變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)間隙保護(hù)調(diào)試的探討

1、變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)間隙保護(hù)調(diào)試的探討 摘要：本文通過對(duì)220kV系統(tǒng)主變中性點(diǎn)經(jīng)保護(hù)間隙接地的運(yùn)行方式的研究，歸納出在調(diào)試發(fā)變組保護(hù)中主變中性點(diǎn)零序保護(hù)校驗(yàn)與一次保護(hù)間隙設(shè)備試驗(yàn)的調(diào)試方法和注意事項(xiàng)，以供同行參考借鑒。 關(guān)鍵詞：變壓器零序保護(hù)間隙；間隙零序保護(hù)；調(diào)試 0 引言根據(jù)中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合DL/T 620-1997中的第中“110kV及220kV系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)直接或者經(jīng)低阻接地，部分變壓器可不接地。”的規(guī)定，某電廠采用主變經(jīng)保護(hù)間隙并聯(lián)金屬氧化物避雷器接地的接地方式，其中性點(diǎn)接地方式一次圖如下。下文將通過介紹變壓器中性點(diǎn)經(jīng)保護(hù)間隙接地方式的

2、特點(diǎn)，說明其中性點(diǎn)零序保護(hù)的原理以及調(diào)試時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。1保護(hù)間隙并聯(lián)金屬氧化物避雷器接地設(shè)備的組成及特點(diǎn)。變壓器中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)成套裝置通過將避雷器和間隙配合使用，利用了間隙放電的放電時(shí)延和金屬氧化物避雷器無放電時(shí)延的特性，實(shí)現(xiàn)了高頻瞬態(tài)過電壓（雷擊過電壓、操作諧波過電壓）下，避雷器動(dòng)作，間隙不動(dòng)作；工頻過電壓（單相接地過電壓）下，間隙動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)快速保護(hù)。另外，間隙和避雷器的伏秒曲線應(yīng)在變壓器絕緣伏安特性曲線之下，以實(shí)現(xiàn)與變壓器的絕緣配合，保護(hù)變壓器絕緣。氧化鋅避雷器加并聯(lián)間隙的保護(hù)方式，適用于110kV、220kV電力變壓器的中性點(diǎn)，不僅可以保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣免受雷電過電壓和工頻暫態(tài)過

3、電壓的損壞，還可實(shí)現(xiàn)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行或不接地運(yùn)行兩種不同運(yùn)行方式的自由切換。2 變壓器中性點(diǎn)繼電保護(hù)的主要方式及保護(hù)原理2.1變壓器零序電流保護(hù)及保護(hù)原理變壓器零序電流保護(hù)，反映變壓器YO側(cè)零序電流大小，是變壓器接地短路的后備保護(hù)，也可兼作相鄰設(shè)備接地短路的后備保護(hù)。保護(hù)的接入電流可取變壓器中性點(diǎn)CT二次電流，或引出端CT二次零序電流，或由CT二次三相電流進(jìn)行自產(chǎn)，當(dāng)零序電流大于整定值時(shí)，經(jīng)延時(shí)作用于信號(hào)及出口。下圖以兩段式配置為例，其邏輯方框圖如下：符號(hào)說明如下表：零序I段零序II段名稱動(dòng)作電流動(dòng)作延時(shí)1動(dòng)作延時(shí)2動(dòng)作電流動(dòng)作延時(shí)1動(dòng)作延時(shí)2符號(hào)3I0g1t11t123I0g2t21t2

4、22.2變壓器零序方向電流保護(hù)及保護(hù)原理變壓器零序方向過流保護(hù)，主要用作兩側(cè)為大電流系統(tǒng)的三卷變壓器或者三卷自耦變壓器接地故障的后備保護(hù)，并兼作相鄰線路接地短路的后備保護(hù)。該保護(hù)由零序功率方向元件與零序過電流元件共同構(gòu)成。保護(hù)的零序電流及零序電壓，可取自引出端CT二次三相的零線上的電流（3I0）、或變壓器中性點(diǎn)CT上的二次零序電流（3I0），及同側(cè)母線PT開口三角電壓3U0。保護(hù)動(dòng)作方程：.（式1）在（式1）中 P0、3I0為零序功率和零序電流； P0=U0I0cos(0+) .（式2） 0為零序電壓與零序電流的夾角； 為零序功率的內(nèi)角； U0為零序電壓； 3I0g為零序過流動(dòng)作整定值。其兩段

5、配置邏輯方框圖如下過流I段過流II段名稱動(dòng)作電流動(dòng)作延時(shí)1動(dòng)作延時(shí)2動(dòng)作電流動(dòng)作延時(shí)1動(dòng)作延時(shí)2符號(hào)3I0g1t11t123I0g2t21t222.3變壓器間隙零序保護(hù)變壓器間隙零序保護(hù)用于保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣，當(dāng)變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)投入。該保護(hù)反映變壓器中性點(diǎn)間隙零序電流及大電流系統(tǒng)側(cè)母線PT開口三角電壓的大小。當(dāng)間隙電流或者變壓器系統(tǒng)側(cè)母線PT開口三角電壓超過整定值時(shí)，經(jīng)延時(shí)動(dòng)作，切除變壓器。保護(hù)動(dòng)作方程：.（式3）在（式3）中3I0jx代表間隙零序電流計(jì)算值；3U0代表大電流系統(tǒng)側(cè)母線PT開口三角電壓計(jì)算值；3I0jxg、3U0g代表間隙零序保護(hù)動(dòng)作整定值。保護(hù)邏輯方框圖如下：保護(hù)接

6、入電流間隙零序CT二次電流，接入大電流系統(tǒng)側(cè)母線PT開口三角電壓，當(dāng)變壓器中性點(diǎn)不接地時(shí)自動(dòng)投入該保護(hù)運(yùn)行。上圖中“K”代表變壓器中性點(diǎn)接地刀閘輔助接點(diǎn)，當(dāng)?shù)堕l打開時(shí)該接點(diǎn)閉合。3當(dāng)變壓器處于不接地運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)零序繼電保護(hù)的選擇。在220kV系統(tǒng)中，當(dāng)變壓器采用經(jīng)組合接地設(shè)備（保護(hù)間隙并聯(lián)避雷器和地刀）接地時(shí)，在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)和解列時(shí)，都必須合上地刀，使變壓器中性點(diǎn)直接接地，這是因?yàn)?，?dāng)進(jìn)行并網(wǎng)和解列時(shí)，都必須操作升壓站母線斷路器，為了防止斷路器分合不同期所產(chǎn)生的操作工頻過電壓，必須將變壓器中性點(diǎn)直接接地。這種情況下，只投入零序電流保護(hù)或者零序方向過流保護(hù)，間隙零序保護(hù)是不投的。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)

7、，將地刀打開，一般只投間隙零序保護(hù)，而零序電流保護(hù)或零序方向過流保護(hù)是不投的。因?yàn)椴还苁情g隙零序保護(hù)還是零序電流方向保護(hù)，都是保護(hù)主變中性點(diǎn)的，其功能是一樣的，如果投了間隙靈犀保護(hù)和零序方向電流保護(hù)，就是重復(fù)投了兩種功能一樣的保護(hù)，是完全沒有必要的，故當(dāng)變壓器不接地運(yùn)行時(shí)，只投間隙零序保護(hù)。 間隙零序保護(hù)中，由于間隙電流整定值很小，為了改善保護(hù)動(dòng)作條件，間隙電流所用CT的變比不應(yīng)過大，因此不宜與零序電流保護(hù)或零序方向過流保護(hù)公用同一組CT。4變壓器中性點(diǎn)經(jīng)間隙并聯(lián)避雷器接地的一次設(shè)備保護(hù)。 保護(hù)及間隙是相互配合的一次設(shè)備，及能保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣，又能相互保護(hù)，其保護(hù)方式如下所述：（1） 電網(wǎng)

8、遭受雷電時(shí)，如果不接地變壓器中性點(diǎn)超過了危及絕緣的電壓時(shí)，這時(shí)中性點(diǎn)避雷器應(yīng)可靠動(dòng)作，避雷器殘壓應(yīng)低于中性點(diǎn)的沖擊絕緣水平。（2） 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，引起健全相電壓升高，但單相接地古戰(zhàn)產(chǎn)生的工頻過電壓不超過1.5倍的正常相電壓，完全在變壓器絕緣設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，變壓器本身絕緣完全能夠承受此種過電壓，所以對(duì)單相接地故障避雷器和保護(hù)間隙都不應(yīng)該動(dòng)作。（3） 當(dāng)電網(wǎng)側(cè)發(fā)生兩相相短路故障或三相短路故障時(shí)，使不接地變壓器中性點(diǎn)出現(xiàn)超出分級(jí)絕緣水平的操作過電壓，其值可能超過2.5倍的正常相電壓值，這種情況下避雷器應(yīng)保證不動(dòng)作，避雷器在此過電壓下動(dòng)作會(huì)因容量不夠而爆炸，該過電壓下應(yīng)由并聯(lián)間隙動(dòng)作，保護(hù)變壓

9、器和避雷器。5變壓器經(jīng)組合接地設(shè)備（保護(hù)間隙并聯(lián)避雷器和地刀）接地的變壓器時(shí)，在一次設(shè)備調(diào)試與繼電保護(hù)功能調(diào)試時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：（1）在進(jìn)行氧化鋅避雷器1mA下的直流參考電壓試驗(yàn)時(shí)，實(shí)測值應(yīng)與出廠實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，變化不應(yīng)大于±5%。（2）對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行10次分、合閘空載操作，每次都應(yīng)達(dá)到合閘位置和分閘位置。且整個(gè)過程中隔離開關(guān)各部分無損害。注意切勿漏掉此項(xiàng)試驗(yàn)，因?yàn)楦綦x開關(guān)的機(jī)械特性至關(guān)重要，是變壓器切換運(yùn)行方式的唯一通道。（3）注意對(duì)保護(hù)間隙進(jìn)行工頻放電試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)試驗(yàn)方法，其簡要介紹如下：在試驗(yàn)變壓器原邊串聯(lián)一塊10A及以上的電流表。在間隙的進(jìn)線端子與接地端子N之間施加工頻電

10、壓，試驗(yàn)時(shí)施加到放電間隙的電壓應(yīng)從零開始，在高壓側(cè)能準(zhǔn)確讀數(shù)的條件下，迅速升壓到間隙放電為止（觀察電流表，當(dāng)電流發(fā)生突變時(shí)，表明間隙放電，此刻的電壓值應(yīng)為工頻放電電壓值）。每次放電后，應(yīng)在0.2秒內(nèi)切斷工頻電源。每連續(xù)兩次試驗(yàn)時(shí)間間隔不小于10S，測量次數(shù)為3次，每次所測的放電電壓值應(yīng)與出廠數(shù)據(jù)無明顯差異。如果工頻放電電壓值超出范圍，可對(duì)間隙進(jìn)行微調(diào)，以滿足要求。上述試驗(yàn)過程中無沿面放電、閃絡(luò)現(xiàn)象，參數(shù)符合要求即為合格。實(shí)驗(yàn)完畢后，恢復(fù)試驗(yàn)前拆開的避雷器和間隙的連接母線排。（4）因間隙零序保護(hù)所選電流值很小，故在做電流采樣校驗(yàn)時(shí)，一定要精確，嚴(yán)格按照相關(guān)繼電保護(hù)裝置校驗(yàn)規(guī)程規(guī)定執(zhí)行。（5）當(dāng)?shù)?/p>

11、刀分合時(shí)輔助接點(diǎn)應(yīng)處于不同狀態(tài)，調(diào)試時(shí)，應(yīng)在輔助接點(diǎn)閉合或打開時(shí)分別驗(yàn)證間隙零序保護(hù)是否投入。（6）零序電流保護(hù)或零序方向過流保護(hù)均采用兩段式保護(hù)方式，故在調(diào)試過程中應(yīng)按定值，確認(rèn)延時(shí)與出口方式是否對(duì)應(yīng)，認(rèn)真核對(duì)跳閘母線設(shè)置，確認(rèn)保護(hù)對(duì)應(yīng)的出口方式。（7）注意邏輯中與門和或門邏輯關(guān)系，嚴(yán)格驗(yàn)證判據(jù)之間的關(guān)系。（8）進(jìn)入整套啟動(dòng)后，在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前或者在發(fā)電機(jī)解列前，應(yīng)檢查間隙保護(hù)投退及間隙地刀分合情況，并網(wǎng)和解列時(shí)，變壓器中性點(diǎn)必須處于直接接地，以免操作過電壓沖擊變壓器中性點(diǎn)絕緣，導(dǎo)致事故發(fā)生。6總結(jié)在供電系統(tǒng)中，根據(jù)不同的主變中性點(diǎn)接地方式，會(huì)選擇不同的保護(hù)類型和配套設(shè)備，作為調(diào)試人員要對(duì)一次設(shè)備嚴(yán)格按照電氣設(shè)備交接試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)過程中，注意試驗(yàn)方法和試驗(yàn)接線的合理性，以避免因試驗(yàn)方法或試驗(yàn)接線不準(zhǔn)確帶來的設(shè)備損壞和試驗(yàn)數(shù)據(jù)超差。在對(duì)二次相關(guān)繼電保護(hù)校驗(yàn)與調(diào)試時(shí)，在準(zhǔn)確把握保護(hù)原理的同時(shí)，還要對(duì)保護(hù)的選型和保護(hù)的相關(guān)閉鎖邏輯引起足夠重視，避免在整套啟動(dòng)過程造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)等事故的發(fā)生。只有這樣才能提高電廠整體運(yùn)行的可靠