中性点接地方式说明

1、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。366kV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366kV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

2、，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366kV中

3、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，19871988年和19901991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366kV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

4、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366kV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.

5、73至2.0倍相电压2。GB11032-89中规定的366kV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（TO

6、V）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。无间除MOAMOA的UcUc和U U面准选取中性点*观方式UcUcU U3-1&75W3-1&75WtJUatJUal.4Ual.4Uag g13U13U OJIWT)OJIWT)u*u*iJUh?内?保用于发电加和受不中?点MOAMOA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

7、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?。而在我国的某些366kV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

8、，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3.03.5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35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

9、发，能量叠加等等。这些在计算中都难以定量。从366kV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366kV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

10、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，366kV变电进线防雷保护远比110kV及以上的差， 尤以310kV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

11、66kV电压等级还可能最大，改进MOA提高其雷电过电压保护水平不是多余的，是有其很大作用，可以降低设备故障率提高可靠性，或扩大MOA保护范围，或减少MOA数量等。计算和试验证明，改进MOA结构，充分利用ZnO的特性,提高MOA雷电过压保护水平上一个新台阶，比国际GB11032-89和行标ZBK49005-90规定值低30%是可能的。2护水平110kV变压器中性点接地方式探讨孙万忠（四川电力试验研究院，四川成都610072）事tXWB却晶言忠T1一 4 4m.m.1*1*firwwuirwwuiPCtMPCtM3)3)U U现.ItIt无.事3纱无“1zozoVMBVMB31pfe-pfe-r.

12、y 4 474rasM4rasM4KIMKIMT4T4WMVWMV1 1期.| |7 75 54 4JOJOXN4tXN4t7#I I烈划.7.6由工电餐电站.FStOFStO酪1 1。由W WRBMJ电*1*1青FCDJ。WMIWMI配心力硒.海”WMBWMB7 7T.7TT.7T7_7777_777lixrii.-xLL-!lixrii.-xLL-! 3 39 9M M9393tl.O3Utl.O3U工叫电啦CV.CV.）丑闻秋T T(UKA)*3(UKA)*320Q20Q1111J J0 0摘要：分析100kV变压器中性点部份接地方式的缺点，指出经小电抗接地方式的优点，建议把目前的部分接

13、地方式改为经小电抗接地方式。关键词：变压器；中性点；接地方式变压器中性点接地方式有三种：1）不接地；2）直接接地；3）经电抗器接地。再分细些，则直接接地可分为部份接地（有效接地）和全部接地（极有效接地）两种； 而经电抗器接地可分为经消弧线圈接地和经小电抗接地两种。 变压器中性点接地方式不同， 在其中性点上出现的过电压幅值也不同， 所以过电压保护方案也不同。一般变压器中性点不接地时中性点绝缘水平为全绝缘（与线端相同），不需要安装避雷器，但在多雷区且单进线装有消弧线圈的变压器应在中性点加装避雷器，其额定电压与线端相同。 一般变压器部份接地时中性点绝缘水平为半绝缘 （仅为线端的一半），中性点按其绝缘

14、水平的不同，应安装相应保护水平的避雷器。实践证明： 中性点部分接地时采用半绝缘的变压器运行基本上是安全的， 仅在断路器出现非全相或严重不同期产生的铁磁谐振过电压可能危及中性点绝缘。因此DL/T620-19971111】规定宜在中性点装设间隙，对该间隙的要求为：“因接地故障形成局部不接地系统时该间隙应动作； 系统以有效接地方式运行发生单相接地故障时间隙不应动作。”为兼顾防雷方面要求还应并接相应避雷器。 当间隙与避雷器并接于中性点时应满足的要求为： “当系统单相接地系数大于5时，间隙才动作，间隙在雷电接地瞬态过电压下不应动作；避雷器在工频和操作过电压下不应动作，在雷电接地的瞬态过电压下才动作。口1

15、10kV变压器在部份接地系统中其中性点绝缘水平为35kV级，仅为线端绝缘水平的1/3,过电压保护方案变得十分困难。笔者曾在【2】中作过介绍，建议把110kV变压器中性点接地方式改为经小电抗器接地。但是事隔3年，各方面均发生不少变化，笔者认为有必要作进一步的陈述。1中性点部份接地方式的缺点1.1避雷器难选为了兼顾防雷和内过电压，通常中性点的保护方式为避雷器与间隙并列运行。对避雷器的要求为在雷电过电压下应动作， 在工频或内部过电压下不应动作。 对有间隙的传统的避雷器FZ或FCZ型而言，即灭弧电压要高，冲击放电电压要低，这在目前国内生产的标准系列产品中是?不到的。 只能采用非标准组合， 另外附加电容

16、来改变冲击放电电压以满足要求。目前FZ或FCZ都是淘汰产品，今后都要用新型的金属氧化物避雷器（MOA）来代替。MOA是无间隙的，即为YW型。对YW型MOA而言上述要求变为持续运行电压要高，雷冲击残压要低。这对中性点绝缘仅为线端绝缘的1/3的110kV变压器是做不到的。1.2间隙距离难选由上所述，对间隙的要求为发生“失地”情况时应动作（即间隙放电），“有地”情况时发生单相接地故障不应动作。控制动作的手段就是间隙距离的调整。通常裸露在大气中的棒间隙放电电压分散性很大，文【3】给出间隙120mm和115mm的冲击放电电压（平均值）的差值高达532kV（即106kV/mm,而区分“失地”和“有地”的冲

17、击放电电压上下眼的差值仅为39kV,因此区别难度大。文【3】建议将间隙换装在可以精确调整，材质较好，密封良好、运行条件较好的环境中（例如将棒间隙装在透明、密封的绝缘盒中）。实际上此建议是行不通的，而且还要考虑空气间隙放电与固体沿面放电的关系。1.3继电保护难选中性点部分接地电网均设有防止出弧立不接地状态的继电保护。 具体为零序过压和间隙过流。文【4】指出这种“失地”保护不可靠，经常有误动情况出现，一是电网发生接地故障时，与故障线路无关的其他主变间隙过流动作跳闸； 二是供电线路故障时， 受电端主零序过压在电源侧开关跳闸前动作跳闸。文【4】在分析引起误动的各种原因后，提出用比较两健全相电压间的相应

18、位作为零序过压保护的动作条件之一， 构成相位闭锁的零序过电压保护；比较主变中性点零序电流与110kV相电流的绝对值闭锁间隙过流保护的方案。此方案的问题有二条，一是在原方案的基础上加两个闭锁装置，增加了装置的复杂性，众所周知继保装置越复杂，可靠性越差；二是该方案在理论上是可行的，技术上要引入微机保护，开发新产品在经济效益上是否值得？2中性点经小电抗接地方式的优点绝缘水平要求降低，保护方案易选文【5】指出110kV变压器中性点经小电抗接地后，中性点绝缘水平可采用20kV级。即工频1min耐压55kV,全波冲击耐压125kV。绝缘水平要求下降是以不会出现高幅值过电压为基础的，这意味着原变压器中性点经

19、小电抗接地后可省去原有的避雷器和棒间隙等设备，而且保护是可靠的。（原变压器中性点绝缘水平为35kV级。即工频1min耐压85kV,全波冲击耐压185kV）。接地方式统一，继保装置简化不存在部分中性点不接地的变压器，自然不会出现弧立的不接地电网，因此防“失地”的继保装置可以省略。众所周知继保装置越简单，可靠性越高。中性点部分接地方式的优点全部保留中性点部分接地方式的优点是：（1）可采用简单可靠的零序继电保护；（2）断路器遮断容量不受单相短路电流的限制；（3）单相接地对通讯线路的干扰也较小。文【5】指出当变压器中性点经小电抗接地时，只要小电抗阻值选择当，就可以起到变压器中性点部分接地作用。3对变压器中性点小电抗的技术要求阻抗及阻抗特性阻抗值为变压器零序电抗的1/3。变压器零序电抗一般计算方法很复杂，需作试验确定。文61给出变压器零序阻抗工程计算法，计算结果表明：对三相双绕组的变压器，与实测数据相比，误差小于1.5%,对三相三线绕组变压器，与实测数据相比，误差小于6.2%。这在工程计算中是允许的。在最大和最小运行方式下，在流过小电抗的最大单相短路电流范围内保持阻抗为线性。热稳定一般主要变压器热稳定时间为2s,因此要求小电流在流过最大单相短路