110kV变压器中性点取消独立间隙电流互感器分析

110kV变压器中性点取消独立间隙电流互感器分析

江远明

江远明JIANGYuan-ming（江西铜业股份有限公司武山铜矿，瑞昌332204）（JiangxiCopperCo.，Ltd.WushanCopperMine，Ruichang332204，China）

摘要院110kV电网中，主变中性点保护广泛采用由零序电流互感器与间隙电流互感器为基础构成的中性点零序保护和间隙保护。本文分析了这两种故障情况及保护的原理和实现过程，探讨取消独立间隙电流互感器的可行性。

Abstract院In110kVgrid,neutralzerosequenceprotectionandclearanceprotectionbasedonzerosequencecurrenttransformerandtheclearanceofcurrenttransformeriswidelyusedfortheprotectionofmaintransformerneutralpoint.Thispaperanalyzesthetwofaultsandtheprincipleofprotectionandtherealizationprocess,anddiscussesthefeasibilityofcancelingtheindependentclearance.关键词院电力系统及其自动化；变压器中性点零序保护；探讨分析；简化；应用Keywords院electricpowersystemanditsautomation；transformerneutralpointzerosequenceprotection；investigateanalysis；simplified；application中图分类号院TM452文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）31-0056-02

0引言110kV变压器的中性点装设放电间隙时配置了零序保护。零序保护是作为相邻元件及变压器内部故障的后备保护，在变压器后备保护中担任重要角色。零序保护由零序电流保护和零序电压保护组成。

一般情况下，构成变压器零序电流保护、间隙电流保护与零序电压保护，主要由各组保护所对应的互感器进行电流、电压源供给（图1）。变压器中性点在不接地运行的状态下若出现间隙击穿的情况，从中性点零序电流互感器通过的电流不同于从间隙零序电流互感器通过的电流，详情参见图2。由此本文试图探讨取消间隙零序电流互感器的可行性，从而在不影响运行效率的前提下进一步节省投资，简化二次接线，减少人力作业量。

1变压器中性点保护配置方式按《继电保护和安全自动装置技术规程》中的相关规定，110kV电力变压器通常都是按图1装设后备保护。

1.1零序电流保护变压器中性点刀闸闭合时（即中性点接地）。变压器零序电流保护是由专门零序电流互感器以及各电压等级的电压互感器采集零序电流和电压源。

现阶段，赣州110kV电网主变不使用中性点零序保护（其电流和时间定值都比较大），主变中性点接地只是为了配合线路零序保护的实现。

1.2中性点间隙保护电压等级为110kV及110kV以上的变压器中性点间隙保护，应用零序电流继电器与零序电压继电器并联模式，带有0.3耀0.5s的时限构成。当接地部分突发故障使得放电间隙放电时，有间隙零序电流通过，使放电间隙接地一端的间隙电流互感器的零序电流继电器动作；若放电间隙不放电，则利用零序电压继电器动作。间歇性弧光接地时，间隙保护公用的时间元件，避免其中途回返，确保间隙接地保护有效。

2变压器两种中性点接地方式下故障电流分析2.1中性点直接接地运行闭合中性点刀闸时，系统出现不对称接地故障，故障零序电流从中性点刀闸形成回路流过，主变中性点零序电流互感器为保护装置采集故障电流I0。而间隙电流互感器无电流通过，未执行保护动作，详见图1。

2.2主变中性点经间隙接地运行如图2所示，切断中性点刀闸时，主变中性点经间隙接地。安装在间隙保护部位间隙电流互感器。系统出现接地故障后，间隙被击穿，通过安装在间隙保护部位间隙电流互感器产生间隙零序电流IJ0，最后间隙零序保护动作将故障切除。若间隙未被击穿，则由过电压保护动作将变压器切掉。

从图2中我们可以获得一些信息：中性点经间隙接地运行时因突发故障导致间隙被击穿，从零序电流互感器通过的电流I0与从间隙电流互感器通过的电流IJ0是相同的。

3一次设备配置优化通过上述分析得知，间隙被击穿，电流才可以通过间隙电流互感器。从间隙电流互感器通过的电流IJ0与从中性点零序电流互感器通过的电流（I0）相同。鉴于此，可取消独立间隙电流互感器，并在中性点零序电流互感器增设一组绕组，绕组变比100-300/5，间隙保护取100/5（详见图3）。

作以下论证其可行性。

3.1电流互感器技术参数是否符合应用标准电力变压器中性点电流互感器一次额定电流应该大于变压器允许的不平衡电流，一般是变压器额定电流的1/3。当前，赣州供电片区新增主变容量是31.5MVA、40MVA、50MVA，中性点电流互感器的变比100-300/5（一般选择300/5），而独立间隙电流互感器的变比为100/5；准确级都选择10P20。

取消独立的间隙电流互感器，在中性点零序电流互感器增加一组变比为100-300/5的绕组，取100/5用于间隙保护。若中性点刀闸处于合位时，电网出现单相接地故障流过刀闸的零序电流，一般情况下要比中性点刀闸处于分位时的电流要大。所以对于用于间隙保护的线圈就需要考虑它在流过零序电流时能否满足热稳定和动稳定要求。

当中性点刀闸在合位时系统出现单相接地时，由于线路保护会快速切断故障，流过主变中性点的故障电流都是短时性的。由于目前线圈的准确级都能达到10P20，所以在此时短时故障电流下，用于间隙保护的电流线圈的热、热稳定系数都能达到标准，并不会应流过较大的零序电流而烧毁间隙保护电流线圈。

在中性点刀闸断开时，间隙保护投入，用于间隙保护的绕组仍是取100/5的变比，并且准确级为10P20，所以灵敏度和准确度仍能满足要求。

因此，将独立间隙电流互感器取消，在中性点零序电流互感器增加一组变比为100-300/5的绕组，取100/5用于间隙保护在电流互感器技术参数方面是满足要求的。

3.2运行操作方面为了防止运行操作失误导致运行事故，要求保护厂家开发根据中性点接地刀闸位置信号来自动投退主变零序保护盒间隙保护的变压器保护装置。可通过测得的主变中性点位置信号进行判断：断开刀闸，常开接点断开，系统自动退出零序保护，投入间隙保护。刀闸闭合，常开接点闭合，系统自动投入零序保护，退出间隙保护。该模式的操作失误机率最小，系统运行更加安全稳定。

4实际应用赣州电网试运行110kV兴国数字化变电站主变中性点取消间隙电流互感器，直接与零序电流保护共用100-200/5的绕组，未在零序电流互感器中增加绕组。该装置主要基于中性点位置信号使主变零序保护或间隙保护自动投退。断开中性点刀闸，系统自动投入间隙保护，从零序保护模式退出，互感器采集电气量用于主变间隙保护；闭合刀闸，系统从间隙保护模式退出，自动投入零序保护，主变零序保护会用到互感器采集的电气量。

5结束语基于上述变压器中性点保护的分析可断定，现阶段继电保护基本可通过取消独立的间隙电流互感器来实现。由于独立间隙电流互感器的取消，简化了一次接线，减少了一次设备，不但节省了投资而且减少了设备故障几率，零序保护和间隙保护根据中性点刀闸位置自动投退，运行操作的工作量大幅缩减，系统的稳定性和可靠性大大提高，且实践证明该接线方式经济可行，建议进一步推广应用。

参考文献院[1]GH/T14255-2006，继电保护和安全自动装置技术规程[S].2006.[2]张保会，尹相根.电力系统继电保护[M].中国电力出版社，2005.[3]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护规定汇编.中国电力出版社，2000.