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广东电网110 kV、220 kV变压器中性点保护方式探讨
    


      SDJ7—79《过电压保护设计规程》对110kV、220 kV变压器中性点推荐采用FZ-40、FZ-60、FZ-110J型避雷器或棒间隙保护方式;GB11032—89《交流无间隙金属氧化物避雷器》对保护中性点的氧化锌避雷器作了规定;行业标准DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》则提出主变压器中性点应以装设间隙保护为主。


      对110 kV、220 kV变压器中性点保护方式和运行情况进行了较全面的调查统计,从中可以了解其运行情况,这对广东省电网安全运行有着特别重要的意义。


      1 110 kV、220 kV主变压器中性点保护方式


      1.1 110 kV系统


      调查中统计了110 kV变压器850台,总容量30 747.5 MVA,其中三绕组变压器175台,占总台数的20.6%,双绕组变压器675台,占总台数的79.4%。


      850台110 k V主变压器中性点全部采用分级绝缘,绝缘水平主要分60 kV、44 k V、35kV等级三种,其中采用60kV(即LI325AC140)的551台,占总台数的64.8% ;采用44 kV(即LI250AC95)的156台,占总台数的18.4%;采用35kV(即LI185AC85)的118台,占总台数的13.9%。


      110 kV变压器中性点的保护方式有以下4种:


      a)避雷器保护。采用避雷器保护的456台,占110 kV主变压器总台数的53.6% ,其中采用氧化锌避雷器的294台,采用阀式避雷器的132台,采用进口避雷器的30台,见表1。


      


     


      b)间隙保护。采用间隙保护的29台,占110kV主变压器总台数3.4%,其中采用水平间隙的27台,采用垂直间隙的2台,间隙长度在100~130 mm之间。


      c)间隙并联避雷器保护。有343台主变压器,占110kV主变压器总台数的40.4% 。间隙长度在80~150mm之间,间隙垂直布置38台,倾斜布置5台,水平布置300台。避雷器采用氧化锌避雷器242台,占70.5%,采用阀式避雷器99台,占28.9%,另有两台采用进口避雷器,占0.6%。


      d)中性点直接接地,有1台主变压器,占110kV主变压器统计总台数的0.12%。


      1.2 220 kV系统


      调查中统计了220 kV变压器180台,总容量28 183 MVA,其中三绕组变压器156台,占总台数的86.7%,双绕组变压器24台,占总台数的13.3%。


      变压器220 k V中性点全部采用半绝缘,即雷电全波冲击电压400 k V,200 kV工频耐压1 min。变压器110 kV中性点全部采用分级绝缘,156台三绕组变压器中,其中采用60 kV绝缘的有99台,采用44 kV绝缘的10台,采用35 kV绝缘的25台。


      180台变压器220 kV中性点的保护方式有以下4种:


      a)避雷器保护。有6台变压器,并且全部采用氧化锌避雷器,分别为:Y10 W-96/268(2台),Y1 W-146/320(3台),Y10 W-100(1台),占总台数的3.3%。


      b)间隙保护。有94台变压器,全部采用水平布置方式,其中,间隙长度在200~250 mm的20台,在260~300 mm的64台,在310~350 mm的6台,其它的4台占总台数的52.2%。


      c)间隙并联避雷器保护,有74台变压器,占总台数的41.1%,如表2所示。


      


     


      d)中性点直接接地。有4台变压器,占总台数的2.2%。


      2 各种保护方式的分析


      2.1 主变压器110 kV中性点保护方式


      2.1.1 单独用避雷器保护方式


      60 k V绝缘水平的中性点可用Y1 W-73/200型避雷器,其直流1 mA电压103 k V相当于73 k V工频峰值,中性点能承受1倍相电压的短时工频过电压;其1 kA残压为200 kV,雷电耐压水平可按U耐=1.1×(1.1 U残+15)kV,现残压为200kV,那么设备绝缘为258 k V就可满足要求。雷电耐受为300 kV的绝缘使用225 kV残压的避雷器也可满足绝缘配合。


      44 k V绝缘水平的中性点可用Y1 W-60/144型避雷器,其直流1 mA电压86 k V相当于60 k V工频峰值,单相接地时110 kV中性点最高电压为0.6 UΦ约43.8 kV,可承受一般单相接地过电压,但承受1倍相电压的短时工频过电压较困难,选择Y1 W-73/200型避雷器对避雷器安全好多了,但主变绝缘保护裕度降低了。一般不应以降低主变保护裕度来保护避雷器。


      35 k V绝缘水平的中性点避雷器选择,残压不成问题,但工频过电压损坏可能性增大,应考虑系统单相接地时中性点电位升高不会损坏避雷器,该电压约为43.8 kV ,因此避雷器直流1 mA电压应取60KV以上(43。8KV×√2≈60KV),可采用Y1 W-48/109型避雷器。避雷器不能承受1倍相电压的短时工频过电压。


      2.1.2 单独间隙保护方式


      60 k V绝缘水平的中性点,如果配140 mm的间隙,工频放电电压为59 kV,雷电冲击放电电压116 kV(负极性)。据推算间隙可在170 mm也没有问题,就算间隙在工频110 kV,冲击在220 k V放电还有很大保护裕度。为了避免间隙动作频繁,建议放在170 mm;44 k V绝缘水平的中性点配140 mm的间隙;35 kV绝缘水平的中性点配130mm的间隙。


      2.1.3 间隙并联避雷器保护方式


      广东省110 k V主变中性点保护40.4%是采用间隙加避雷器保护,而220 kV主变压器占41.1%,多年运行没有发生特别的问题,只是间隙选择过小,避雷器起不到作用。


      60 kV绝缘水平的中性点,采用170 mm的间隙和Y1 W-73/200型避雷器,间隙的工频放电电压推算在70 kV,而冲击放电电压在140 kV(负极性),那么工频过电压时,间隙会保护避雷器,而冲击放电可能间隙动作较多。


      44 kV绝缘水平的中性点,采用140 mm的间隙和Y1 W-60/144型避雷器。


      35 kV绝缘水平的中性点,采用130 mm的间隙和Y1 W-48/109型避雷器。


      2.2 主变220 kV中性点保护选择


      2.2.1 单独用避雷器保护


      一般采用额定电压为146 kV和100 kV两种避雷器保护。Y1 W-146/320型避雷器1 kA冲击残压为320 k V,冲击残压配合没有问题;1 mA直流参考电压为190 kV,相当于134 kV工频交流电压的峰值,当中性点出现1倍相电压(128 k V)和其它工频过电压时,避雷器没有问题。Y1 W-100/320型避雷器还不如选择Y10 W-100/260型避雷器,两者工频额定电压一样,但残压水平相差甚大,前者是1 k V残压,后者是10 kA残压,虽然中性点的雷电流较小,不会超过1 kA,但较低的残压对变压器还是有好处;这两种避雷器的1 mA直流参考电压约为145 kV,相当于102 kV工频交流电压的峰值,单相接地时,工频电压升高是没有问题的,但非全相工频电压和形成不接地系统单相接地时,避雷器有可能出问题,应选择Y1 W-146/320型避雷器。


      2.2.2 单独间隙保护


      单独使用间隙,可以用350 mm,其工频放电电压136.9 kV,雷电冲击放电电压292 k V(负极性)和245 k V(正极性),操作冲击放电电压258.4 kV(正极性)和213 kV(负极性),可以较好地保护变压器中性点,但间隙长度不宜低于280mm,因为该间隙工频放电电压为111.1 kV,雷电冲放电压222.2 k V(负极性)和188 kV(正极性),操作冲放电压203.8 kV(正极性)和173.3kV(负极性),保护裕度过大,而且间隙频繁放电不利于主变压器安全运行。


      2.2.3 间隙并联避雷器保护


      350 mm间隙加上Y1 W-146/320型避雷器使用,间隙工频放电电压为136.9 kV,而避雷器1mA直流电压相当于134 k V工频峰值,这样间隙工频放电时避雷器不会损坏,而间隙雷电冲放电压为292 kV,避雷器1 kV残压为320 kV,由于氧化锌避雷器没有雷电冲放电压,在电压低于292kV时避雷器也会放电,能否使电压不上升到292kV就比较难说,但雷电冲放电压总比残压要低。如果采用Y10 W-100/260型避雷器,雷电冲击下,应该是避雷器动作,但避雷器在工频过电压下可能损坏,而间隙不会动作,如果考虑到避雷器工频下的安全,应选择280 mm下的间隙,这样避雷器就不起作用了。由于Y1 W-146/320型避雷器还有较大的保护裕度,因此应选该型避雷器。


      3 各种保护方式存在的问题和建议


      目前各种保护方式在运行中仍然存在以下问题:


      a)主变压器220 k V中性点不能采用Y10 W-200/496型避雷器保护,除非该主变压器的220kV中性点是220 kV的。主变220 kV中性点也不能单独采用Y1 W-73/200型避雷器保护,因为其额定电压太低。


      b)主变220 kV中性点单独采用避雷器保护不宜采用Y10 W-96/268型避雷器,因为主变中性点的绝缘水平有足够的裕度,而避雷器耐受工频过电压的裕度不够,需要提高其工频耐受电压。


      c)部分220 kV中性点间隙过短,如280 mm间隙的工频放电为111.1 kV,而中性点工频耐受电压200 kV;间隙冲击放电电压为222.2 kV(负极性),而中性点冲击耐压为400 kV,有足够的保护裕度,建议所有280 mm以下的间隙更改为280 mm及以上,以免间隙过于频繁动作。


      d)110 kV变压器中性点间隙较短引起保护过多动作。建议60 kV级绝缘中性点间隙不小于150mm,44 kV级绝缘中性点间隙不小于130 mm,而35 kV级绝缘中性点间隙不小于120 mm。


      e)碳化硅避雷器更换为氧化锌避雷器,并且耐受高、低残压的中性点避雷器。


      f)复合外套(硅橡胶)避雷器已开始使用,中性点避雷器可能经常承受较高的工频过电压,如果生产复合绝缘外套避雷器,损坏时也不会造成更大的人身或设备损坏。


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    时间:2011年06月15日 10:25:08 来源:变压器技术论文网 作者: 上一篇:基于励磁阻抗变化的变压器励磁涌流判别方法 下一篇:变压器局放在线监测中的现场干扰分析  (电脑版  手机版)
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