[實用新型]一種主變壓器中性點過電壓保護裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420438754.0
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN204068235U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊進
• 申請（專利權(quán)）人: 齊進
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 北京一格知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種變壓器保護裝置，特別涉及一種主變壓器中性點過電壓保護裝置。

背景技術(shù)

110kV、220kV是供電網(wǎng)絡(luò)的主要電壓等級，由于繼電保護整定配置及防止通訊干擾等方面的要求，為了限制單相短路電流，其中有部分變壓器采用中性點不接地方式。在這種運行方式下，由于雷擊、單相接地短路故障等會造成中性點過電壓，而且變壓器大多是分級絕緣，因此過電壓對中性點的絕緣造成很大威脅，必須對其設(shè)置保護裝置防止事故發(fā)生。

110kV、220kV系統(tǒng)正常運行時為有效接地系統(tǒng)，部分主變壓器不接地，中性點過電壓不高，發(fā)生單相接地故障時如果部分主變構(gòu)成的局部系統(tǒng)解列為非有效接地系統(tǒng)甚至不接地系統(tǒng)的異常運行工況，可能會出現(xiàn)不接地系統(tǒng)常見的弧光接地、鐵磁諧振等危險的過電壓，主變壓器中性點的避雷器不能耐受，要求采用棒間隙保護，由于棒間隙不能長時間耐受短路電流，須由棒間隙的放電電流延時啟動繼電保護切除失地的變壓器，棒間隙的放電電壓具有統(tǒng)計特性，分散性較大，放電時有截波過電壓，棒間隙在放電過程中的燒損會使間隙的放電特性發(fā)生變化。

對于分級絕緣變壓器中性點過電壓保護，采用避雷器加并聯(lián)棒間隙的配置方式，其兩者的配合原則是：避雷器承擔(dān)雷電過電壓和正常運行工況的操作過電壓保護，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障及開關(guān)重合閘過程中棒間隙不應(yīng)放電動作，避雷器的沖擊殘壓應(yīng)小于棒間隙沖擊放電電壓下限；只有當(dāng)系統(tǒng)失地的異常工況，且出現(xiàn)系統(tǒng)非全相運行或諧振故障時，棒間隙應(yīng)可靠動作，保護變壓器中性點絕緣及線端設(shè)備的絕緣，防止避雷器爆炸；避雷器不能耐受超過其額定電壓的工頻過電壓，棒間隙的工頻放電電壓上限需小于避雷器的額定電壓；這種保護原則的出發(fā)點是以避雷器作為正常運行工況下雷電和操作過電壓的主保護，而棒間隙作為后備保護，一旦出現(xiàn)異常工況，棒間隙放電保護避雷器。但棒間隙的放電電壓本身具有統(tǒng)計特性，并且受間隙幾何結(jié)構(gòu)以及氣象因素的影響很大，上述的理想配合難度大，配合不好會導(dǎo)致棒間隙在正常運行工況的接地故障時放電，尤其在雷電天氣時頻繁放電，將導(dǎo)致系統(tǒng)零序參數(shù)的變化，給繼電保護的整定帶來不確定因素，可能使繼電保護發(fā)生不正常動作；棒間隙頻繁放電對棒極頭部的燒損會改變間隙的放電特性，需要更換維護。

這種配合方式在雷電天氣時棒間隙經(jīng)常在正常系統(tǒng)接地工況下發(fā)生放電，究其原因：1）避雷器額定電壓高，沖擊殘壓大；2）棒間隙距接地體距離太近，沖擊放電電壓受空間電容影響大，沖擊放電系數(shù)低，正極性操作波放電電壓的降低尤其明顯；3）棒間隙放電分散性大，受氣候因素影響大，大雨天氣水平棒間隙的工頻放電電壓下降5～10%。

110、220?kV系統(tǒng)不能在失地的異常工況下長時間運行，220kV變壓器中性點的棒間隙的工頻放電電壓應(yīng)介于87kV和121kV?之間，前者是系統(tǒng)有效接地的正常工況下發(fā)生單相接地故障時中性點可能出現(xiàn)的最高短時工頻過電壓穩(wěn)態(tài)有效值，后者是線端80%避雷器工頻耐受能力對應(yīng)的中性點電壓值；為避免間隙頻繁放電，一般采用增大間隙距離的方式，但棒間隙工頻放電電壓的上限須與延時動作的中性點零序過電壓保護配合，滿足線端避雷器不能老化的要求。即：發(fā)生單相接地時，線端避雷器承受的工頻過電壓不能超過避雷器額定電壓的1.1倍，對應(yīng)的中性點電壓即為棒間隙工放上限。

常用的220kV=中性點避雷器Y1.5W144/320型額定電壓144kV接近系統(tǒng)失地時的中性點最大工頻過電壓穩(wěn)態(tài)值（145kV），滿足變壓器中性點的絕緣配合要求，但額定電壓高，殘壓高，與棒間隙的配合很不理想。目前與避雷器并聯(lián)的220kV中性點棒間隙一般推薦為290mm，工頻放電電壓范圍為104~125kV?，上限超過220kV線端避雷器的工頻耐受極限水平（220kV線端避雷器是按照80%線電壓原則選取的，額定電壓為200kV，中性點電壓121kV時線端電壓220kV，為避雷器額定電壓的1.1倍），間隙取值已經(jīng)較高。即使如此，避雷器的雷電殘壓仍大于棒間隙的雷電沖擊放電電壓，144?kV避雷器的1.5kA殘壓為320?kV，290mm棒間隙的負極性雷電沖擊放電電壓上限約250kV，正極性約230kV，操作沖擊正極性放電電壓更低，間隙在避雷器雷電和操作殘壓下的放電是大概率事件，這是目前運行的220kV變壓器中性點棒間隙頻繁放電的主要原因。