变压器中性点过电压保护综述
浅析变压器过电压及过电压保护
浅析变压器过电压及过电压保护[摘要] 该文讲述变压器过电压的种类及变压器过电压保护的种类，以切除空载变压器产生的操作过电压及变压器中性点间隙过电压保护为例，介绍了变压器操作过电压产生的过程及变压器中性点间隙过电压保护的组成及工作原理。
另在实际应用中应如何防止变压器过电压所采取的措施。
[关键词] 过电压保护原理防范措施引言2008年9月6日15时21分，220kV黄历变2号主变220kV侧间隙零序过流保护动作，动作跳2号主变三侧开关。
事件发生后，经检查分析，220kV侧中性点放电间隙的铜棒端部有明显的电弧灼伤痕迹，变压器未存在内部故障。
确认该起事件为110kV线路遭雷击后，雷电波侵入变电站在变压器中性点产生过电压而引起中性点保护间隙动作。
该起跳闸事件提醒变电运行专业人员对主变过电压及过电压保护应有全面的了解，现浅析变压器过电压的产生过程和过电压保护工作原理。
1、过电压的产生过程1.1 切除空载变压器的等值电路LB ：变压器励磁电感CB ：绕组对地电容励磁电流i0：1.2过电压的形成电流在自然过零前的某一瞬间被强行截断时电流与电压波形图：1.3 过电压大小切除主变截流时总能量全部转换成电能，此时产生过电压大小的计算公式：截流时的总能量：转换成的电能：（LB/CB ）值为几万欧由以上公式可以计算当I0=Im时，电压UBM值很大。
2.变压器过电压保护变压器过电压保护分为防雷保护和变压器中性点压保护。
防雷保护即在主变各侧装设避雷器，避雷器的作用是当过电压超过一定值时，避雷器先放电，从而限制了被保护设备的过电压值。
下面重点解释变压器中性点间隙过电压保护的工作原理。
并列运行的分级绝缘的变压器同时存在接地和经间隙接地两种运行方式。
为此应配置中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护。
中性点间隙接地保护：当变电站的母线或线路发生接地短路，若故障元件的保护拒动，则中性点接地变压器的零序电流保护动作将母联断路器断开，如故障点在中性点经间隙接地的变压器所在的系统中，此局部系统变成中性点不接地系统，此时中性点的电位将升至相电压，分级绝缘变压器的绝缘会遭到破坏，中性点间隙接地保护的任务就是在中性点电压升高至危及中性点绝缘之前，可靠地将变压器切除，以保证变压器的绝缘不受破坏。
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。
主变压器中性点接地及保护的应用
主变压器中性点接地及保护的应用目录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。
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
渭南电网110kV变压器中性点过电压保护方式研究
采 用Ｙ Ｗ一 ２１６型 避霄 器 ，其 额定 电压 为７ Ｖ， ７ ／８ ２ｋ
雷 电冲击 残 乐 为 ｌ６ｋ ８ Ｖ，雷 电 冲击耐 压 耐 １１ ＝ ．Ｘ （ ． ＋ ５ ＝ ４ ． ｋ Ｉ 即设 备 的雷 电耐 受 电压水平 １１ １ ）２ １ Ｖ Ｉ ６ ， 为２ １ Ｖ 即可 满 足要求 ， ４．ｋ ６ 小于 ２ ０ｋ 中性点 耐 ５ Ｖ的
１１ １ ０ ｋ ． Ｖ变压 器 中性 点的 绝缘 水 平 １
阀式 避雷 器 。其余 变 压器 采用 无 间隙金 属氧 化锌 避 雷器 （ Ａ）ＭＯ 参 数 的 型号 集 中选 择 Ｙ１ Ｗ一 ２ ＭＯ ， Ａ ． ７／ ５
１６ ８ 和Ｙ１ Ｗ一 ３２ ０ ． ７ ／０ ，并 非根 据 中性 点 绝缘 水 平 进 ５
级 的变压 器２ 台 ，４ｋ 等 级 的变压 器６ 台 过 电压 ７ ４ Ｖ ８
而对避 雷器并联 间隙 的保 护方式未 加评议 。 本文通 过 对渭 南 电 网１０ｋ 系统 变 压器 中性 点过 电压保 护 方 Ｖ １
式 的调查 统计 ， 合对变 压器 中性点 的绝缘 水平 和过 结
表 １ １ ０ｋ 变 压 器 中 性 点 的 绝 缘 水 平 Ｖ １ ｋ ｖ
２ 过 电压 分 析
在实 际运 行 中 ，变压 器 中性 点 常见 的过 电压 主
要 有 雷 电过 电压 、系统 单相 接地 在 中性 点引 起 的过 电压及 非全 相 运行 在 中性点 引起 的过 电压 等 。
行 选 择 。２０ 年 以来 ，渭南 电网新 投及 正在 设计 的 ０８ １０ Ｖ ｋ 变压 器 中性 点 全部 采用 ＭＯ 并 联 间隙 的保 护 １ Ａ
方式 ， 统计 情况 见表 ２ 。
国产 １０ｋ 变 压器 通 常为 分级 绝缘 结 构 ， １￣ １ Ｖ 表 ３ Ｊ ，
110千伏分级绝缘变压器中性点过电压及其保护
110千伏分级绝缘变压器中性点过电压及其保护佚名【期刊名称】《高压电器》【年(卷),期】1975(0)Z1【摘要】多年来,我国对110千伏分级绝缘变压器中点的绝缘水平及其保护问题,争论甚多,至今未有结论。
62—63年始,东北及华东220千伏系统采用变压器中点加装间隙以保护中点绝缘的方案,十几年来,运行良好,但间隙整定主要原则之一,即系统单相接地时变压器中点暂态电压的计算方法,东北系统和华东系统(国家标准继电保护篇与过电压保护篇所提的方法与华东同)存在着原则分歧。
本文内容有三部分。
第一部分，介绍在110千伏系统中以低电压法进行的单相接地实测试验，以及根据实测数据和分析计算得到的单相接地时变压器中点暂态电压的变化规律,从而认为国家标准(继保篇与过压篇)所提的变压器中点暂态电压与X_o/X_1有关的结论及其计算方法是错误的。
第二部分，介绍以变压器中点暂态电压的波形进行的半园头棒间隙放电特性试验，并提出了变压器中点绝缘的棒间隙保护方案。
第三部分，介绍了以变压器中点暂态电压波形进行的棒间隙与FZl一35避雷器的绝缘配合放电试验，并提出了用中点避雷器与捧间隙相并联的变压器中点绝缘保护方案。
目前，分级绝缘变压器中点棒间隙与避雷器联合保护方案已在徐州110千伏电网一些变电所中试运行。
【总页数】16页(P80-95)【关键词】变压器;暂态电压;分级绝缘;单相接地;中性点;110【正文语种】中文【中图分类】TM7【相关文献】1.110kV全绝缘变压器中性点过电压保护 [J], 黄燕飞;齐茜茜;夏子路;付薇2.110kV分级绝缘变压器中性点过电压保护方式的改进 [J], 李景录3.110kV分级绝缘变压器中性点过电压保护探讨 [J], 张文峰4.赣州电网110kV分级绝缘变压器中性点过电压保护探讨 [J], 易雪松5.分级绝缘变压器中性点过电压保护的研究 [J], 王金平;张学鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
变压器过电压及其保护
电压会升高 。 ③甩 负荷过 电压 ， 电线路 因发生故 障而被迫突 输
现 的过 电压 ． 又称工 频电压升高。常见的有 ： ①空载长线电容
效 应 （ 兰 梯效 应 ） 在 工 频 电源 作用 下 ， 费 。 由于 远距 离 空 载 线 路
电容 效 应 的积 累 ， 沿 线 电 压 分 布 不 等 ， 端 电压 最 高 。② 不 使 末 对 称 短 路 接 地 。 相 输 电线 路 ａ 短 路接 地 故 障时 ， 、相 上 的 三 相 ｂｃ
从 图 中可 见 ， 始 电压 分 布 很 不 均 匀 ， 近 输 电线 Ａ 的 起 靠 端 头 几 匝 间 出 现很 大 的 电 压 梯 度 。因 此 ， 头 几 个 线 匝里 ， 间 在 匝 绝 缘 和 线 饼 之 间 的 绝 缘 都 受 到 很 大 的威 胁 ，这 时 最 高 匝 间 电 压 可 能 高 达 额 定 电压 的５ — ２ ０ 。 ０ ０倍
的电压。
ｌ
变压 器 的过 电压 是 指 在 变 压 器 运 行 时 的 电 压 超 过 变 压 器 本 身 的最 大允 许 工 作 电压 。 变压 器 的 过 电 压往 往 对 变 压 器 的
绝缘 有很 大 的危 害 ， 至使 绝 缘 击 穿 。 甚 变 压 器 过 电压 及产 生原 因 过 电 压分 为 内部 过 电压 和 大气 过 电 压 两 种 。 变 压 器 的这 两 种 过 电 压都 是作 用 时 间短 促 的 瞬 变 过 程 。
２ 内部 过 电压 的 产 生原 因 ．
电力 系 统 内部 运 行 方 式 发 生 改 变 而 引 起 的过 电压 。有 暂 态 过 电压 、 作 过 电压 和 谐 振 过 电 压 。 操 暂 态 过 电压 是 由于 断 路 器 操 作 或 发 生 短 路 故 障 ，使 电 力 系统 经 历 过 渡 过 程 以后 重 新 达 到 某 种 暂 时 稳 定 的 情 况 下 所 出
110kV变压器中性点过电压的计算及其保护策略
110kV变压器中性点过电压的计算及其保护策略朱高波【摘要】在110kV变电站中，为了满足继电保护整定和限制单相短路电流的需求，采用变压器高压侧中性点不接地运行方式或部分变压器中性点不接地运行方式，这样的运行方式会使不接地变压器中性点在某种情况下产生过电压，进而引起绝缘损坏、跳闸等故障，有必要制定有效的保护配置方案。
为此，本文简要分析了110kV变压器中性点过电压，并以某110kV变电站为例，借助PSCAD/EMTDC软件计算了该变电站系统的不接地变压器中性点的过电压，然后提出了可行、适用的变压器中性点保护配置方案，以充分发挥保护策略在防治绝缘损坏、跳闸故障上的积极作用。
【期刊名称】《低碳世界》【年(卷),期】2015(000)023【总页数】2页(P76-77)【关键词】110kV变压器;变压器中性点;过电压;计算;保护策略【作者】朱高波【作者单位】国家电投江西江口水电厂，江西新余338025【正文语种】中文【中图分类】TM862近年来，我国电网建设规模逐步扩大，电网内电源点增加、电压等级升高等现象越来越普遍，对系统运行设备的承载能力、抗短路能力提出了更高要求，这一要求在110kV电力系统中体现的更明显。
我国的110kV变电站系统属于有效接地系统，但是实际运行中，为了满足继电保护整定和限制单相短路电流的要求，其中有部分变压器中性点采用不接地运行方式，一旦发生单相接地短路故障、遭受雷击，极容易造成中性点过电压，对绝缘造成损坏，而110kV变压器大多是分级绝缘，需要采用一定的保护策略来抵制过电压对变压器绝缘的损坏。
因此，提出了本文论题，对110kV变压器中性点过电压的计算及其保护策略进行了扼要分析。
在不接地运行方式下，110kV变压器中性点的过电压主要有两大类，即雷电过电压、内部过电压，它们产生的原理各不相同。
雷电过电压，是由于雷电波沿线路传入变电站或直接击中变电站内造成变压器中性点电位升高，进而产生雷电过电压，其计算公式如公式（1）所示。
220kV变压器中性点间隙过电压保护与中性点间隙距离的配合分析
220kV变压器中性点间隙过电压保护与中性点间隙距离的配合分析摘要：社会经济的高速发展下，现代科学技术得到快速的进步，使得人们的物质生活水平不断提升，但同时也为电力行业带来了巨大的压力，尤其大量电子产品、电器在人们生活当中的广泛应用，对电力能源的需求急剧增长。
在电力系统中，变压器是其重要的组成设备，在正常运行过程中，往往会受到多种因素的影响。
而导致变压器发生一些故障或受到多种安全隐患的威胁。
本篇文章将主要针对220KV变压器中性点间隙过电压保护与中性点间隙距离配合进行细致的分析，首先进行中性点零序电压向量分析，再确定继电保护间隙保护定值整定原则，最后从变压器中性点间隙距离的选择提出如何进行220KV变压器中性点间隙过电压保护与中性点间隙距离配合的建议。
关键词：220kV；变压器；过电压保护；中性点；间隙距离现代电力系统当中中性点不接地运行的变压器常会由于受到系统接地故障或雷击或其他非全相操作等因素影响而造成中性点电压升高，一旦电压升高到一定值，就会对中性点绝缘带来一定的威胁，这就需要装设变压器中性点间隙作为保护屏障，在中性点电压升高到一定值时，间隙击穿就会将变压器中性点电压限制在不损坏中性点绝缘值范围内，以达到保护变压器的目的。
而又由于间隙的击穿电压与间隙距离相关，所以变压器中性点及其距离整定正确与否，直接决定了变压器中性点绝缘水平和安全性，这就需要整定较为适宜的间隙距离，而且在中性点电压到达一足够高电压值时，间隙如没有被击穿，为实现对变压器的保护，提高变压器运行安全性，则需要通过继电保护装置间隙过电压保护动作，使变压器可退出运行。
所以，继电保护过电压保护定值正确与否，对变压器中性点绝缘安全至关重要，为能够实现对变压器的保护，确保其运行安全，需要选择合适的间隙距离、间隙过电压保护定值，并保证两者之间的协调配合。
1.中性点零序电压相量研究在220kV中性点接地系统中，其在正常运行状态下，电压相量会保持稳定相量，为了确保对系统发生单相接地故障时短路电流不大于三相短路故障时短路电流值与继电保护整定配合要求的限制，一般会采取根据系统零序阻抗与正序阻抗比值，合理进行系统中变压器接地运行方式的安排，也就是所有的中性点不会同时进行接地。
【保护】变压器的过电压现象与其保护措施
【关键字】保护变压器的过电压现象及其保护措施1 问题提出变压器运行时,如果电压超过其最大允许工作电压,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。
过电压分为操作过电压和大气过电压两种。
输电线路直接遭雷击或雷云放电时,电磁场的剧烈变化所引起的过电压称为大气过电压;当变压器或线路上的开关合闸或拉闸操作时,因系统中电磁能量振荡和积聚而产生的过电压称为操作过电压。
变压器的这两种过电压都是作用时间短促的瞬变过程。
操作过电压一般为额定电压的3.0～4.5倍,而大气过电压数值很高,可达额定电压的8～12倍,并且绕组中电压分布极不均匀,进线端头部分线匝承受的电压很高。
因此,必须采取必要的措施,防止过电压的发生和进行有效的保护。
过电压在变压器中破坏绝缘有两种情况,一是将绕组与铁心(或油箱)之间的绝缘、高压绕组与低压绕组之间的绝缘(这些绝缘称为主绝缘)击穿;另一种是在同一绕组内将匝与匝之间或一段绕组与另一段绕组之间的绝缘击穿。
由于过电压时间极短,电压从零上升到最大值再下降到零均在极短的时间内完成,因而具有高频振荡的特性,其频率可达100kHz以上。
在正常运行时,电网的频率是50Hz,变压器的容抗很大,而感抗ωL很小,因此可以忽略电容的影响,电流完全从绕组内部流过。
2 原因分析以下简单说明两种不同类型过电压产生的原因:(1)操作过电压在一般的电网中,使用的绝大多数是降压变压器,下面以降压变压器空载拉闸操作为例说明操作过电压产生的原因。
根据变压器参数的折算法可知,把二次侧(低压侧)电容折算到一次侧(高压侧)时,电容折算值很小,因此二次侧电容的影响可以略去不计。
这就是说,空载时可以忽略二次侧的影响。
就一次绕组来说,由于每单位长度上的对地电容CFe''是并联的,故对地总电容值为: CFe=ΣCFe''由于一次侧单位长度上的匝间电容Ct''是串联的,故其匝间总电容值为:Ct=1/(Σ1/Ct'')在电力变压器中,通常CFe>>Ct,所以定性分析时,匝间电容的影响也可略去不计。