淺議變電站PT二次回路中性點安裝過電壓保護的重要性

霍新霞,許廣義（國網山東省電力公司成武縣供電公司，山東菏澤，274200）

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淺議變電站PT二次回路中性點安裝過電壓保護的重要性

霍新霞,許廣義
（國網山東省電力公司成武縣供電公司，山東菏澤，274200）

摘要：近年來，變電站設備因遭受雷擊或輸電線路雷電侵入波而導致絕緣損壞的事故時有發生，由于雷電沖擊傳遞過電壓將對二次繞組絕緣耐受電壓造成很大的威脅，因此，在電壓互感器二次回路中性點就地安裝過電壓保護措施具有重要的意義。本文對電壓互感器二次中性點安裝過電壓保護的必要性進行分析研究。

關鍵詞：變電站PT；二次回路中性點；過電壓保護

0　前言

變電站的電壓互感器二次繞組中性點放電間隙不正確擊穿或避雷器異常而引起電壓互感器二次回路兩點接地，導致事故的發生。當變電站處于雷電活動強區時，其電壓互感器的二次回路主要受到的威脅有：一、變電站遭受直擊雷，則變電站會發生工頻接地故障或者在異常區落雷，變電站地網注入最大可能的雷電流或工頻短路電流時，變電站接地網兩點間的暫態或穩態電位差很高，可能超過二次繞組中性點的耐壓水平，從而對現場電壓互感器的二次繞組中性點絕緣構成威脅。二、雷電波沿外引線路侵入電壓互感器繞組，將雷電沖擊電壓傳遞到二次繞組，在不直接接地的外場中性點產生雷電沖擊傳遞過電壓。技術文件規定，變電站的電壓互感器的二次回路只允許有一處接地，同時，接地點宜設在控制室內，必要時可以在開關場將電壓互感器的二次接線圈中性點經氧化鋅閥片或放電間隙接地，來保護其中性點。

1　建立試驗室模擬試驗原理和數值仿真模型

實驗中選擇的是JDCF-22(WB)型與JCCZ-110型的電磁式電壓互感器與TYD2-110/-001H型電容式電壓互感器，這些用于進行試驗室雷電沖擊傳遞過電壓試驗和數值計算研究。實驗過程中，為了將電壓互感器的中性點的電壓受到電纜波阻抗的影響降到最低，將電壓互感器的二次繞組接有負載，同時，將二次繞組的首端開路，末端接一長電纜以模擬現場情況，同時在電纜末端接入一個阻值為50的電阻R，在二次繞組末端掛一個高壓探頭，用示波器測量二次繞組末端的感應電壓，在實驗中，模擬雷電沖擊的實驗設備為2400kV的沖擊電壓發生器，波頭與波尾時間分別為1.2us，50us的負極性雷電沖擊全波作為實驗的基本波形，并可以根據實際需要調整波頭時間。

當雷電波侵入電壓互感器的繞組時，繞組間基本上會按電磁耦合與靜電耦合方式產生電壓傳遞，在沖擊條件下，電壓互感器線圈會出現一個含有電容、電感等分布參數的復雜網絡，為了方便分析，常采用集中參數的鏈型網絡作為等值電路來計算線圈波，其中電壓互感器的高低壓繞組是由5個RLC單元組成。線圈中的各種分布電容和雜散電容對線圈中的過渡過程特別是快速暫態過程有實質性的影響，當陡波前沖擊電壓侵入線圈時，沿線圈的起始電壓分布主要由線圈中的電容分布來決定。雷電沖擊源采用ATP中cigre.sup模型，它可以任意設置沖擊幅值及波頭、波尾時間，仿真中用到的波頭與波尾時間分別為1.2us與50us，0.5us與50us，5us與50us。

實驗中，參考GB11032-2000《交流無間隙金屬氧化鋅避雷器》關于避雷器標稱放電電流下雷電沖擊殘壓的規定，110kVTV和CVT一次側雷電沖擊電壓幅值最高取到110kV避雷器的保護水平(280kV)，220kV TV最高取到220kV避雷器的保護水平(560kV)。由于目前尚且沒有形成關于電壓互感器二次回路的雷電沖擊耐受水平的標準，本文根據相關規定文件，二次端子中性點對地的工頻耐受電壓的峰值，即42V。由于沖擊絕緣水平存在增高效應，因此，二次端子中性點對地沖擊耐壓水平很有可能會更高。

2　電壓互感器二次繞組中性點雷電傳遞過電壓試驗的結果分析

2.1仿真計算與傳遞過電壓試驗的波形對比

110kV電磁式電壓互感器和CVT二次側繞組中性點雷電沖擊傳遞試驗和仿真計算波形對比仿真結果基本反映了試驗的情況，即從波形上看振蕩大致相同，過電壓的幅值在數值上基本相近。

2.2電磁式電壓互感器實驗分析

工作人員以220kV和110kV電磁式電壓互感器的二次繞組中性點未加保護時雷電傳遞過電壓的試驗和仿真計算得到典型結果。（1）由于繞組內部存在電容與電感的共同作用，二次側波形的振蕩較大。（2）對于正常的波頭范圍和幅值低于相應避雷器保護水平的一次側雷電沖擊電壓波，220kV和110kV的電磁式電壓互感器的二次回路中性點傳遞的過電壓幅值在其絕緣耐受范圍內，但是，當雷電波的波頭幅度值較高或波頭較短，則二次回路中性點傳遞過電壓幅度值將急劇身高，將超過二次回路中性點的絕緣耐受水平。

2.3電容式電壓互感器實驗分析

110kV CVT二次繞組中性點未加保護時雷電傳遞過電壓的試驗和仿真計算典型結果，如圖所示：

圖　110kVCVT二次繞組中性點傳遞過電壓計算結果

從結果可以看出：

（1）由于繞組內部的電感、電容共同作用，CVT二次側波形同樣振蕩較大。（2）雷電沖擊波頭對二次側振蕩峰值的影響非常明顯，CVT傳遞過電壓幅值隨波頭時間的縮短(波形較陡)而上升。

3　總結

電容式電壓互感器總體的中性點傳遞過電壓幅值水平比電磁式電壓互感器要高，正常幅值和波頭范圍的雷電沖擊電壓波可對二次端子的絕緣造成很大的威脅，由于雷電沖擊傳遞過電壓將對二次繞組絕緣耐受造成很大的威脅，因此在電壓互感器二次回路中性點就地安裝過電壓保護措施具有重要的意義。

參考文獻

李謙，鄭曉光，等.電壓互感器二次回路中性點安裝過電壓保護的必要性研究—接地短路故障和雷擊時地網電位分布的計算分析[J].廣東電力.2009,22(3):1-5

Discussion on the importance of the protection of the PT two circuit neutral point of the transformer substation

Huo Xinxia,Xu Guangyi
（Shandong power supply company,Chengwu electric power company, Heze Shandong 274200, China）

Abstract：In recent years,substation equipment from lightning or transmission line lightning invasion wave and cause damage to insulation accidents occur from time to time,due to lightning impulse transmission voltage will on the secondary winding insulation withstand voltage pose a great threat.Therefore,in the voltage transformer secondary circuit neutral point is locally installed voltage protection measures has important significance.In this paper,the necessity of voltage transformer two neutral point to install over voltage protection is analyzed.

Keywords：substation PT;two circuit neutral point;over voltage protection