小電源并網對110kV變壓器中性點保護的影響

(1.桐廬縣供電局，浙江 杭州 311500；2.余杭供電局，浙江 杭州 311100；3.二灘水電開發有限責任公司，四川 成都 610000)

1 引言

桐廬縣地處山區河流縱橫小水電眾多，近年伴隨著經濟的發展，大型企業自建光伏電站增多，這些電源除自用外，大都通過110kV變電站10kV、35kV母線，向電網輸送電能。當小電源容量增大時，電力人員沒有對主變中性點保護的整定與保護間配合予以關注，以至于發生變壓器間隙保護誤動，或與110kV線路保護間配合出現問題，造成停電事故。本文針對主變中性點保護的配合與整定，提出了可行的解決辦法。

2 中性點接地方式

中性點可直接接地運行，也可不接地運行，接地方式的選擇涉及安全可靠性與經濟性，110kV變壓器為分級絕緣變壓器，其接地方式嚴格按照以下原則處理：

(1)110kV電網變壓器中性點接地運行方式安排應滿足變壓器中性點絕緣承受要求，并盡量保持變電站的零序阻抗基本不變且系統任何短路點的零序綜合阻抗不大于正序綜合阻抗的三倍。

(2)變壓器中性點直接接地點也不宜過分集中，以防止事故時直接接地的變壓器跳閘后引起其余變壓器零序過電壓保護動作跳閘；

(3)由于變壓器結構原理要求必須接地的(如自耦變及電廠的廠用變等)中性點必須接地。

(4)110kV變壓器高壓側中性點，均應裝設獨立的間隙零序過電壓保護和間隙零序過電流保護。間隙零序過電壓、間隙零序過電流保護在中性點接地時停用，在中性點不接地時投入。中性點絕緣等級為44kV和35kV的變壓器，未加裝間隙保護的，應接地運行。

(5)110kV主變中低壓側無電源的變壓器一般不接地。中低壓側有電源時，變壓器至少考慮一臺中性點接地。

(6)一個變電站有多臺變壓器，且只考慮一個接地點時，應優先考慮帶負荷調壓變壓器接地。

(7)有接地點的變電站因方式需要分裂成兩部分運行時，兩部分都要保持接地點。

(8)當接地系統的變壓器任一側的高壓開關斷開，而變壓器仍帶電時，斷開側的變壓器中性點必須接地，并投入零序過流保護，但是該接地點不列入系統接地點之內。

3 變壓器中性點保護整定

根據DL/T584-2007《3kV～110kV 電網繼電保護裝置運行整定規定》由6.2.9.8條中規定：“變壓器110kV中性點放電間隙零序電流保護的一次電流定值一般可整定為40～100A，保護動作后可帶0.3～0.5s延時跳變壓器各側斷路器”。6.2.9.9條中規定：“中性點經放電間隙接地的110kV變壓器的零序電壓保護，其定值一般整定為150～180V(額定值為300V)，保護動作后帶的一次電流定值一般可整定為40～100A，保護動作后可帶0.3～0.5s延時跳變壓器”。間隙零序電壓保護一般接于本側母線電壓互感器開口三角繞組。

主變中性點間隙值的選擇應滿足一下三個條件：

①對中性點絕緣保護的要求，即間隙的標準雷電波動作值小于主變中性點的標準雷電波耐受值。

②因接地故障形成的局部不接地系統時該間隙應動作，應以最低運行相電壓(正常電壓的0.9倍)下，單相接地時中性點穩態過電壓進行驗算。

以上兩點決定間隙的最大距離值，通常能滿足后一點的要求，就能滿足前一點的要求，因此保護間隙的最大距離值用最低運行相電壓下，單相接地時中性點穩態過電壓校核。

③系統以有效接地方式運行，發生單相接地故障時，間隙不應動作，以此決定間隙的最小值。此時。中性點電壓U0的計算公式如下：

因系統滿足X0/X1<3，故U0最大為0.6UXG。

根據計算結果，110kV中性點間隙距離取110～135mm。

4 中性點保護存在的問題

上述計算和分析清楚表明,在系統有效接地方式下,單相接地暫態電壓較高時間隙將動作,即間隙距離選擇不能完全滿足條件③的要求,變壓器中性點間隙電流保護會誤動,造成停電。

由于通常220kV 變電站的220kV側和110kV側均為變壓器中性點有效接地運行,中性點接地變壓器誤跳閘后,系統又發生單相接地短路造成間隙電流保護誤動的幾率較小,而110kV變電站,由于站內變壓器中性點一般不接地運行,容易發生間隙電流保護誤動,造成停電事故。以圖110kV電網系統為例：

圖1 110kV電網系統

在靠近110kV母線C點單相接地時，線路B點的接地距離II段或零序II段保護將動作，考慮通過接地電阻接地時時間將大于0.5s。

110kV變電站的間隙零序按規程動作時間為0.3～0.5s，結果間隙保護將在線路B側保護動作前將主變各側開關跳開。重合閘動作成功，由于主變開關已跳開而不能送電。

如果延長間隙保護動作時間，時間應大于重合閘動作時間(一般為1.5s)這是分級絕緣變壓器不能承受的。

5 中性點保護的配置改進

(1)在任何運行方式下，中壓或低壓側有電源接入的 110kV主變壓器的110kV側中性點采用間隙零序電流保護、零序過電壓保護和金屬氧化物避雷器進行配合；間隙零序電流保護、零序過電壓保護用于防止110kV 及 220kV 有效接地系統中偶然形成局部不接地系統，產生較高的工頻過電壓，防止中性點避雷器因工頻過電壓產生爆炸。金屬氧化物避雷器用于防止變壓器遭受雷電過電壓；

(2)中壓或低壓側沒有電源接入的110kV主變壓器的110kV側中性點，采用金屬氧化物避雷器保護，不采用過電壓保護間隙。

(3)配置零序過電壓保護作為不接地變壓器的后備保護，電壓應取母線PT開口三角電壓；間隙零序TA的變比應比較小，不宜采用零序保護采用的零序電流TA，電流應取中性點間隙專用CT。

(4)間隙零序電壓、零序電流各按兩時限配置；將110kV進線保護時限級差由原來的0.5s設置為0.3s即接地距離II段和零序電流II段時差為0.3s，將主變中性點保護時限設置為0.5s即主變中性點保護I時限跳小電源線路，II時限跳主變兩側或三側開關；同時增加110kV零序過流I段1.5s跳小電源線路作為后備保護。

6 總結

文中分析了之前變壓器中性點保護的弊端，通過改進中性點保護配置成功解決了半絕緣變壓器中性點絕緣保護問題，又防止了因主變兩側開關提前跳閘引起的變電全停，或因小電源強行并網引起的事故。