变压器间隙保护
变压器中性点间隙保护球间隙
变压器中性点间隙保护球间隙在电力系统中，变压器是至关重要的元件之一，用于升降电压，以满足不同电压等级的需求。
然而，变压器的正常运行不仅取决于其主要绕组，还依赖于中性点的保护。
本文将深入探讨变压器中性点间隙保护球间隙，探讨其作用、原理以及在电力系统中的重要性。
**1. 变压器中性点**在变压器中，绕组中的中性点是一个电流回路的关键组成部分。
中性点的存在允许电流在正向和反向方向流动，确保了变压器正常运行。
然而，中性点也可能受到外部因素的影响，如过电压、电弧等，因此需要特殊的保护机制。
**2. 中性点保护的必要性**变压器中性点是电力系统中的薄弱环节之一。
它容易受到各种问题的侵害，包括：- **地故障**：地故障可能导致中性点电流升高，从而危及变压器正常运行。
- **过电压**：过电压会导致中性点电压升高，可能损坏变压器。
- **电弧故障**：电弧故障可能在中性点产生高温，损害绕组绝缘。
为了应对这些问题，需要一种可靠的中性点保护机制。
**3. 中性点保护的工作原理**中性点保护的核心原理是检测中性点电流和电压的变化，以判断是否存在故障。
其中，球间隙保护是一种常用的方法。
球间隙是指在绕组中放置的特殊电阻元件，通常由金属球构成。
球间隙保护的工作原理如下：- 当绕组中没有故障时，中性点电流和电压平衡，电流通过球间隙的电阻很小。
- 一旦发生中性点故障，电流将不再平衡，电流通过球间隙的电阻急剧增加。
- 这一变化被中性点保护装置检测到，然后触发保护动作，通常是切断变压器的电源，以防止故障进一步扩大。
**4. 电力系统中的重要性**中性点保护球间隙在电力系统中具有重要作用，具体体现在以下几个方面：- **维护电力系统稳定性**：中性点保护球间隙可以防止中性点故障扩大，从而维护了电力系统的稳定性。
- **延长设备寿命**：通过及时检测并隔离中性点故障，中性点保护可以延长变压器和其他设备的寿命，减少维护成本。
- **提高系统可用性**：中性点保护确保了电力系统的可用性，减少了停电和系统故障的可能性。
间隙保护国家有关规定
间隙保护国家有关规定根据国家电力公司制定的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》〔国电发［2000］589号〕和有关网局《110-220KV变压器中性点过电压保护方式规定》，现摘录如下：1、当220KV变电站有两台及以上主变运行时，应将其中一台主变高压绕组中性点直接接地。
2、110KV、220KV变压器不接地的中性点应装设间隙或采用避雷器与间隙并联保护方式。
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、发生单向接地故障时，间隙不应动作；避雷器应能承受单向接地时中性点的稳态电压升高。
间隙的标准雷电波放电电压和避雷器雷电冲击残压应低于变压器中性点雷电冲击耐受水平。
3、220KV变压器〔自耦变除外〕的220KV绕组中性点为110KV绝缘水平〔LI400AC200〕，110KV绕组中性点为60KV绝缘水平〔LI325AC140〕，均应采用钢棒间隙与避雷器并联保护方式。
220KV绕组中性点宜选用Y1.5W-144/320型氧化锌，间隙距离宜选用300mm; 110KV绕组中性点宜选用Y1.5W-60/144型氧化锌，间隙距离宜选用140mm。
4、110KV变压器中性点采用以下保护方式110KV绕组中性点为60KV绝缘水平(LI325AC140),宜选用Y1.5W-60/144型氧化锌避雷器与140mm距离的间隙相并联。
110KV绕组中性点为44KV绝缘水平(LI250AC95),宜选用Y1.5W-60/144型氧化锌避雷器与120mm距离的间隙相并联。
110KV绕组中性点为35KV绝缘水平(LI185AC85),可以采用单独间隙保护，间隙距离宜选用115mm。
有关各方可以根据当地海拔高度和空气湿度放电间隙距离作适当调整。
5、棒间隙采用φ16mm镀锌圆钢，端部形状接近半圆无棱角〔不允许焊接铜球〕，尾端应有螺纹以便调节，间隙应水平布置以防止雨水短接。
避雷器应加装放电记数器，以便于巡视人员监视。
变压器间隙保护和零序保护投退原则
变压器是电力系统中非常重要的设备，用于将电压从一个电路传递到另一个电路，并且能够根据需要改变电压的大小。
在变压器的运行过程中，常常会受到各种外部和内部因素的影响，可能会出现各种故障。
为了保证变压器的安全运行，需要对其进行有效的保护。
变压器保护系统主要包括间隙保护和零序保护，这两种保护方式对于保护变压器的安全运行起到了至关重要的作用。
下面将从间隙保护和零序保护的投退原则进行详细介绍。
1. 间隙保护的原理和作用间隙保护是变压器保护系统中的一个重要组成部分，它主要是用来检测变压器绕组与油箱、绝缘套管等之间的电气间隙是否存在故障，一旦出现故障、如绕组与油箱之间发生击穿或绝缘老化，会导致电气间隙减小，这时候间隙保护就会及时动作，保护变压器不受到损坏。
2. 间隙保护的投退原则（1）间隙保护的投入条件a. 当变压器运行时，间隙保护设备首先要处于工作状态；b. 当间隙阻抗变化达到设定值时，间隙保护设备要及时动作；c. 当变压器绕组与油箱、绝缘套管之间发生故障时，间隙保护设备要及时动作。
（2）间隙保护的退去条件a. 当变压器停机时，间隙保护设备应退去；b. 当间隙阻抗变化不再存在故障时，间隙保护设备应退去。
3. 零序保护的原理和作用零序保护是用于检测变压器绕组的接地故障，防止接地故障的持续发展，保护变压器及其周边设备的安全运行。
4. 零序保护的投退原则（1）零序保护的投入条件a. 当变压器运行时，零序保护设备首先要处于工作状态；b. 零序电流超过设定值时，零序保护设备要及时动作；c. 当变压器绕组发生接地故障时，零序保护设备要及时动作。
（2）零序保护的退去条件a. 当变压器停机时，零序保护设备应退去；b. 当零序电流恢复正常时，零序保护设备应退去。
变压器的间隙保护和零序保护是保证变压器安全运行的重要手段，它们的投退原则是确保在变压器正常运行时保护设备处于工作状态，及时发现并阻止故障的发展，同时确保变压器停机时保护设备能够及时退出，避免不必要的干扰。
110kV 主变压器间隙保护误动作原因分析及处理措施
110kV某变电站是110kV电网核心变电站机构之一，其主要职责即为乡镇企业单位供电和百姓群体供电，内在正常负荷12MVA 装配备1台数量的110kV主变压器设备，最终联络站点电压均为220kV。
110kV侧选取内桥接线模式为主要操作手段，以桥背投模式为主，分位处位置为分段101断路器设备，需要注意的是，此时35KV线路回数量为2，10kV线路回数量为5，在中低压侧位置处并无并网线路状况存在。
1故障情况要点分析某变电站110kV线路万赞I线发生V相接地短路不良状况，基础性故障距离为9km，I线距离I段保护行为，52ms之后171断路器设备实施跳开态势，此时相关线路被切除，1801ms之后重合闸动作，此时故障被定性为基本排除。
110kV变电站故障发生瞬间，后备保护结构系统正常运行，551ms间隙保护1出口，间隔1ms之后则顺利进行2出口保护，此时主变压器设备三侧对应电路前设备均被断开，失电状态开始波及开来，具体负荷损失量度为12mva，分支变电站220V1号主变压器设备110kV侧中性点和2号主变压器设备110kV侧中性点均接地。
2故障成因及排查要点分析因为此变电站2号主变压器设备定值已被原定，对应主变压器设备保护模式以PST-1202C为主，高压侧位置间隙零序过流投入机制和对应过压保护投入机制均保持正常平稳运行态势，间隙过流定值详细量度为4A，需要注意的是，正规间隙过压定值应为150V，通过间隙零序过流0.5s以及零序过压0.5s后，主变压器设备三种位置断路器设备均显示跳开，此时桥内容也被涵盖其中。
应该了解到，外接口位置处的三角电压内容即为间隙过压核心点。
故障出现后阶段内，52ms线路切除操作正常，三项电流消失殆尽，UV此时实际显示为0V，但是UU和UW却不是0V，但后二者基本保持规则波形运动，当此次故障出现后551ms阶段，间隙保护1出口，1ms后间隙保护2出口，常规保护动作跳开原有主变压器设备本体三侧开关，整个电站显示为失电。
变压器零序保护与间隙保护
1、主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压各保护什么类型故障保护整定原则是什么
答：主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压，是保护设备本身引出线上的接地短路故障的，一般是作为变压器高压侧110——220千伏系统接地故障的后备保护，零序电流保护，是变压器中性接地运行时的零序保护；而零序电压保护是变压器中性点不接地运行时的零序保护；而间隙过流则是用于变压器中性点以放电间隙接地的运行方式中。
零序过流保护，一次启动电流很小，一般在100安左右，时间约秒，零序过压保护，按经验整定为二倍额定相电压，为躲过单相接地的暂态过压，时间通常整定为——秒，变压器220KV侧中性点放电间隙的长度，一般为325毫米，击穿电压的有效值为千伏，当中性点的电压超过击穿电压时，间隙被击穿，零序电流通过中性点，保护时间整定为秒。
关于规范并网电厂变压器间隙保护的通知
四川省电力公司
关于规范并网电厂变压器间隙保护的通知各并网电厂：
近期500kV九石一、二线相继发生同相故障，重合闸期间，线路非全相运行，发生了通过500kV九龙站上网的并网电厂不接地主变压器间隙被瞬时击穿，间隙电流电压保护不正确动作的事故。
为了避免类似事故的再次发生，要求四川电网的各并网电厂对通过间隙接地的主变压器的变压器保护（发变组保护）及主变间隙进行排查清理，具体要求如下：
1、220kV变压器中性点间隙满足335mm，误差不超过±10mm；
2、间隙采用φ18mm的园钢电极棒，端部为半球型，水平布置，对中误差不超过±2mm，极棒应进行防锈处理；
3、海拔在1000m以上的地区，海拔每增加100m，间隙距离增大1%；
4、变压器中性点间隙电压和间隙电流保护的动作时间应分别整定，在确保变压器安全前提下，间隙电流不超过变压器短时热稳定耐受电流时，其间隙电流保护的动作时间应可靠躲过线路非全相时间并适当延长，一般可取1.3-2.0s。
对于变压器中性点间隙电压和间隙电流保护的动作时间不能分别整定的可通过保护装置软件升级来实现该功能，个别不能进行软件升级的主变压器应进行装置升级改造。
请各单位严格按照上述要求进行清理整改，并将结果上报：
1、在2011年8月30日之前制定整改计划和整改措施；
2、在2011年12月30日之间完成整改；
3、在2011年12月30日之前将整改后的变压器保护（发变组保护）定值上报调度机构备案。
联系人：四川电力调度中心王利平（68133537，wliping@）
二○一一年七月二十二日。
变压器零序保护和间隙保护的配合
变压器零序保护和间隙保护的配合多台变压器并列运行时只允许一台变压器中性点直接接地。
当发生接地故障时，中性点直接接地的变压器零序电流保护首先动作，若故障仍未切除，再由零序过压保护进行切除。
故单从零序保护选择性判断保护选择性不高。
现结合我公司关于主变保护的整改计划，对多台变压器并列运行时发生接地故障时的动作逻辑进行叙述。
标签：选择性；列运行；零序保护；间隙保护2013年6月8日接到广州中调下发流溪河电厂涉网安全检查后整改计划，其中针对主变保护提出加装间隙CT以完善间隙零序过流回路，健全主变不接地保护。
现结合我厂两台主变并列运行的运行工况对并列运行变压器接地故障的正确切除进行分析。
1 保护原理当中性点直接接地系统中发生接地短路时，将出现很大的零序电流，利用零序电流来构成接地短路的保护，具有显著的优点，被广泛应用在110kV及以上电压等级的电网中。
而当中性点不直接接地时，若发生单相接地时，其他两相的对地电压要升高倍，对绝缘水平不高的设备构成安全威胁，因此为了防止故障进一步扩大造成两点或多点接地短路时，应由间隙保护及时反应。
2 我厂主变零序与间隙保护现状介绍流溪河发电公司升压站主接线为单母线运行，无母线联络开关（如图1所示）。
两台主变压器并列运行，正常运行工况下一台主变中性点直接接地，另外一台主变中性点不接地。
两台主变后备保护装置均配有接地保护（即零序过流保护）和不接地保护（即间隙保护），中性点接地的主变投入零序过流保护，中性点不接地主变投间隙保护。
当发生接地时由于电厂系统内存在一中性点接地，故零序过压不会突变过高而达到整定值，此时故障由中性点接地主变的零序过流保护功能跳开本侧开关。
若故障未被消除，此时运行中的变压器中性点不接地，而使非故障相相电压升至倍，主变绝缘将承受倍电压冲击考验。
而此时由于整个电厂运行小系统中无中性点接地，故由间隙保护进行保护，切除故障点。
现阶段主变保护装置存在以下三点弊端：两台主变保护装置在故障发生时零序过流保护无选择性，正确率为50%。
变压器间隙保护的整定原理及配合
变压器间隙保护的整定原理及配合
针对终端系统，如110kV终端变电站，为了防止站内间隙保护误动，在进行整定时，会有更多的因素纳入考虑范畴。
本文以终端主变间隙作为分析对象，讨论终端侧间隙保护整定时，应采取哪些防误动措施。
一、误动的机理
以终端侧为研究对象，进行分析
其中，Z L1、Z L2、Z L0分别表示线路正序、负序零序阻抗。
如上图所示，强电源的馈供系统，终端变电站中主变中性点经间隙接地。
在馈供线路末端K点发生单相接地故障时，有如下序网络分量图。
正序网络：
其中，U F|0|表示系统在故障前的正序电压，Z S1表示电源正序阻抗，U K1表示故障点正序电压。
其中，Z S2表示电源负序阻抗，U K2表示故障点负序电压。
其中，Z S0表示电源零序阻抗，Z L0’表示故障点K至终端变电站母线部分线路零序阻抗；Z Tp、Z Ts分别表示变压器两侧绕组漏抗，Z Tm0表示零序励磁电抗。
由于Z Tm0 >> Z Ts，零序网络图简化后可得到：
其中，Z T表示变压器零序阻抗。
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2．1介绍常规变压器间隙保护的原理及整定原则
按照变压器中性点过电压保护设计原则，对110kv、220kv有效接地系统中可能形成的局部不接地(如中性点接地变压器误跳闸)或低压侧有电源或电动机的不接地变压器的中性点，应装设放电间隙和间隙零序保护，在间隙放电时，应由主变压器高压侧中性点间隙接地零序保护动作切除短路点。
主变压器高压侧中性点间隙接地零序保护应分别整定计算中性点间隙零序过流保护和中性点间隙零序过电压保护。
(1)中性点间隙接地零序过流保护动作电流计算
动作量取自间隙接地回路零序电流互感器T A．的二次电流3I0，其值当考虑间隙电弧放电因素时，根据运行经验取一次动作电流为100A，时间取O．3s，保护动作跳变压器三侧开关。
(2)中性点间隙接地零序过电压保护动作电压计算
当系统失去直接接地中性点，而又发生单相接地时，此时Tv开口三角形绕组出现的电压(Tv不饱和时)3u0为300v，但实际上当3u0为200v时，Tv已开始饱和(电磁型TV测量回路的伏安特性，根据实测为：Tv二次绕组加电压70v时，绕组励磁电流为20A，即饱和电压约为70v)。
所以系统失去直接接地的中性点，而又发生单相接地时，Tv开口三角形绕组饱和电压3u0约为210v，所以当系统失去中性点直接接地，而又发生单相接地时，规程上规定零序过电压保护动作电压整定3u0为180v，动作时间应躲过暂态过电压时间，可整定T为O．3—0．5s，保护动作跳变压器三侧开关。
2．2 A变电站的间隙零流保护的误动分析
具体系统如图1所示。
该站为有两台110kV不接地变压器，通过35kv负荷侧联络线连接一并网小由源F1有110kv两路丰电源A和B 线。
当
动作，也经O．3s跳两台主变三侧开关。
虽然电源线A故障跳闸后，经1s重合成功，但此时变电站已全所失压。
从这次事故过程分析，可以看出：由于常规按整定设计规程，间隙电流一次动作值取100A、O，3s，与上一级线路零序电流二段整定时间相同，因此在有效接地方式下发生单相接地短路时，变压器间隙电流保护动作时间躲不过上一级线路后备保护动作时间，而造成误动，结果延长了停电时间，极大地影响了供电可靠性。
2.3变电站变压器的现场运行方式的几种情况
110kv变压器均为不接地运行方式，上级电源线装设的能切除接地故障保护有零序电流保护、高频或纵差的全线速动保护，零序电流保护II段时间大部分为O．3s。
当变压器的上级电源线发生接地故障时，系统会出现过电压，考虑当变压器的间隙击穿时，会引起系统零序电流变化。
对于只装设零序电流保护没有装设高频纵差等快速保护的电源线来说，零序电流I段定值时间一般为0s，个别线路由于特殊运行方式带150ms延时，如果此时流过电源线的零序电流能达到本线零序电流I段定值，则本线的零序电流I段动作，此时由于变压器间隙零流时间为0.3s，还来不及动作，然后电源线可以靠重合闸恢复供电，这种情况下不用考虑变压器间隙零流保护同上级电源线零序电流保护配合；如果流过电源线的故障电流只能达到本线零序II段电流定值，则在电源线的零序电流II段保护和变压器的间隙零序保护的时间均为O．3s的情况下，电源线和变压器的保护将会一起动作，造成误动。
这时需考虑变压器间隙零流保护同上级电源线零序电流保护相配合整定；如果上级电源线装设了高频或纵差的全线快速保护，当本线任意处发生接地故障时，不管变压器间隙击穿与否，电源线的快速保护会无时限地切除故障，而下级变压器的间隙保护为O3s，这种情况下变压器的间隙电流保护将不会误动。
各站变压器间隙保护原理各不相同，分为两种情况：一种是间隙零压和零流的时间是共用的；一种是间隙零压和零流的时间是各自独立的。
鉴于变压器的绝缘安全，间隙保护的时间不宜给太长，而且有些变压器保护装置的间隙零压和零流的时间是共用出口的，可考虑将间隙零流的时间抬高到O．5s，来同上级电源线零序II段时间配合。
3继电保护整定配合改进
通过上述分析和研究可知，按照目前常规的变压器的间隙电流整定，在小电源上网条件下，很有可能出现保护失配误动，造成停电事故。
近年随着变压器制造工艺和质量的提高，变压器中性点绝缘水平得到加强，为改进间隙电流保护整定配合，防止保护误动创造了有利条件。
针对上述问题，现提出如下解决措施。
通过对如上变电站的运行情况及故障分析，校核了所有变压器电源线的保护配置情况，现将变压器间隙电流保护作如下整定配合改进：上级电源线装设高频或纵差的全线速动保护的变压器，其间隙电流保护不会误动，定值按规程整定，不作变动；上级电源线没有装
设高频或纵差保护，只装设零序电流保护保护的变压器，将其间隙零序电流保护时间延长到O．5s，而上级电源线零序II段时间大部分为O．3s，因此基本可以配合。
极个别站的零序电流保护II段时间为O．6s，此时变压器的间隙零序电流保护如果与之配合时间将会抬高到O．9s，考虑这样更改，变压器间隙零流的动作时间有点长，有可能会影响到变压器的绝缘安全，又鉴于少数变电站有这种情况，因此这类变压器的间隙零流时间也不予调整。
通过对全网变压器的间隙零流保护的重新校核，很好地完成了变压器间隙零流的整定配合改进工作。
对于中压或低压侧有电源的110kv不接地变压器，间隙电流保护以第一时限O．3s动作，跳开变压器中低压侧小电源联络线，第二时限0．5s跳变压器三侧开关，这样既保证有效接地方式下单相接地时，间隙电流保护不会误动，又不影响变压器本身的安全运行。
4结论
本文结合近几年常见的变压器间隙零流误动事故，针对各类变压器间隙零流保护的整定存在的问题，对变压器间隙零流保护的整定配合进行了重点分析研究，提出了切实可行的改进措施，并对变电的变压器间隙零流保护定值进行了整体校核改进，实际运行情况良好，效果显著，极大地提高了电网供电的可靠性。