详解变压器的中性点保护

有的变压器中性点直接接地，有的变压器中性点经间隙接地，变压器中性点的保护主要是反映接地故障。

情况1：当系统发生接地故障，中性点接地的变压器应装设零序电流保护，可由两段组成，每段各带两个时限，短时限动作于断开母联或分段断路器，缩小故障影响范围，长时限动作于断开变压器各侧断路器。

情况2：当系统发生接地故障，中性点接地的变压器跳开后，电网零序电压升高或谐振过电压等都会危及中性点不接地的变压器中性点绝缘。因此，中性点不接地的变压器应装设零序电压保护或间隙零序电流保护。

（一）分级绝缘变压器

大型变压器是电力生产的核心设备，由于其成本较高，故在110 kV及以上的中性点直接接地的电网中，多采用分级绝缘的变压器。

在实际运行中，部分变压器的中性点是直接接地的。但还有部分变压器的中性点不接地运行。所谓分级绝缘，就是变压器的线圈靠近中性点部分的主绝缘，其绝缘水平比线圈端部的绝缘水平低。

分级绝缘变压器运行中应注意的问题：

1、分级绝缘变压器中性点一定要加装避雷器和防止过电压间隙；

2、如果条件允许，运行方式允许，分级绝缘变压器一定要中性点接地运行；

3、分级绝缘变压器中性点如果不接地运行，中性点过电压保护一定要可靠投入。

（二）变压器中性点配置关键原则

1、在双母线运行时，应考虑当母联开关跳闸后，保证被分开的两个系统至少应有一台变压器中性点接地；

2、变压器中、低压侧有电源时，则变压器中性点必须直接接地，以防止高压侧断路器跳闸，变压器成为中性点绝缘系统；

3、发电机—变压器—线路组的主变压器中性点应保持接地运行。

（三）变压器中性点过电压的三种形式

1、大气过电压

2、单相接地故障引起的过电压

3、断路器非全相分合闸引起的过电压（主要表现为电网中断路器的非同期重合闸、非全相动作、导线断线等）

（四）变压器中性点间隙保护的三种方式

可采用间隙、避雷器及避雷器联合放电间隙3种方式。

变压器多采用避雷器联合放电间隙的保护方式。

放电间隙采用棒—棒间隙，避雷器多配置为氧化锌避雷器。

避雷器并联间隙的保护分工是工频、操作过电压由间隙承担，雷电、暂态过电压由避雷器承担，同时，又用间隙来限制避雷器上可能出现的过高幅值的工频过电压和过高的残压。这种方式既对变压器中性点进行保护，又起到互为保护的作用。

（五）变压器中性点间隙过流保护

为防止过电压损坏变压器中性点绝缘，对主变压器中性点目前普遍采取装设放电间隙的措施，并利用中性点套管电流互感器或在放电间隙回路装设独立的电流互感器，构成变压器中性点放电间隙零序过电流保护（简称“间隙过流”保护）

变压器中性点间隙保护原理如下图所示。

变压器高压侧中性点放电间隙保护何时投入，何时退出，为什么？

应在中性点接地刀闸合上前退出，在中性点接地刀闸拉开后投入。（即放电间隙保护与中性点不能同时在投入状态）

因为：放电间隙保护是由零序电压和零序电流并联组成，且电流定值比较灵敏，时间较短，没有与其他保护配合的关系。在直接接地状态时，如遇到外部故障，在中性点CT中就有零序电流流过，将造成间隙过流保护误动。

在经间隙接地状态时，在发生接地故障时，在其他接地变跳开后，中性点零序电压将升高，使间隙零序电压保护动作。间隙击穿后，零序电流动作，保护不接地变压器的安全。

变压器中性点间隙过流保护的三种接线方式：

（1）共用电流互感器接线图

2个电流继电器动作值不同，且2种接地电流的性质不同。零序过流主要是工频量。

间隙过流具有间隙、分段发展的性质，间歇时间和电流幅值均为随机性，且含有大量谐波分量

（2）电流互感器相互独立接线图

将2套保护的电流互感器相互独立，即交流回路分开，分别接在各自的正确位置处。此方案较为合理，但费用高。

（3）综合接线示意图

变压器出厂时装设了主变压器中性点CT，为降低费用，零序过流采用主变压器自带中性点CT，间隙过流采用单独CT的综合接线。

（六）变压器零序电压保护

中性点放电间隙是一种较为粗糙的设备，因其放电电压受气象条件、调整精度以及连续放电次数的影响可能出现该动作而不能动作的情况。为此，还应装设零序电压保护，作为放电间隙拒动时的后备保护。

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