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变压器中性点过电压保护的研究与分析

来源:网络    发布于:2012-7-21 9:58:52    点击:60    品牌:登瑞电气    【进入产品中心

变压器中性点过电压保护的研究与分析

变压器一般采用分级绝缘结构,中性点绝缘有35kV44kV60kV 电压等级,按原国标GB31183《高压输变电设备的绝缘配合》和现行业标准DL/T6201997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定:雷电全波和截波耐受电压分别为180kV250kV325kV;短时工频耐受电压(有效值)分别为85kV95 kV140kV。电力系统中110kV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,大部分变压器分级绝缘中性点是不直接接地运行的。

对于中性点不接地的分级绝缘变压器,当雷电波从线路侵入变压站到达变压器中性点以及系统单相接地、非全相运行,特别是伴随产生变压器励磁电感与线路对地电容谐振时,会产生较高的雷电过电压或工频稳态过电压,对分级绝缘变压器中性点构成威胁,甚至使绝缘损坏。因此,分级绝缘变压器中性点的过电压保护通常采用氧化锌避雷器或过电压保护器加并联水平棒间隙的保护方式。但运行经验表明,这种保护方式未能达到满意效果,存在许多需商榷之处。本文将结合实例对该配置方式给系统运行带来的一些问题进行综合分析。

 

运行实例分析

对于分级绝缘变压器中性点过电压保护,采用氧化锌避雷器或过电压保护器加并联水平棒间隙的配置方式,其两者的配合原则是:氧化锌避雷器承担雷电过电压保护,当系统发生单相接地故障及开关单相重合闸过程中水平棒间隙不应放电动作;只有当系统失地,且出现系统非全相运行或谐振故障时,水平棒间隙可靠动作,保护变压器中性点绝缘及线端设备的绝缘,防止氧化锌避雷器因通流容量不够发生爆炸。但通过多年的运行实践证明,氧化锌避雷器与水平棒间隙的配合相当困难,其不足之处在于:

a)在防雷保护时,以氧化锌避雷器为例,其标称放电电流 1 kA下雷电冲击残压为 109 kV,按主变压器中性点*低35kA级冲击绝缘水平考虑,其绝缘保护裕度因数达1.51足够。但 110 mm 水平棒间隙50%操作冲击放电电压(峰值)110120kV,事故时受雷电环境条件分散系数的影响,更接近氧化锌避雷器的冲击残压水平,这就有可能使得氧化锌避雷器动作的同时,水平棒间隙也放电击穿,尤其在雷击输电线路导致系统瞬时单相接地时,造成继电保护误动。根据近三年的运行事故统计,中山电力局类似的情况还出现六次之多。

b)当系统发生单相接地,分级绝缘变压器中性点出现各种暂态或稳态过电压,一般情况下,氧化锌避雷器和水平棒间隙都不应动作,运行经验表明该配合方案并未满足条件要求。110mm 水平棒间隙工频放电电压约58.4kV(有效值),而从中山电力局几次事故时的故障录波图分析以及过电压理论估算,实际出现在主变压器中性点处的工频过电压应低于该数值,但110mm水平棒间隙仍放电击穿。由于用作间隙的棒直径大小差异和间隙棒头未经技术老炼,其工频放电电压低于研究所得到的测量值是完全可能的,那么实际运行中也就导致了棒间隙的动作频繁以及继电保护误动的可能性增大。

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