中性点接地方式说明

4.2.2.3各级中性点接地方式

220、110kV均为中性点直接接地系统，本工程采用三相自耦变压器，，主变压器采用直接接地方式。

20kV系统为非有效接地系统，20kV出线以电缆线路为主，单相接地故障方式下，电容电流较大，同时电缆不具备故障方式运行2个小时能力，结合苏州工业园区20kV系统成功运行经验，推荐20kV 中性点采用小电阻接地方式。

3~66kV中性点非有效接地系统无间隙氧化锌避雷器存在的问题

文章转载自：电力科学研究院

[摘要]分析了3~66kV中性点不接地、消弧线圈接地电力系统中运行的无间隙氧化锌避雷器存在的三个问题，并提出了改进方向：一是无间隙氧化锌避雷器持续运行电压（Uc）和额定电压（Ur）太低，应提高。二是无间隙氧化锌避雷器承受不住间隙性电弧接地过电压和谐振过电压能量应力，应避开或抑制，三是氧化锌避雷器雷电过电压保护水平接近普阀的，失去应用ZnO材料的意义，应改进氧化锌结构，充分利用Zn0的特性，比现行国际规定值降低30%是完全可能的。

[关键词]氧化锌避雷器额定电压和持续运行电压能量应力保护水平

一、前言

我国阀式避雷器产品的发展，历经普阀SiC避雷器、磁吹SiC避雷器和金属氧化物避雷器（以下简称MOA）三代，每代产品的兴衰周期约20年左右。目前，虽然制造MOA企业众多，投运也不少，但仍处于初期。在MOA的制造和运行两方面的经验都不足，标准不

完善，还存在一些严重错误[1]。所以在3~66kV中性点不接地、消弧线圈接地电力系统中运行的无间隙MOA，在单相接地或谐振过电压下动作坏严重，1987~1988年和1990~1991年，两部联合调查组报告了这方面的结果，一些地区的工作总结，以及1992年中国电机工程学会广东分会高压技术专业委员会编纂的《广东城市配电网过电压绝缘配合及中性点接地方式研讨会》论文专辑（上下册），有多篇也谈及这方面问题，不再赘述。

据了解，目前在3~66kV中性点不接地、消弧线圈接地电力系统中，使用的无间隙MOA存在3个问题。经分析并提出了改进方向。其一，无间隙 MOA的持续运行电压（Uc）和额定电压（Ur）太低，应标准选取；其二，无间隙 MOA承受不住间歇性电弧接地过电压和谐振过电压能量应力，应避开；其三，MOA雷电过电压保护水平接近普阀，失去应用ZnO材料的意义，应改善。

二、无间隙MOA 的Uc 和Ur 太低，应标准选取

无间隙MOA 与惯用间隙SiC 避雷器不同，没有间隙的隔离运行电压和内过电压，实际是一个非线性电阻元件（发热元件），长年累月地连接在电网上承受着各种电压应力，产生老化和热稳定问题，实际观测到由很多小电流相加累积成很大能量，超过少数几次大幅值的发热能量无间隙MOA 站到了“第一道防线”。

我国规定3~66kV 中性点不接地、消弧线圈接地的电力系统，带单相接地运行方式允许持续时间2h 或更长。在单相接地时，作用在健全相上的无间隙MOA上暂态过电压，不是相电压而是1.73至2.0倍相电压[2]。GB11032-89中规定的3~66kV无间隙MOA 的Uc 为相电压，太低了。在起草国际GB11032-89 时，主持起草单

提出要照顾我国有些小制造厂，它他的生产水平较低，在中性点非有效接地系统中使用的MOA，其持续运行的电压若定为电网的线电压，某些小厂的产品，很难通过加速老化的型式试验（寿命试验）[1] 以此作为制定国际GB11032-89 的指导思想，是不恰当的。

IEC 的新标准，CIGRE的WG33-06 报告均明确指出，中性点不接地和消弧线圈接地电力系统，在单相接地运行持续时间2h 或更长时，无间隙MOA 的Uc 等于系统最高电压（Um），MOA 的Ur 应等于或高于暂态过电压（TOV）[3] 电力工业部绝缘配合标准化技术委员会于1993 年3 月27 日至9日审定国标GBJ64-83 修订送审稿时，对无间隙MOA 的Uc 和Ur ，一致同意规定如表1 中所列。

三、无间隙MOA 承受不住间歇性电弧接地过电压和谐振过电压能量应力，应避开无间隙MOA在谐振过电压下，产生非常大的能量应力，现在的MOA通流能力是承受不了的，通常是限制和避开，而对间歇性电弧接地过电压能量应力，是否能承受住则有不同的看法。有人根据一些计算结果推断，现在无间隙MOA能承受住间隙性电弧接地过电压能量应力，有的并假定系统中全部装设无间隙MOA保护，有的并假定系统中全部装设无间隙MOA保护。这有两点值得商榷：第一，当系统中全部装设无间隙MOA，过电压能量将由“全部”（即很多组）无间隙MOA并联分担，大大减轻了通过单支MOA 的能量。实际是，电力系统发展是逐步扩大的，所用设备是新老交错，避雷器淘汰更换是逐步的，在工业发达国家也是如此，那种大拆换是一种浪费。而在我国的某些3~66kV 电力系统发生这样的事，却屡见不鲜，先用无间隙MOA替换一部分普阀；后因无间隙MOA损坏又换上普阀，或有串联间隙MOA。要求系统同时全部装设无间隙MOA，在经济上值得商榷；第二，间歇性电弧接地过电压的计算，取其电压幅值（大约为3.0~3.5 倍相电压），用于评估通过无间隙MOA 的累积能量应力，是非常不精确的。这是：其一，实际电力系统中一次间歇性电弧接地可能持续几十秒，在这段时间内通过无间隙MOA的是很多脉冲累积能量应力，并随电网电容电流和三相短路容量增大而增大，尔后达到金属接地还承受着2h 或更长时间的电力系统线电压下的能量应力[4] 在一些计算中，多般只估算单脉冲或几个脉冲的能量。其二，考虑一个供电网一年接地3~5 次，

使用20 年，所累积能量效应产生的老化。其三，实际运行表明，事故往往是多因素复合并发，能量叠加等等。这些在计算中都难以定量。从3~66kV 电网绝缘配合，是不要求MOA来防护间歇性弧接地过电压和谐振过电压的。因此认为，MOA 的设计应避开这两种过电压，或采取限制措施。

四、 MOA雷电过电压保护水平接近普阀，失去应用ZnO材料的意义，应改善为了说明这一问题，表2 中汇集了标准规定的普阀、磁吹和MOA 三代产品的电气保护水平，MOA 是引用国标

GB11032-89 和行标ZBK490095-90 中的值。

由表2中可清晰地看到，从普阀到磁吹，雷电过电压保护水平上了一个台阶，但3~66kV电压等级的MOA，没有上台阶，可是售价却上了几个台阶，这就完全失去应用非线性特好的ZnO 材料的意义，造成这种情况，主要是产品的设计思想和标准（GB11032-89 和ZBK49005-90）有问题。在现在绝缘水平下，改进结构提高MOA 雷电过电压保护水平是否有必要？下面就这个疑问作些说明。

MOA 残压是流经它的雷电流的函数。流经MOA 雷电流是进线段参数（避雷线根线和布置位置、杆塔高度和杆塔波阻、接地电阻）、直击雷参数（幅值、陡度和波长等）和雷击点位置（至MOA距离）的函数。一般地说，3~66 kV变电进线防雷保护远比110kV 及以上的差，尤以3~10kV 配电进线。1958 年，CIGRE 的WG33-001 工作组报告中指出：“通过阀式避雷器的最大雷电流是发生在中压等级以下者”。这就是说，通过MOA的雷电流是变数，3~66kV 电压等