220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见(试行)
110～220kV变压器中性点保护间隙距离计算选择
110～220kV变压器中性点保护间隙距离计算选择摘要：根据过电压及绝缘配合要求，总结110～220kV变压器中性点保护间隙的整定计算原则，根据目前电力系统实际情况，计算110～220kV变压器中性点保护间隙可调范围值，并提出保护间隙可调范围通用设计值，以供设计单位及中性点设备厂家参考。
关键词：变压器中心点保护间隙；棒间隙距离；过电压及绝缘配合中图分类号：0 引言电力系统中110～220kV变压器中性点可采用直接接地方式，部分变压器中性点根据运行要求也可采用不接地方式。
为防止在有效接地系统中偶然出现局部不接地系统，并产生较高工频过电压损害变压器中性点绝缘，110～220kV不接地变压器的中性点应采用水平布置的棒间隙保护，当因接地故障形成局部不接地系统时，该间隙应动作。
当系统以有效接地系统方式运行发生单相接地故障时，该间隙不应动作。
该间隙距离还应兼顾雷电过电压下保护变压器中性点标准分级绝缘的要求。
保护间隙虽有限制过电压的能力，但其熄弧能力差，实际工程中常采用在保护间隙旁边并联金属氧化物避雷器，避雷器作为雷电冲击过电压主保护，保护间隙为后备保护。
另外，保护间隙的工频击穿电压还应与避雷器持续运行电压配合，以免避雷器长时间运行在中性点工频过电压下而被损坏。
1 变压器中性点过电压110～220kV变压器中性点采用经隔离开关接地，并配置与隔离开关并联的中性点避雷器及放电间隙，其典型电气接线示意见图1。
当中性点隔离开关处于合闸位置时，变压器中性点为直接接地；当中性点隔离开关处于分闸位置时，变压器中性点为经棒间隙接地。
图1 110～220kV变压器中性点成套装置接线示意图（1）侵入雷电波过电压。
当雷击线路时，雷电冲击波侵入变压器，在三相同时进波时，变压器不接地的中性点类似于开路情况，在中性点产生的雷电过电压最严重情况可达波幅值的2倍。
此过电压会对分级绝缘的变压器中性点造成危害。
此情况下，宜优先装设无间隙金属氧化物避雷器MOA作为主保护，间隙可作为后备保护。
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。
主变压器中性点过电压保护配置原则
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。
110kV主变中性点过电压保护配置的探讨
110kV主变中性点过电压保护配置的探讨作者：吴斌来源：《科技创新与应用》2013年第08期摘要：文章介绍了110kV主变压器中性点过电压的各种可能情况，对各类过电压保护方式作了分析和对比，介绍了110kV主变中性点过电压保护配置的相关原则。
关键词：中性点；过电压；放电间隙；绝缘水平1 引言110kV系统属于中性点有效接地的大接地电流系统。
为防止通信干扰，满足继电保护配置要求，并考虑到单相短路时的短路电流以及零序电压水平，通常只让部分110kV变压器中性点直接接地，而多数110kV变压器的中性点并不直接接地运行。
不接地变压器的中性点在运行过程中可能会受到雷电、操作、工频等各类过电压的影响。
另外，110kV及以上变压器一般使用分级绝缘，中性点处的绝缘水平往往比较薄弱。
因此在实际运行中，常常需要对不接地变压器的中性点进行过电压保护措施。
本文分析了变压器中性点过电压现象及相关保护方式，讨论了主变中性点过电压保护相关配置原则。
2 中性点的过压情况分析电力系统的过电压现象一般可分为三种情况：（1）雷电过电压；（2）操作过电压；（3）暂时过电压，即工频过电压或谐振过电压。
中性点不接地的变压器，在雷电波从线路到达变压器中不接的地中性点时，雷电波可能在中性点发生全反射，并产生幅值很高的雷电过电压，危及变压器中性点绝缘。
标准的雷电波形并不一定都是由雷电发出，比如，单相接地时，可能在非接地相上产生出近似于雷电过电压的短波前。
对中性点雷击过电压，可以采用避雷器保护，一般按照变压器的标准雷电波耐受水平，并考虑绝缘老化的累计效应乘以系数0.85，得到的实际绝缘耐受水平大于避雷器的标称雷电冲击放电电压或残压。
暂时过电压主要由单相接地故障和谐振等造成。
在我国的标准中性点接地系统中，在不失去有效接地的情况下，一般单相接地故障的非故障相工频过电压不会超出线电压的80%。
但在110kV终端站中，不接地变压器实际上形成了一个局部不接地系统，若单相间歇性电弧接地故障发生，按最高电压126kV计算，主变中性点稳态过电压能达到73kV，暂态电压则能达到132kV。
220kV变压器中性点过电压及保护分析
220kV变压器中性点过电压及保护分析摘要：目前，对于我国110kV 以及220kV 等级变压器，一般会使用部分中性点接地的方式进行设备运行。
在变压器的实际运行过程中，由于受到某些因素的影响，很容易导致变压器的中性点一直保持过电压状态，而这一问题会导致变压器中性点的绝缘性能不断降低，因此，必须加强对于变压器中性点的过电压保护和分析。
本文分析变压器在雷电过电压下的绕组仿真模型，并通过对变压器中性点受到线路上的入侵雷电波作用时的实际过电压情况进行仿真，阐述了110kV和220kV变压器中性点过电压及保护。
关键词：变压器；过电压；保护目前，我国电力系统通常会使用避雷器并联棒间隙的方式对系统变压器中的中性点绝缘进行保护，其运行原理为：当雷电波施加在变压器时，变压器中性点会产生动作以保证中性点绝点不会受到损坏：而在系统产生单项接地故障时，中性点的棒间隙则会产生动作使变压器中性点不会受到电压损坏。
但是对于这种方式来说，在运行过程中并没有对变压器的过电压情况进行充分考虑，并因此可能使中性点在保护配合方面存在一定的缺陷，在实际使用中经常会出现由于配合不良而发生系统故障。
其中，单相接地故障是经常出现的一类故障．变压器中性点棒间隙发生动作，会使变压器出现误切除的情况，并因此出现变压器甩负荷的问题。
为此，需要对过电压情况进行研究与分析。
一、变压器中性点的过电压过压保护即为当被保护线路的电源电压高于一定数值时，保护器切断该线路；当电源电压恢复到正常范围时，保护器自动接通。
变压器运行时，如果电压超过他的最大允许工作电压，称为变压器的过电压。
过电压往往对变压器的绝缘有很大的危害，甚至使绝缘击穿。
1、雷电过电压。
变压器中性点上出现的最大雷电过电压主要取决于变压器入口处的避雷器残压和变压器的特性，一般其过电压值可按下式计算：式中：ｎ为侵入雷电波的相数；γ 为变压器振荡衰减系数，纠结式绕组取0.5，连续式绕组取0.8；Ｕｂ为变压器入口处避雷器上的残压。
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。
110kV和220kV变压器中性点过电压保护方式的选择
22
广东 电力
第 16 卷
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 Y1.5W-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 kV 。 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 。
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 kV 。
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 ～ 66 kV 。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 。
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 U cp(1 ±σ)和 U 50 %(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
单独采用 Y 1.5W-144/ 320 避雷器时 , 避雷器 额定电压为 144 kV , 雷电冲击残压为 320 kV , 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 。
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220kV和110kV主变压器中性点过电压保护配置与使用意见(试行)
220kV和110kV主变压器
中性点过电压保护配置与使用意见（试行）
近年来，由于云南电网线路发生单相接地故障引起部分220kV 和110kV主变压器中性点间隙击穿，导致变压器中性点间隙零序电流保护动作，造成变压器跳闸停电的事故多次发生。
为了遏制类似事故的重复发生，提高电网供电可靠性和安全稳定运行水平，在试研院公司提交的技术报告《云南电网110、220kV分级绝缘变压器中性点保护方案研究》和对公司系统主变压器中性点过电压保护进行全面调查的基础上，结合国家和电力行业相关标准并吸取其他网省公司经验，对云南电网220kV和110kV主变压器中性点过电压保护的配置与使用提出以下试行意见：
一、主变压器中性点接地方式要求
500kV-110kV主变压器中性点接地方式应遵循DL/T 559-94《220-500kV电网继电保护装置运行整定规程》和DL/T 584-95 《3-110kV电网继电保护装置运行整定规程》的有关规定，并兼顾各电压等级主变压器中性点绝缘水平。
1. 自耦变压器中性点必须直接接地运行。
2. 220kV分级绝缘变压器中性点接地运行方式的安排，应按照DL/T 559-94《220-500kV电网继电保护装置运行整定规程》第4.1.4条执行，并应考虑变压器中性点绝缘水平：当主变压器220kV侧中
棒间隙要求
（1） 棒间隙应使用直径为14mm 的铜棒，采用水平布置，端部为半球型，表面加工细致无毛刺并镀锌，尾部应留有50mm 螺扣，用于调节间隙距离。
（2） 安装棒间隙时应考虑与周围接地物体的距离大于1m ，接地棒长度应不小于0.5m ，离地面距离不小于2m 。
如图1所示：
图1 棒间隙安装示意图 （3） 棒间隙距离根据海拔高度的不同，按下表选取：
不同海拔高度下的间隙距离（参考值）和
试验工频放电电压（以峰值/2方式测量）的10次平均值范围 海拔高度(m)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 220kV 系统中性点间隙距离（mm ） 300 320 340 360 390 410 430 10次放电电压平均值的范围：102±5%kV
110 kV 系统中性点间隙距离（mm ） 110 130 140 150 160 165 170 10次放电电压平均值的范围：60±5%kV
（4） 应定期检查棒间隙距离（特别是间隙保护动作后），如不符合要求应及时调整。
（5） 新建工程投产前及主变预试时应进行棒间隙稳态工频放▽ L 1≥1m L 2≥0.5m
h ≥2m CT · S ·
电电压试验(取10次试验电压平均值)，采用峰值电压表（以峰值/2方式）记录工频放电电压，并做好试验记录备查；若工频放电电压低于上表要求值时，应进行相应调整。
3. 金属氧化物避雷器要求
中性点标称电压（kV）中性点绝缘水平（kV）避雷器额定电压（kV）110 LI400AC200 146
66 LI325AC140 73
44 LI250AC95 60
三、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
1.新建工程分级绝缘变压器应配置中性点间隙零序电
流电压保护，设二段时限。
已投运变压器若采用微机型变压
器保护的，要求增加一段时限。
2.主变压器中性点间隙零序电流保护用零序电流互感
器应串接在棒间隙接地端回路上。
3.间隙零序电流电压保护的零序电流和零序电压动
作值按DL/T 559-94和DL/T 584-95相关规定整定，即：220kV侧：零序电流动作值100A(一次值)，零序电压动作值180V(二次值) ；
110kV侧：零序电流动作值40-100A(一次值)，零序电压动作值150V-180V(二次值)。
4.在终端变电站运行的220kV变压器，220kV侧中性
点绝缘等级为110kV、110kV侧中性点绝缘等级为66kV或
44kV时，220kV、110kV侧中性点可采用棒间隙并联避雷器
保护，变压器220kV侧和110kV侧中性点间隙零序电流保护
动作时间整定应考虑下列两种情况：
（1）无并网小电源的终端变电站，220kV侧中性点绝缘等级为110kV、110kV侧中性点绝缘等级为66kV，若变压器220kV侧和110kV 侧中性点均不接地运行，则变压器中性点只采用避雷器保护，应将棒间隙活动电极拆除并妥善保存，间隙零序电流保护退出运行。
若110kV侧中性点绝缘等级为44kV，运行方式安排和保护整定配合有困难不能直接接地运行的，110kV侧中性点应采用棒间隙并联避雷器保护，间隙零序电流保护动作时间参照第5条第（3）点执行。
（2）中压侧或低压侧有并网小电源的终端变电站，220kV侧中性点绝缘等级为110kV、110kV侧中性点绝缘等级为66kV或44kV，若运行方式安排和保护整定配合有困难不能直接接地运行的，变压器220kV侧中性点可采用棒间隙并联避雷器保护，间隙零序电流保护动作时间第一时限整定为0.3秒解列小电源接入断路器，第二时限整定为1.3秒跳变压器各侧断路器。
5.在终端变电站运行的110kV分级绝缘变压器，分下
列两种情况考虑主变压器中性点过电压保护的整定与使用原
则：
（1）110kV中性点绝缘等级为66kV，中压侧或低压侧没有小电源并网的系统，中性点可不接地运行。
变压器中性点只采用避雷器保护，应将棒间隙活动电极拆除并妥善保存，间隙零序电流保护退出
运行。
（2）110kV中性点绝缘等级为66kV或44kV, 中压侧或低压侧有小电源上网的系统，中性点宜直接接地运行。
若运行方式安排和保护整定配合有困难的，变压器中性点采用棒间隙并联避雷器保护，间隙零序电流保护第一时限整定为0.3秒延时跳开并网小电源相关断路器，第二时限整定为1秒跳变压器各侧断路器。
（3）110kV中性点绝缘等级为44kV，中压侧或低压侧没有小电源并网的系统，变压器中性点一般应直接接地运行。
若运行方式安排和保护整定配合有困难的，变压器中性点采用棒间隙并联避雷器保护, 间隙零序电流电压保护的动作时间整定为1秒跳变压器各侧断路器。
6. 对部分分级绝缘变压器间隙零序电流电压保护暂时无法实现两段时限整定，且中压或低压侧有小电源接入的，要求对相关回路进行改造，完善此功能。
四、其他相关问题及要求
1. 各地调应跟踪并定期核对变压器中、低压侧小电源并网情况，及时调整主变压器中性点的保护方式。
还应结合每年的年方式编制计算、调整变压器中性点接地方式，以适应电网发展的需要。
2. 各供电单位应定期检查主变压器中性点是否烧损、并联避雷器是否动作，总结运行经验，为采取必要的改进措施提供依据。