110kv接地系统中性点过电压保护方案

110kv接地系统中性点过电压保护方案

0变压器中性点电压保护为了限制系统的接地短路能力，在110.220kv的有效接地系统中，一些压力装置采用了非接地运行的方式。在运行过程中，不接地的压力装置的中性点可能会受到闪电、操作、工频等各种电压的影响。110kv和以上的压力装置通常是分类装置，中性点的隔离能力很弱。因此，在实际运行中，通常通过各种方式保护变量中心的过载保护。1中性点保护的规格目前,中性点过电压保护主要采用间隙保护、避雷器保护、间隙与避雷器并联保护三种方式。虽然在各种过电压保护规程中对变压器中性点的保护有所阐述,但都未对中性点过电压保护用的避雷器和间隙的规格作出具体的说明,因此,在实际应用中各变压器中性点的保护配置及避雷器和间隙的规格不尽相同。中性点绝缘水平相同的变压器中性点过电压保护的配置方式也不尽相同,其采用的间隙和避雷器规格也有差异。1.1工频零序电流冲击主变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。缺点是在3种过电压这样大范围保护配合参数确定较困难,放电分散性大保护特性一般,工频续流较大,灭弧能力较差。靠继电保护切除故障,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。避雷器的优点是伏秒特性平坦,放电分散性小,保护特性优良,切断工频续流能力强,对主变冲击小。缺点是不能防护工频过电压,而且在较高工频过电压下自身需防护,自身存在故障危险。需定期停电进行预防性试验,维护工作量较大且影响系统可靠性。1.2避雷器的选择防护工频过电压必须选用间隙;只防护雷电、操作过电压则可选择避雷器;需同时防护雷电、操作和工频过电压时,可采用间隙或避雷器和间隙并联的保护方式,在工频过电压下间隙并联避雷器中间隙既保护变压器中性点,又保护避雷器。2gngn-运行中的25台220kV变压器各绝缘水平中性点雷电耐受电压Uln和工频耐受电压Ugn见表1。对比有关资料110~220kV有效接地系统中的不接地220kV变压器中性点最高工频过电压和接地系统中单相接地时中性点最高工频过电压数据,只有220kV中性点的工频耐压低于系统可能出现的最大工频过电压292kV,必须加防护间隙。3为了保护中立点的间隙和避雷器3.1放电电压保护实测各种规格间隙的工频平均放电电压Ucp和负雷电冲击50%放电电压-U50%如表2所示。间隙的选择要求工频平均放电电压应低于中性点的工频耐压、高于系统单相接地时中性点的最高工频过电压,雷电50%放电电压应低于中性点的雷电冲击耐压并留有裕度。在保证保护裕度的情况下,应尽量加大间隙,减少动作次数。表3为各种绝缘水平的中性点间隙的雷电50%放电电压和工频平均放电电压的选择范围。3.2kv中性点保护避雷器的选择要求是避雷器的冲击残压应低于中性点的雷电冲击耐压并留有一定的裕度。避雷器的Uk值应不低于中性点可能出现的最大工频过电压,否则必须并联间隙。表4为各种绝缘水平的中性点避雷器的冲击残压Uc和峰值等效电压Uk的选择范围。只有60kV绝缘水平的110kV中性点采用Y1W-73/200型避雷器可满足要求,其余类型的中性点均无避雷器满足表4的要求,无法单独使用避雷器进行保护。73kV的工频过电压只有局部系统解列为不接地系统并带单相接地故障运行的情况下才会出现,有些220kV变压器的110kV中性点不可能出现或经防范后不出现这种运行情况,110kV中性点最高过电压可按有效接地系统中发生单相接地故障时的中性点过电压43.8kV来考虑,即Uk>43.8kV。对于44kV绝缘水平的中性点可采用Y1W-60/144型避雷器保护,对于35kV绝缘水平的中性点可采用Y1W-48/109型避雷器保护,但其工频放电电压裕度太小对避雷器运行不利,建议不单独使用。220kV中性点不能单独使用避雷器必须并联间隙。3.3避雷器连接间隙3.3.1避雷器连接间隙的选择需要投标[un，u50%]，并保持一定的水平Ugd<Ucp<min[Ugn,Uk]。3.3.2ugd/ucp/空间误操作及ug/u50%的确定根据Uc<Uln并留有裕度选择合适的避雷器,从而确定Uk;根据Ugd<Ucp<min[Ugn,Uk]并留有裕度,选择适当的间隙,从而确定了-U50%;校核是否满足Uc<-U50%,并有一定的裕度。3.3.3避雷器参数和距离参数的选择(1)u3000流式避雷器间隙的校核计算a、选择Y1W-146/320型避雷器:Uc=320kV<400kV并有一定的裕度;因为Uk=134kV,所以min[Uk,Ugn]=min[134,200]=134kV,由Ugd=87.6kV,应选择满足87.6kV<Ucp<134kV的间隙。由表2可知,此间隙距离为280~330cm。再校核-U50%值,280~330cm的间隙均有:-U50%<Uc,在这种情况下,雷电冲击过电压时避雷器动作概率很小,避雷器的作用很小,若采用这种方式建议间隙取上限值即330cm,这样既可提高避雷器的动作率,也可降低间隙的动作次数。b、选择Y1W-96/238型避雷器:Uc=238kV<400kV,有较大的裕度;因为Uk=99kV,所以min[Uk,Ugn]=min[99,200]=99kV。由Ugd=87.6kV,应选择满足87.6kV<Ucp<99kV。由表2可知,此间隙距离为230cm,再校核-U50%值,230cm的-U50%=160kV<238kV,因此,雷电冲击下避雷器的动作概率也很小,作用也不大。(2)u3000雷达压制器间隙的选择a、选择Y1W-73/200型避雷器:Uc=200kV<325kV,有一定的裕度;因为Uk=73kV,所以min[Uk,Ugn]=min[73,140]=73kV。由Ugd=43.8kV,应选择满足43.8kV<Ucp<73kV。由表2可知,此间隙距离为100~140cm,再校核-U50%值,100~140cm间隙均有-U50%<Uc,因此,雷电冲击下避雷器的动作概率很小,避雷器与间隙并联时避雷器作用不大。b、选择Y1W-60/144型避雷器:Uc=144kV<325kV,有较大裕度,因为Uk=61kV,所以min[Uk,Ugn]=61kV。由Ugd=43.8kV,应选择满足43.8kV<Ucp<61kV的间隙。由表2可知,100~140cm间隙均满足此要求,100~140cm间隙的-U50%<Uc,因此雷电下避雷器动作还是较少。若采用此种方式,建议采用120cm间隙,这样既可工频下保护避雷器有一定裕度,又可提高避雷器的动作率,减少间隙放电次数。(3)间隙的选择选取u2004a、选择Y1W-60/144型避雷器:Uc=144kV<250kV,有一定裕度,Uk=61kV,min[Uk,Ugn]=61kV。由Ugd=43.8kV,应选择满足43.8kV<Ucp<61kV的间隙。由表2可知,100~140cm间隙均满足要求。同样,100~140cm间隙的-U50%<Uc,避雷器作用不大。b、选择Y1W-55/151型避雷器:Uc=151kV<250kV,有一定裕度,min[Uk,Ugn]=55kV。间隙应满足43.8kV<Ucp<55kV。由表2可知,100~120cm间隙满足要求,而-U50%<Uc,避雷器作用不大。(4)选择间隙的ug/wsbv选择Y1W-48/109型避雷器:Uc=109kV<185kV,有一定裕度,min[Uk,Ugn]=min[48,85]=48kV。由于Ugn=43.8kV,所以选择间隙,使43.8kV<Ucp<48kV。由表2可知,应选择<100cm间隙,避雷器作用不大且要间隙保护避雷器则很难躲过单相接地故障时的中性点最高工频过电压。4间隙串联避雷器根据分析和现场运行经验,对220kV主变压器中性点过电压保护配置选择作如下建议:a.110kV绝缘水平的220kV中性点用单间隙,间隙距离在300~330cm。若采用间隙并