用分级绝缘且未装设保护间隙， 应在 中性点装设雷电过压保护装置， 且宜选变压器中性 点金属氧化物避雷器。 发现规程推荐中性点保护以间隙为主， 只有在 未装设间隙的情况下才需要装设中性点避雷器。 另据国网公司 《 十八项电网项目 重大反事故措 施》 (试行) 规定: “ 为防止在有效接地系统中出现孤
根据中华人民共和国现行的电力行业标准， 我 国 110 kV 系统中变压器中性点一般采用直接接地 或经低阻抗接地， 部分变压器中 性点也可不接地。 系 统运行中出现于设备绝缘上的过电压有: 暂时过电 压(工频过电 谐振过电压) 、 压、 操作过电压和雷电过 电压。 如何防止这些过电 压对于变压器绝缘的破坏，
收稿 日期 :2007 - 09- 16
护应采用棒间隙保护方式。 对于110 kV 变压器， 当 中 性点绝缘的冲击耐受电压蕊185 kV 时， 还应在间 隙旁并联金属氧化物避雷器， 间隙距离及避雷器参
数配合应进行校核。 间隙动作后， 应检查间隙的烧损 情况并校核间隙距离” 。 根据现行国标 GB1094- 85 《 电力变压器》 及
220kV与110kV变压器中性点接地方式安排与间隙保护配置及整定实施细则
220kV与110kV变压器中性点接地方式安排与间隙保护配置及整定实施细则一、变压器中性点接地方式安排原则1、110kV～220kV电网变压器中性点接地运行方式安排应满足变压器中性点绝缘承受要求，并尽量保持变电站的零序阻抗基本不变且系统任何短路点的零序综合阻抗不大于正序综合阻抗的三倍。
2、由于变压器结构原理要求必须接地的（如自耦变及电厂的厂用变等）中性点必须接地。
3、220kV变电站应至少有一台变压器中性点直接接地运行。
4、220kV变压器高、中压侧、110kV变压器高压侧中性点，均应装设独立的间隙零序过电压保护和间隙零序过电流保护。
间隙零序过电压、间隙零序过电流保护在中性点接地时停用，在中性点不接地时投入。
中性点绝缘等级为44kV和35kV的变压器，未加装间隙保护的，应接地运行。
5、110kV主变中低压侧无电源的变压器一般不接地。
中低压侧有电源时，变压器至少考虑一台中性点接地。
6、一个变电站有多台变压器，且只考虑一个接地点时，应优先考虑带负荷调压变压器接地。
7、有接地点的厂、站因方式需要分裂成两部分运行时，两部分都要保持接地点。
8、某些发电机、变压器直接连接的电厂，发电机如有全停的可能，在全停时，变压器中性点应有倒挂接地的措施。
9、当接地系统的变压器任一侧的高压开关断开，而变压器仍带电时，断开侧的变压器中性点必须接地，并投入零序过流保护，但是该接地点不列入系统接地点之内。
10、220kV及以上发电厂（不含总调调管）、变电站的变压器中性点接地运行方式由省调安排，未安排的，原则上不要求接地；各地调管辖的110kV变电站中性点接地运行方式由地调安排。
二、变压器中性点间隙零序过流、零序过电压保护配置及整定要求1、间隙零序电压、零序电流各按两时限配置，可分别设置投退；2、间隙零序过电压应取PT开口三角电压，间隙零序电流应取中性点间隙专用CT；3、间隙保护动作逻辑：变压器间隙零序过电压元件单独经时间元件出口；变压器间隙零序过流和零序过电压元件组成“或门”逻辑，经另一时间元件出口；4、变压器间隙零序过电压保护整定要求：1）变压器间隙零序过电压保护动作跳变压器时间应满足变压器中性点绝缘承受能力要求。
变压器保护及原理
应装设哪些的继电保护 各保护的配置及原理
1）防止变压器油箱内各种短路故障和油面降低的瓦斯 保护（重瓦斯 跳闸 / 轻瓦斯 信号) 2）防止变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电 流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝 间短路的纵差保护或电流速断保护 3）防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动 保护（或电流速断保护）后备的过电流保护（或 复合电压启动的过电流保护或复序过流保护）
瓦斯保护原理及构成
瓦斯保护的主 要元件是瓦斯 继电器，它安 装在变压器的 油箱和油枕之 间的连接管道 中。
瓦斯继电器装设在变压器油枕之间的联通管上。变压器安装时应取1%～1.5%的 倾斜度(使气体能够进入瓦斯继电器和油枕）；联通管对油箱的油箱与顶盖也有 2%～4%的倾斜度(防止储存气体，同时保证瓦斯保护的可靠动作）。
分级绝缘变压器零序保护组成 由零序电压保护Байду номын сангаас零序电流保护、间隙零序电流保 护共同构成 分级绝缘变压器零序保护原理 当系统发生一点接地，中性点接地运行的变压器由 其零序电流保护动作于切除。若高压母线上已没有中性 点接地运行的变压器，而故障仍然存在时，中性点电位 将升高，发生过电压而导致放电间隙击穿，此时中性点 不接地运行的变压器将由反应间隙放电电流的零序电流 保护瞬时动作于切除。如果中性点过电压值不足以使放 电间隙击穿，则可由零序电压保护带0.3～0.5S的延时将 中性点不接地运行的变压器切除。
外部故障：指油箱外引出线的短路故障 相间短路 单相接地短路
变压器不正常工作状态
外部短路引起的过电流
油箱漏油造成油面降低
外部接地短路引起中性点过电压 过负荷 绕组过电压 频率降低引起的过励磁
油温过高等
值班人员处理措施
变压器处于不正常工作状态时，继电保护应根据其 严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相 应的措施，以确保变压器的安全。
高海拔地区330kV变压器中性点过电压保护配置讨论
高海拔地区330kV变压器中性点过电压保护配置讨论本文描述并分析了高海拔地区330kV变压器中性点接地方式，所承受的过电压种类和水平，提出了变压器中性点放电间隙和避雷器过电压保护的配置原则。
标签：中性点接地方式放电间隙避雷器过电压零序保护1中性点接地方式和承受的过电压1.1 系统中运行变压器中性点接地方式我国110kV及以上电力系统为中性点有效接地系统，为了限制单相接地短路电流，防止通信干扰和满足继电保护整定配置等要求，将部分变压器中性点不直接接地运行，形成局部不接地系统。
不接地的变压器中性点要采取间隙保护措施，间隙一般串联电流互感器，当间隙放电时用零序间隙电流来启动变压器后备保护，跳开各侧断路器，保护变压器。
按国家标准GB311《高压输变电设备的绝缘配合》规定[2]，中性点有效接地系统所使用的变压器为分级绝缘结构，即变压器绕组中性点的绝缘水平低于绕组端部绝缘水平。
1.2有效接地系统中，部分中性点不直接接地的变压器运行中可能承受的过电压（1）大气过电压发电厂升压变压器一般不会遭受雷电直击，主要是雷电侵入波过电压，且在不接地变压器中性点上可能形成全反射。
（2）操作过电压由于断路器分合闸，在变压器首端出现的操作过电压传递到中性点，这类过电压一般幅值较低，对变压器中性点绝缘的危害较小。
（3）工频过电压和谐振过电压有效接地系统中因单相接地故障，形成局部不接地系统产生的工频暂态过电压可达0.6倍相电压;偶然形成局部不接地系统，且有单相接地故障存在，这时中性点上工频暂态过电压可达到相电压;有双侧电源的变压器，在断路器非全相分合闸时，由于两侧电源不同步，在变压器中性点上可出现的工频暂态过电压接近于2倍相电压，导线断线或断路器操作机构故障，出现非全相或严重不同期时产生的铁磁谐振过电压。
2高海拔地区330kV变压器中性点间隙和避雷器保护的配置原则2.1 配置原则变压器中性点间隙保护可采用间隙、避雷器和避雷器并联放电间隙三种方式，西北电网系统中330kV电压等级的变压器一般采用避雷器并联放电间隙的保护方式。
中性点间隙方案
QB/YW云南电网公司发布目 次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 内容与方法 (1)4.1主变压器中性点接地方式要求 (1)4.2主变压器中性点过电压保护（一次部分）配置和使用要求 (1)4.3主变压器中性点过电压保护（二次部分）配置和与主变压器中性点过电压保护（一次部分）配合使用要求 (2)4.4其他相关问题及要求 (3)5 检查与考核 (3)6 附录 (3)附录A（规范性附录）中性点间隙安装方式的指导意见 (3)前 言本标准是根据国家和电力行业相关标准，并在原云南电网公司《220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见（试行）》（云电生〔2005〕98号）的基础上修订而成。
本标准发布实施后，原公司的《220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见（试行）》（云电生〔2005〕98号）予以废止。
本标准由云南电网公司生产技术部提出并归口。
本标准起草部门：云南电网公司生产技术部。
本标准主要起草人：龚闯、沈龙、姜虹云。
本标准主要审核人：赵建宁、薛武、周海、魏杰。
本标准由廖泽龙批准。
本标准由云南电网公司生产技术部负责解释。
220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见1 范围为了规范云南电网220kV和110kV主变压器中性点过电压保护的配置与使用，特制定本标准。
本标准适用于云南电网220kV和110kV主变压器中性点过电压保护的配置与使用的管理。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而构成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
2.1 220-500kV电网继电保护装置运行整定规程（DL/T 559-94）2.2 3-110kV电网继电保护装置运行整定规程（DL/T 584-95）3 术语和定义无4 内容与方法4.1 主变压器中性点接地方式要求4.1.1 自耦变压器中性点必须直接接地运行。
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主变压器中性点过电压保护配置原则
由于电力系统运行的需要，110～220 k V有效接地系统的变压器中性点大部分采用不接地运行方式，变压器一般采用分级绝缘结构，绝缘水平相对较低，所以不接地运行的变压器中性点需要考虑对雷电过电压、操作过电压和暂时过电压的保护。
根据DL／T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的有关规定，提出以下保护配置意见：
a）对110 kV和220 k V有效接地系统中可能偶然形成的局部不接地系统（如接地变压器误跳开关等原因引起）、低压侧有电源的变压器不接地中性点应装设间隙保护。
b）经验算，如断路器因操作机构故障出现非全相和严重不同期产生的铁磁谐振过电压可能危及中性点为标准分级绝缘、运行时中性点不接地的110 kV和220 k V变压器的中性点绝缘，宜在中性点装设间隙。
c）变压器中性点间隙值的确定应综合考虑
———间隙的标准雷电波动作值小于主变压器中性点的标准雷电波耐受值；
———因接地故障形成局部不接地系统时间隙应动作；
———系统以有效接地方式运行、发生单相接地故障时，间隙不应动作。
2变压器中性点保护配置方式的分析
根据以上配置原则，参照广东省电力试验研究所的试验数据，直径16 mm、水平布置、半球头圆钢的棒－棒间隙放电电压与间隙距离的关系见图1，在Ucp（1±σ）和U50％（1±σ）区间内放电的概率为99．7％［1］。
2．1变压器中性点绝缘水平的选取
根据GB 311.7-1998《高压输变电设备的绝缘配合使用导则》，对3～220 k V油纸绝缘设备，耐受操作冲击电压的能力为耐受雷电冲击的0．83倍，其值远超过预期操作过电压水平，所以绝缘水平主要由雷电过电压决定，不需考虑操作过电压的影响。
取中性点绝缘老化累计安全系数为0．85，参考GB311．1—1997《高压输变电设备的绝缘配合》，取雷电冲击安全系数为0．714，工频电压安全系数为1．0，则中性点综合耐受雷电冲击裕度系数为0．6，综合耐受工频裕度系数为0．85。
主变压器中性点可能出现的最大暂时过电压见表1。
2．2中性点保护的配置方式
我国变压器中性点保护方式一般有：单独间隙、单独避雷器、间隙与避雷器并联。
下面结合常用中性点避雷器型号，对各种绝缘等级的变压器中性点保护方式（见表2）进行讨论。
2．2．135 kV绝缘等级
35 kV中性点绝缘水平为雷电冲击耐受电压185 k V，工频耐受电压85 k V；考虑安全系数后，绝缘水平为雷电冲击耐受电压111 kV，1 min工频耐受电压73 k V。
单独采用110 mm间隙时，间隙雷电冲击放电电压为93～112 k V，工频放电电压为47～57 k V。
雷电冲击放电电压和工频放电电压均小于中性点绝缘水平，中性点有效接地系统最大暂时工频过电压下间隙不动作，中性点不接地系统最大暂时工频过电压下间隙动作，满足保护中性点的要求。
推荐采用此保护配置方式。
单独采用Y1．5 W－48／109型避雷器时，避雷器可以耐受中性点有效接地系统最大暂时工频过电压，但裕度较小。
在中性点不接地系统最大暂时工频过电压下，避雷器可能损坏。
110 mm间隙与Y1．5 W－48／109型避雷器并联时，满足保护中性点要求。
但Y1．5 W －48／109型避雷器非标准型号，在避雷器残压作用下，间隙可能同时动作；在中性点工频
电压为48～57 k V时，如间隙不动作，则避雷器有可能损坏。
2．2．244 kV绝缘等级
44 kV中性点绝缘水平为雷电冲击耐受电压250 k V，工频耐受电压95 k V；考虑安全系数后，绝缘水平为雷电冲击耐受电压150 kV，1 min工频耐受电压80 k V。
单独采用135 mm间隙时，间隙雷电冲击放电电压为104～124 k V，工频放电电压为52．6～63kV。
雷电冲击放电电压和工频放电电压均小于中性点绝缘水平，中性点有效接地系统最大暂时工频过电压下间隙不动作，中性点不接地系统最大暂时工频过电压下间隙动作，满足保护中性点的要求。
单独采用Y1．5 W－60／144型避雷器时，避雷器额定电压为60 kV，雷电冲击残压为144 k V。
避雷器耐受中性点不接地系统最大暂时工频过电压的裕度不足。
115 mm间隙与Y1．5 W－60／144型避雷器并联时，间隙雷电冲击放电电压为95～115 k V，工频放电电压为48～58 kV。
该配置方式可以满足保护中性点要求。
考虑到该绝缘等级中性点耐雷水平不高，为减少间隙动作对变压器的累计破坏程度，配置避雷器对变压器的保护来说效果更佳。
推荐采用该保护配置方式。
2．2．360 kV绝缘等级中性点保护方式
60 kV中性点绝缘水平为雷电冲击耐受电压325 kV，工频耐受电压140 kV；考虑安全系数后，绝缘水平为雷电冲击耐受电压197 kV，1 min工频耐受电压119 k V。
单独采用145 mm间隙时，间隙雷电冲击放电电压为109～131 kV，工频放电电压为54～66kV。
雷电冲击放电电压和工频放电电压均小于中性点绝缘水平，并有较大裕度，中性点有效接地系统最大暂时工频过电压下间隙不动作，中性点不接地系统最大暂时工频过电压下间隙动作，满足保护中性点要求。
运行维护工作量少，推荐采用该保护配置方式。
单独采用Y1．5 W－72／186型避雷器时，避雷器额定电压为72 kV，雷电冲击残压为186 k V，可以耐受中性点有效接地系统最大暂时工频过电压。
避雷器雷电冲击电流下的残压低于中性点雷电冲击耐受电压，满足保护中性点的要求。
115 mm间隙与Y1．5 W－72／186型避雷器并联时，115 mm间隙雷电冲击放电电压为95～115kV，工频放电电压为48～58 k V。
在避雷器残压作用下，间隙可能同时动作，该保护配置方式满足保护中性点的要求。
400 kV，工频耐受电压200 kV；考虑安全系数后，绝缘水平为雷电冲击耐受电压240 kV，1 min工频耐受电压170 k V。
单独采用275 mm间隙时，间隙雷电冲击放电电压为195～234 kV，工频放电电压为99～120kV。
雷电冲击放电电压和工频放电电压均小于中性点绝缘水平，中性点有效接地系统最大暂时工频过电压下间隙不动作，中性点不接地系统最大暂时工频过电压下间隙动作，满足保护中性点的要求。
单独采用Y1．5 W－144／320避雷器时，避雷器额定电压为144 k V，雷电冲击残压为320 k V，避雷器可以耐受中性点有效接地和不接地系统最大暂时工频过电压，避雷器雷电冲击电流残压高于中性点雷电冲击耐受电压，但考虑到中性点安全系数裕度较大，所以估计对中性点绝缘的影响不大。
290 mm间隙与Y1．5 W－144／320避雷器并联时，间隙雷电冲击放电电压为216～259 k V，工频放电电压为104～125 kV。
该保护配置方式可以满足保护中性点要求。
考虑220 kV 变压器的重要性，推荐使用该保护配置方式。