中性点间隙（共4篇）
中性点间隙 篇1
摘要：简要介绍了变压器中性点间隙保护作用、原理、接线及动作逻辑, 阐述了有效接地系统发生单相接地故障及孤立不接地系统带单相接地故障运行时, 变压中性点电压偏移及间隙保护动作情况。
前言
在电力系统中, 不可避免地会出现中性点接地变压器跳闸, 形成局部系统中性点不接地运行的方式。如果在这中性点不接地系统中发生单相金属性接地故障时, 接地相对地相电压为零, 其他两相对地电压升高为线电压, 这时变压器中性点的对地电压产生位移, 升高为相电压。在110kV及以上系统中的电力设备对地绝缘以及分级绝缘的变压器中性点绝缘是按相电压的标准设计的, 不允许变压器中性点不接地系统带单相接地故障长时间运行, 以避免出现单相接地故障时非故障相及变压器中性点对地电压升高, 危及设备的绝缘。
因此, 110kV及以上系统中性点不接地变压器投入间隙保护, 其主要作用是为了防止过电压。因为在这种电压等级的设备由于绝缘投资的问题都采用分级绝缘, 在靠近中性点的地方绝缘等级比较低, 如果发生过电压的话会造成设备损坏。但是又由于电网保护配置要求, 一个系统不能有太多的中性点接地, 所以有的变压器的中性点接地刀闸在分位。这时候如果由于变压器本身发生过电压的话就会由间隙保护实现对变压器的保护, 原理就是电压击穿间隙, 把电压引向大地, 起到保护变压器绕组绝缘的作用, 当系统出现过电压 (大气过电压、操作过电压、谐振过电压、雷击过电压等) 时, 间隙被击穿时由零序保护动作、间隙未被击穿时有过电压保护动作切除变压器。
其中:I0op与变压器的零序阻抗、间隙放电时的电弧电阻等因素有关, 一般保护的一次动作电流可取为100A左右。
U0op要大于在部分中性点接地的系统中发生单相接地时或中性点不接地变压器两相运行时, 可能出现的最大零序电压;要小于中性点直接接地系统中失去接地点时发生单相接地, 开口三角绕组可能出现的最低电压。一般取180V (高压系统电压互感器开口绕组每相额定电压为100V) 。
S-变压器中性点接地刀闸的辅助触点, 当变压器中性点接地运行时, S闭合, 当变压器中性点接地不运行时, S打开。
1 结合我地区姚官屯站正常方式, 做一下间隙保护的动作分析。
为了保证零序保护的灵敏度, #1变压器的211-9、111-9中性点接地刀闸在合位, #1变压器高、中压侧中性点投入零序保护;#2变压器的212-9、112-9中性点接地刀闸在断位, #2变压器高、中压侧中性点投入间隙保护。作为接地故障的后备保护。姚官屯站110kV经101开关并列运行。
注意:只有在中性点直接接地或中性点经间隙接地系统中在间隙被过电压击穿时, 零序电流才会有流通回路;而在中性点不接地或中性点经间隙接地而间隙未被击穿时, 零序电流没有流通回路。
以上这是分析这一题目的基础。
下面假设两种情况, 分析间隙保护的动作逻辑。
1) 当姚官屯站110kVII母线上132线路发生单相金属性接地故障、而本线路零序保护或本线路开关拒动时:零序电流从故障点经大地至姚官屯站#1变压器110kV中性点至#1变压器110kV侧线圈至110kVI母线至101开关至110kVII母线返回132线路的接地点。
这时姚官屯站的#1变压器中压侧零序保护动作:第一时限跳101开关, 将110kVI、II母线隔离, 由于故障线路132在II母线上, 所以#1变压器的中压侧零序保护动作返回。这样, 姚官屯站的#2变压器带姚官屯站的110kVII母线及II母线出线, 形成了中性点不接地系统。由于接地的故障线路132的存在, 姚官屯#2变压器110kV侧间隙保护动作, 跳三侧开关, 将#2变压器及110kVII母线切除, 从而切除故障点。
2) 当姚官屯站110kVI母线上131线路发生单相接地故障、而本线路零序保护或本线路开关拒动时:零序电流从故障点经大地至姚官屯站#1变压器110kV中性点至#1变压器110kV侧线圈至110kVI母线返回131线路的接地点。
这时姚官屯站的#1变压器中压侧零序保护动作:第一时限跳101开关, 将110kVI、II母线隔离, 由于故障线路131在I母线上, 所以#1变压器的中压侧零序保护以第二时限跳#1变压器中压侧开关, 故障点被切除。
2 变压器间隙保护动作情况及定值
1) 间隙零压保护与间隙零流保护, 均能独立地去跳变压器三侧开关。
2) 间隙零压保护与间隙零流保护互为备用。
3) 当中性点电压超过间隙击穿电压时, 间隙击穿, 中性点有零序电流通过, 保护启动, 经0.5s延时切变压器三侧开关。
4) 变压器110kV侧中性点保护间隙击穿电压的确定是以中性点对地电压不超过相电压为控制条件, 一般取相电压, 为了起到本侧线路单相接地故障的后备保护, 电压定值应按躲过接地故障母线上出现的最高零序电压。当中性点过电压值不足以使放电间隙击穿时, 则可由间隙零序电压 (此值达到定值) 保护延时0.5s切除变压器。
3 在中性点经间隙接地系统中当发生单相接地故障、保护间隙尚未击穿时, 由于变压器110kV中性点不接地, 没有零序电流, 故没有零序压降, 所以接地故障点至变压器中性点零序电压近似相等。
在中性点直接地系统中当发生单相接地故障时, 接地点零序电压最高, 至变压器中性点逐渐降低, 中性点处零序电压为零。这是中性点经间隙接地与中性点直接接地系统发生单相接地时零序电压分布情况的区别。这也可以说明:在中性点经间隙接地系统中发生单相接地故障时, 间隙零压保护的动作与否, 与故障点距离变压器中性点的远近基本无关;PT开口三角呈现的零序电压的大小才是决定零压保护动作与否的直接因素, 而单相接地故障的性质 (金属性单相接地、经阻抗单相接地) 决定PT开口三角呈现的零序电压的大小。
1) 间隙零压定值:
A.间隙零压3U0定值的整定以中性点对地电压不超过相电压为控制条件, 保证变压器中性点绝缘不受损坏, 一般按3U0等于1.8倍的相电压整定, 取自110kV母线PT开口三角3U0,
B.当PT变比为Uφ/100/√3/100时, 三次电压定值为180V, 0.5秒跳闸, 这对于中性点绝缘是允许的。
C.由于B、C两相存在磁饱和情况, 故3U0三次值达不到300V, 在220至230V之间, 当3U0整定为180V时, 尚可有1.2倍以上的灵敏度 (见LFP-900变压器保护说明书) 。以保证中性点过电压在危及其绝缘之前动作。
D.当发生经高阻抗单相接地故障时, 间隙零压可能达不到定值, 故间隙零压保护不动作, 这时中性点过压不足以危及其绝缘。 (事故拉路、停电检查处理) 。
2) 间隙零流定值:间隙零流保护的定值一般整定为5A, 时间一般为0.5秒。与变压器零序电流保护相比, 变压器零序电流保护定值大、时间长, 间隙零流保护定值小、时间短。因为放电间隙只有在变压器中性点对地电压接近相电压、危及其绝缘时才放电, 放电时电弧呈现的阻抗较大, 所以间隙零流允许定值很小;在正常情况下间隙回路无电流、且放电时间不能过长, 时间过长易烧毁间隙, 所以间隙保护时间定值短。
4 变压器中性点间隙保护的运行分析
1) 中性点不接地或经间隙接地的变压器在进行停送电操作前, 必须要合上其中性点接地刀闸。原因是:当开关三相不同期投入退出变压器时, 变压器的中性点将产生过电压, 威胁变压器中性点的绝缘。有时在操作过程中产生非全相跳、合闸, 这都会在变压器的中性点产生过电压。因此为了防止变压器操作时产生过电压而威胁变压器中性点的绝缘, 故必须在操作前将变压器的中性点接地, 使变压器中性点对地电压始终为零。
2) 变压器中性点接地刀闸不能带间隙保护运行。
因为间隙零序电流保护的定值很小 (0.5A、0.5S) , 如果变压器中性点接地刀闸在合位时, 而间隙保护投入运行。
A如果恰在此时系统有存在零序量的冲击扰动、因断线或开关的单跳、单重而出现的非全相运行, 则产生的零序电流会流过变压器中性点, 经过间隙保护CT, 有可能使间隙零流保护动作。
B在进行变压器的停送电操作时, 会因为开关的三相不同期而产生的零序电流流过变压器中性点, 经过间隙保护CT, 可能使间隙零流保护动作跳变压器三侧开关, 使值班员误判断, 延误变压器的停送电。
3) 变压器中性点间隙保护不能与变压器中性点零序保护同时运行
变压器中性点间隙保护如果与零序保护同时投入 (中性点刀闸在合位) 运行, 当发生单相接地故障时, 也是由于间隙零流保护定值很小, 间隙零流保护会优先于线路零序电流保护 (单相接地故障点在线路零序保护的III、IV段范围内, 线路零序保护的III、IV段时间定值大于间隙零流保护的时间定值) 及变压器零序保护动作, 无选择地跳变压器三侧开关, 扩大停电范围。
中性点间隙 篇2
电力变压器的安全运行关系到整个电力系统能否连续稳定地工作。其中性点接地方式, 按照运行的需要大致可分为两类:中性点有效接地和中性点非有效接地。在我国电力系统中, 35kV电压等级以下系统一般采用中性点非有效接地方式运行。110kV电压等级以上系统, 一般采用中性点有效接地方式运行, 在这个系统中, 为了保持系统零序阻抗不变, 至少有一点是保持接地的, 其它变压器则通过放电间隙间接接地。而国产110kV变压器一般采用分级绝缘结构, 中性点绝缘有35kV、44kV、60kV等电压等级。对于中性点不直接接地的分级绝缘变压器, 中性点保护一般采用放电间隙并联氧化锌避雷器。
本文通过分析棒间隙并联避雷器保护的作用与分工, 阐述了避雷器与棒间隙的配合使用对保护变压器中性点绝缘的重要性和变压器间隙保护整定的方法并且对存在的问题和原因做出分析, 给出了保护整定配合改进的合理方案。
1 棒间隙并联避雷器保护的作用与分工
棒间隙并联避雷器保护的作用分工是:避雷器主要针对雷电过电压;放电间隙主要针对在110kV有效接地系统中因故障形成局部不接地系统所产生的工频过电压, 以及非全相运行和铁磁谐振带来的过电压。这种方式既对变压器中性点进行保护, 又达到互为保护的目的。
在JB/T5894-91《交流无间隙金属氧化物避雷器使用导则》中给出, 中性点有效接地系统中分级绝缘变压器, 当其中性点未接地时, 中性点避雷器的额定电压应不低于变压器的最高相电压[1]。《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中给出:“应避免在110kV及220kV有效接地系统中偶然形成局部不接地系统, 并产生较高的工频过电压, 对可能形成这种局部系统、低压侧有电源的110kV及220kV变压器不接地的中性点应装设间隙”[2]。为满足以上要求, 避雷器额定电压应不低于避雷器安装点的暂时过电压, 避雷器的残压低于变压器中性点冲击耐受水平的85%, 棒间隙的工频放电电压要低于避雷器的持续运行电压, 以保护避雷器不损坏。水平间隙间距的选择应能保证:
1) 因接地故障形成局部不接地系统时, 间隙可靠动作;
2) 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。基于以上原则假设一变压器中性点避雷器与棒间隙的配置如表1所示。
从上表中可以看出棒间隙与氧化锌避雷器的电压存在级差。氧化锌避雷器的动作条件取决于过电压的幅值和侵入波陡度, 然而在实际系统中, 会出现线路遭受雷击, 雷电波延线路到达变电站这一过程中, 由于线路波阻抗减小了通过中性点避雷器的雷电流, 降低了中性点过电压幅值, 同时导线冲击电晕的影响削弱了侵入波的陡度, 因此, 避雷器的两个动作条件没有同时满足, 氧化锌避雷器拒动。而间隙被击穿的条件是过电压幅值达到间隙的击穿电压即可。
由上可知, 中性点不接地的分级绝缘变压器, 中性点间隙在抑制在110kV有效接地系统中因故障形成局部不接地系统所产生的工频过电压、非全相运行、铁磁谐振过电压的同时, 也能在线路遭受雷击时, 雷电波沿线路侵入变电站到达变压器中性点, 产生较高的雷电过电压, 而这一过电压又不能使避雷器动作, 以降低中性点过电压时, 可以靠间隙击穿来泄流, 保护变压器中性点绝缘不受损害。表明主变压器中性点避雷器与棒间隙的配合使用可以有效保护变压器中性点绝缘。
2 变压器间隙保护整定和存在的问题原因分析
2.1 变压器间隙电流保护整定
1) 按照DL/T 584-95《3~110kV电网继电保护装置运行整定规程》中4.2.5.4条规定“110kV变压器中性点放电间隙零序电流保护的一次电流定值一般可整定为40~100A, 保护动作后带0.3~0.5s延时跳变压器各侧断路器。”[3]
4.2.5.5条规定“对中性点经放电间隙接地的半绝缘水平的110kV变压器的零序电压保护, 其3U0定值一般整定为150~180V (额定值为300V) , 保护动作后带0.3~0.5s延时跳变压器各侧断路器。”[3]
2) 主变中性点过电压保护设计的基本原则, 在110kV有效接地系统中形成的局部不接地 (如中性点接地变压器误跳闸) 或低压侧有电源的不接地变压器的中性点应装设放电间隙和间隙过电流保护, 间隙过电流保护在间隙放电时应及时切除变压器。
变压器中性点间隙值的选择应满足以下三个条件[3]:
(1) 在系统有效接地方式下, 躲过单相接地暂态电压;
(2) 中性点绝缘不会遭到过电压损害, 即间隙的标准雷电波动作值应小于变压器中性点的标准雷电波耐受值;
(3) 在系统失去接地中性点且发生单相接地故障时, 间隙应动作放电。
在计算间隙值时, 对 (3) 一般以正常或最低运行电压下, 单相接地时中性点稳态过电压进行验算;对于 (2) 则按暂态过电压取1.6倍稳态过电压峰值验算间隙操作波冲击放电电压值, 可保证足够裕度。由上述计算确定间隙距离最大值。对条件 (1) 应以最高运行电压Uxg验算, 并确定间隙距离最小值。实际计算中, 中性点电压U0一般取稳态过电压进行验算, 计算公式如下:
U0=Uxg× (X0/X1) (X0/X+2)
系统X X0/X1<3, 因此取0.6Uxg。
经计算, 110kV中性点间隙距离可取110~135mm, 220kV中性点间隙距离可取260~295mm。
2.2 以前经常发生110kV线路接地而主变间隙保护跳主变各侧开关问题
1) 如图1:在110kV线路AB靠近B侧发生接地故障时, A侧的零序保护Ⅱ或Ⅲ段正确动作 (一般零序Ⅲ段动作的几率大, 因为经过渡电阻的接地的故障几率更大, 导致经过渡电阻的接地故障零序电流达不到零序Ⅱ段定值) 。所以A侧零序保护经过大于0.5s的时间动作切除故障, A侧的接地距离和零序Ⅰ段不会动作。
2) 而B站的1#主变1B间隙保护时限规程规定为≤0.5s, 所以110kV AB线路A侧开关跳闸前, B站的经过间隙接地的主变, 间隙保护先跳主变各侧开关。
3) 以前为解决此矛盾采取将线路末端的主变间隙保护时限延长的方法, 整定为≥1.5s。此办法存在重大隐患 (主变中性点过电压损害主变绝缘) , 最严重的后果是烧损主变。
3 110 kV线路接地而跳主变各侧开关问题的解决方案 (保护整定配合的改进)
3.1 首先, 将110kV电网系统的保护时限级差缩短为0.3s。如果原来时限级差为0.5s, 那就一定要缩短为0.3s。
3.2 其次, 在110kV线路保护中设接地距离Ⅱ段保护。对普通110kV线路, 接地距离Ⅱ段可以按保灵敏度整定, 本线路末端故障时应满足如下灵敏系数的要求:
1) 对50km以上的线路不小于1.3;
2) 对20~50km的线路不小于1.4;
3) 对20km以下的线路不小于1.5。
对于上下级线路为长短线路配合的关系, 就不能简单的按保灵敏度整定, 为防止误动, 接地距离Ⅱ段要和下一级线路的Ⅰ段配合。接地距离Ⅱ段保护动作时限一般可以整定为0.3s, 级差为0.3s。
3.3 零序保护的动作时限级差也是0.3 s, 这样零序保护Ⅱ段的动作时限一般为0.3或0.6s。
3.4 将所有主变压器间隙保护 (包括间隙过电流和间隙过电压) 时限都整定为0.5s。以上的整定方法是符合《3~110kV继电保护及安全自动装置整定规程》要求的。实施了以上步骤后, AB线路再发生如图1所示的接地故障, 首先是A侧接地距离Ⅱ段或零序保护Ⅱ段0.3s动作跳闸, 而B站的1#主变1B间隙保护启动后经过时限0.5s返回, 解决了110kV线路接地而跳主变各侧开关的问题。
本文通过阐述了避雷器与棒间隙的配合使用对保护变压器中性点绝缘的重要性和变压器间隙保护整定的方法。分析了110kV线路发生接地故障, 而线路末端110kV主变间隙保护动作跳主变三侧开关的原因, 对110kV侧系统有关保护整定存在的问题, 从变压器中性点间隙距离选择、间隙电流保护整定配合等方面进行了研究分析, 提出了可行的改进措施, 提高了电网供电的可靠性。
参考文献
[1]DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].
[2]JB/T5894-91交流无间隙金属氧化物避雷器使用导则[S].
[3]DL/T584-953～110kV电网继电保护装置运行整定规程[S].
中性点间隙 篇3
关键词：继电保护,单相接地,跳闸,保护间隙,零序
1 主变中性点间隙击穿技术要求
由于电力系统运行的需要, 110 kV～220 kV有效接地系统中运行的变压器, 一部分为直接接地, 另一部分为了减小电网单相接地短路电流, 采取不直接接地运行方式。变压器一般采用分级绝缘结构, 中性点绝缘水平相对较低, 所以不接地运行的变压器中性点需装设过电压保护, 一般均在中性点装设保护间隙。中性点间隙值的确定应符合以下原则:
1) 因接地故障形成局部不接地系统, 在工频稳态、暂态过电压下间隙应可靠动作;
2) 系统以有效接地方式运行发生单相接地短路故障时, 在工频稳态、暂态过电压下间隙不应动作;
3) 间隙的标准雷电波动作值小于主变压器中性点的标准雷电波耐受值。
在《继电保护和安全自动装置技术规程》 (GB/T 14285—2006) 4.3.8.2条中对分级绝缘的变压器有如下规定:“为限制此类变压器中性点不接地运行时可能出现的中性点过电压, 在变压器中性点应装设放电间隙。此时, 应装设用于中性点直接接地和经放电间隙接地的两套零序过电流保护。此外, 还应增设零序过电压保护。用于中性点直接接地运行的变压器按4.3.7.1 条的规定装设保护。用于经间隙接地的变压器, 装设反应间隙放电的零序电流保护和零序过电压保护。当变压器所接的电力网失去接地中性点, 又发生单相接地故障时, 此电流电压保护动作, 经0.3 s～0.5 s 时限动作断开变压器各侧断路器。”
在部分地区的110 kV电网中仍存在不少单电源线路 (考虑110 kV双电源线路一般均配置有全线速动的主保护) , 针对此类线路, 《继电保护和安全自动装置技术规程》 (GB/T 14285—2006) 4.6.1.4条规定如下:“单侧电源线路, 可装设阶段式相电流和零序电流保护, 作为相间和接地故障的保护, 如不能满足要求, 则装设阶段式相间和接地距离保护, 并辅之用于切除经电阻接地故障的一段零序电流保护。” 技术规程中并未对“线路单相接地故障引起过电压可能导致110 kV主变中性点间隙被击穿时零序网络发生变化”对线路零序保护的影响做出具体规定。
常规的110 kV电网中, 往往是作为电源的220 kV主变110 kV侧中性点直接接地, 其余110 kV变电站主变中性点均不接地运行, 确保该区域电网内零序网络相对稳定, 以利于继电保护 (主要是零序保护) 定值整定。实际运行中, 进行110 kV线路零序保护定值整定时, 对双电源线路的阶段式零序电流方向保护或部分无主保护的单电源线路零序过流保护, 均只考虑区内接地故障情况, 一般不考虑“当区外单相接地故障引起过电压可能导致110 kV主变中性点间隙被击穿时零序网络发生变化”对线路零序保护的影响。特别是部分单电源线路的零序电流保护不经方向闭锁, 且零序整定值较低 (保证高阻接地时保护能快速切除故障) 。因此, 当因线路单相接地故障引起过电压导致110 kV主变中性点间隙被击穿时, 为零序电流提供了通路, 按上述方式整定的零序电流保护可能动作切除正常运行的线路, 导致跳闸范围扩大。
2 线路接地故障引起主变中性点间隙击穿具体案例
某110 kV区域电网, 正常运行时系统一次接线图如图1所示, 220 kV××站#1、#2、#4主变中性点经间隙接地运行, #3主变中性点直接接地运行;110 kV母线并列运行;110 kV出线均带负荷运行, 线路对侧终端站内变压器中性点均通过间隙接地运行。
以110 kV育岩Ⅱ线发生单相接地故障为例, 该区域内常规零序网络如图2所示, 即不考虑线路单相接地故障引起过电压可能导致110 kV主变中性点间隙被击穿导致时零序网络发生变化。若110 kV主变中性点间隙选择合适, 系统以有效接地方式运行发生单相接地短路故障时, 在工频稳态、暂态过电压下间隙不应动作, 故障发生时的零序网络确实如图2所示, 零序电流由故障线路流经直接接地的主变压器中性点后流回故障点。此时, 除故障线路零序过流保护正确动作外, 其余线路零序电流保护均不会动作, 不会导致其他运行线路保护误切除开关, 造成不必要的停电。
事实上, 由于部分110 kV主变压器中性点间隙距离过短或其他原因, 当区域内线路单相接地故障引起过电压可能导致110 kV主变中性点间隙被击穿, 使得零序网络发生变化。以110 kV育岩Ⅱ线某此发生A相接地故障为例 (实际运行中的情况) , 经分析故障发生时零序功率流向如图3所示。在该零序网络中, 从故障点流入育新站的零序电流约为15 536 A, 由育新站#3主变变中中性点流回故障点的零序电流约为12 429 A, 剩余约3 100 A零序电流主要流入110 kV育坑Ⅰ、Ⅱ线 (合计约2 000A) , 110 kV育田Ⅰ、Ⅱ线 (约160 A) , 110 kV育圳线 (约1 200 A) 、110 kV育光Ⅰ、Ⅱ线及110 kV安光线 (约240 A) 经过对端站流入大地后流回故障点。其中110 kV育田Ⅰ、Ⅱ线零序功率方向相反, 结合运行方式图1及零序功率流向图3可得:部分零序电流由故障点流入110 kV育田Ⅱ线1464 (挂110 kV 6M运行) , 流入110 kV水田站110 kV母线后再流入110 kV育田Ⅰ线1463, 最终流回育新站110 kV 1M后经由#3主变变中中性点流回故障点, 该双回线两侧保护零序功率方向如表1所示。由表1、表2知, 若线路无主保护且故障持续时间较长、故障电流足够大时, Fo正方向侧零序保护可能动作, 个别仅配置纯过流保护的线路保护也可能动作跳闸, 扩大了停电范围。
因此, 进行110 kV线路零序过流保护定值整定时, 特别是对无主保护的单电源线路零序保护定值, 应考虑“当区外单相接地故障引起过电压可能导致110 kV主变中性点间隙被击穿时零序网络发生变化”对线路零序保护的影响, 防止区外单相接地故障时因主变中性点间隙击穿为零序功率提供通路, 导致正常运行的线路保护误动作, 扩大停电范围。
3 主变中性点间隙击穿对继电保护的影响及消除
3.1 对继电保护的影响
中性点放电间隙误击穿可能会造成变压器或运行线路被误切除, 虽然不算误动作, 但也扩大了停电范围, 影响到正常供电, 同时, 可能造成变压器送电线路保护误动作。
3.2 具体消除措施
1) 增强线路保护配置, 110 kV线路需配置全线速动主保护, 使线路故障快速切除, 并设置方向元件加强保护选择性, 不致引起运行线路或变压器被误切除, 提高供电可靠性。
2) 合理计算、选择间隙设备 (理论计算基础:计算极端情况下加在主变中性点中的零序电压, 为间隙设备的选择提供理论依据) , 并视安装地区的气候、污染程度正确合理地整定间隙距离, 使间隙不致被频繁误击穿;在本次故障后, 相关专业应检查110 kV圳美站、110 kV大水坑站及110 kV安光线对侧宝安站内主变变高中性点间隙距离整定是否合理, 并作出相应调整, 防止间隙被频繁误击穿, 以减少间隙放电后形成的波尾极陡的截波对变压器线圈匝间绝缘 (纵绝缘) 的损坏, 以延长主变寿命。
3) 适当延长间隙零序电流的动作延时, 该延时独立整定, 不与间隙零序过电压保护共用时间元件。
4) 针对本次故障, 安光线 (未经方向闭锁) 保护动作属区外故障造成, 如投入零序电流Ⅰ、Ⅱ段方向控制字, 可避免此类情况下保护误动作出口跳闸。
4 结语
本文通过对《继电保护和安全自动装置技术规程》的解读, 结合具体案例对线路接地故障引起主变中性点间隙击穿现象进行了分析, 最后提出主变中性点间隙击穿对继电保护的影响及消除措施, 对于类似故障的防范及排除, 提供一定的参考与借鉴作用。
参考文献
[1]黄惠容.电气主设备的继电保护技术发展现状与趋势[J], 科技促进发展 (应用版) , 2011 (2) .
[2]张玉莹.继电保护状态诊断方法[J].硅谷, 2011 (16) .
中性点间隙 篇4
关键词：消弧线圈,直击雷,感应雷,10kV配电线路
0 引言
由于并联间隙具备结构简单、成本低, 能够很好地保护绝缘子串不受电弧灼伤的特点, 其已成为国外架空配电线路的一种常规防雷装备, 美国、加拿大、日本、法国都有大面积安装并联间隙[1,2,3]。近十年来, 我国在并联间隙的设计和应用方面都取得了长足的进步, 已发展、研制出了多种不同型号、不同功能的并联间隙[4,5]。
我国的中、低压配电系统为了保证供电可靠性, 一般接地方式采用中性点不接地或经消弧线圈接地[6]。本文提出了一种10 k V线路安装并联间隙的优化配置方案, 为电力部门对并联间隙的选型、安装和运行维护提供了参考。
1 模型建立
电气几何模型作为一种雷击点位置的判定模型, 在线路防雷性能评估中得到了很好的应用。本文基于电气几何模型, 认为一定范围内的雷电先导会击中配电线路导线, 在导线上产生直击雷过电压, 另外一定范围内的雷电先导会击中导线附近的大地, 在导线上产生感应雷过电压。图1所示为电气几何模型原理图。
线路直击雷跳闸率计算公式为:
式中, Ng为地闪密度 (次/km2·年) ;η为建弧率;DC为大小为I的雷电流打在导线上的受雷宽度 (m) ;p (I) 为雷电流幅值概率密度函数。
线路感应雷跳闸率计算公式为:
式中, S0为感应雷过电压等于绝缘子串雷电冲击电压耐受值U50%时的临界距离 (m) 。
线路雷击跳闸率为:
2 并联间隙的选型
对于中性点非有效接地的配电线路, 线路发生单相接地故障时, 故障点的入地电流仅为系统每相电容电流的2倍, 线路仍能够运行1~2 h。如果发生单相弧光接地, 电容电流较小时, 电弧很快会熄灭, 系统恢复正常运行;电容电流超过一定值后, 电弧很难熄灭, 因弧光接地而产生的系统内部过电压很容易造成绝缘薄弱点的击穿事故。
因此, 对于中性点非有效接地的系统, 应充分利用系统发生单相接地故障时不跳闸的特征, 通过降低一相导线绝缘子串的耐雷水平, 使另外两相导线的耐雷水平得以提升, 从而提高整条线路的耐雷水平。但同时应保证在发生间歇性的单相弧光接地故障情况下, 使电弧往有利于熄灭的方向发展, 从而避免弧光接地过电压导致的相间短路故障。具备息弧效应的并联间隙, 能够在短时间内熄灭因雷电流泄放而产生的工频续流。因此, 具备息弧效应的并联间隙是中性点非有效接地系统防雷保护的最优选择。
3 安装点的选择
并联间隙对于配电线路中的雷电过电压具有很好的防护效果, 考虑到架空配电线路因受雷电地闪时空分布、地形地貌、地质水文、杆塔结构等内外部因素影响而产生易闪段, 应当在配电线路中有选择地安装并联间隙进行保护。安装建议如下: (1) 处于山腰的杆塔向山底侧安装并联间隙, 处于山顶的杆塔宜全相安装并联间隙; (2) 在靠近江、河、湖等水域, 有大型金属矿体的杆塔安装并联间隙进行保护; (3) 在建筑群与空旷地带的交界处、线路的分支处安装线路并联间隙; (4) 在距离输电线路, 特别是500 kV输电线路周边1.2 km的范围内, 在信号塔、高大树木等高耸尖端物体周边一定范围内安装并联间隙; (5) 除以上区域之外, 在基于雷电定位系统统计的地闪密度值较大的区段安装线路并联间隙。
4 安装相位的选择
取如图1所示典型杆塔下不同相位安装单相串MOA型并联间隙时的10 kV双回配电线路的雷击跳闸率, 得到如表1所示的对比情况 (不配置并联间隙的雷击跳闸率为15.58次/100km·年) 。
由表1可知, 线路一相安装并联间隙形成差绝缘后, 另外两相受到安装相的耦合作用, 耐雷水平得到很大提升, 将使两相短路跳闸的概率大幅降低, 典型参数下的杆塔计算所得到的雷击跳闸率降低幅度在50%以上, 且安装在中间相的防护效果最好。若两相安装串联MOA型并联间隙, 线路遭受感应雷发生跳闸的概率理想情况下可大幅降低。假设中性点不接地系统发生弧光接地故障时的入地电流很小, 电弧很容易熄灭, 系统可以自动息弧。总之, 中性点非有效接地系统的防雷保护应以防止发生相间短路为主要目的。
5 结语
对于中性点非有效接地的配电系统, 三相导线呈上、中、下排列且中性点非有效接地的配电线路, 一相安装一组并联间隙即可实现较好的防雷效果, 且安装在中相时防护效果最佳, 其中两相安装串联MOA型并联间隙后, 感应雷击跳闸的概率将大大降低。
参考文献
[1]李晓岚, 杜忠东.1 000 k V特高压输电线路防绕击问题的探讨[J].高电压技术, 2006, 32 (12) :52-54.
[2]王希, 王顺超, 何金良, 等.10 k V配电线路的雷电感应过电压特性[J].高电压技术, 2011, 37 (3) :599-605.
[3]李长旭.输电线路防雷性能研究[D].吉林:东北电力大学, 2008.
[4]朱时阳, 邓雨荣.基于改进电气几何模型的输电线路雷电屏蔽性能的研究[J].高压电器, 2008, 44 (1) :56-58.
[5]陆小花.架空配电线路感应雷过电压计算与防护的研究[D].南京:河海大学, 2007.