浅析发电厂主变压器中性点的保护及运行

来源:用户上传      作者:

　　【摘 要】随着当前社会经济的快速发展，对于电力的需求也在不断增加，发电厂作为电力的制造者和供应者，其正常用电对于人们的生产和生活有着直接的影响。在发电厂中，变压器是其重要的发电设备，对于电力系统运行的稳定性有着直接的影响。发电厂中较为常见的一种故障就是主变压器中性点接地故障，所以，做好中性点保护工作，对于维护电力系统的正常运行有着重大意义。
　　【关键词】发电厂；主变压器；中性点；保护；运行
　　一、发电厂中主变压器的中性点的保护
　　（一）中性点的保护原理
　　一方面，按一般运行要求，在多台变压器并列运行系统中，应采用一台变压器中性点直接接地，其它变压器中性点不接地的运行方式。因为在发生单相接地故障时，故障零序电流通过变压器中性线形成回路，在中性线上装设的零序电流互感器检测到零序电流构成接地保护。如果有多台变压器中性点接地，那么接地点的短路电流就会分流到多台变压器上，造成保护灵敏度降低。为保证零序电流保护的灵敏度，所以不采用多台变压器中性点接地运行方式。
　　（二）变压器中性点过电压保护的主要问题
　　第一，遭受线路雷击之后，变压器中性点过电压的防雷接地引下线会被烧断。究其原因，主要是雷击对变电站产生冲击之后，变压器中性点过电压的防雷接地引线会遭受到较大的雷电流，从而导致防雷接地引下线断裂。
　　第二，接地主变出现失地问题，致使避雷器缺乏足够的通流能力，进而引发爆炸。究其原因，主要是线路处于单相接地状态时，变压器中性点会迅速跳闸，此时，故障切除设备还未能及时作出反应。同时，假使开关不是全相操作，就会形成工频谐振，变压器中性点也会产生工频过电压， 且该过电压的持续时间非常漫长，导致避雷器不能达到灭弧目标，且缺乏足够的通流能力，进而引发爆炸。
　　第三， 在选择中性点的间隙距离时， 所选距离的精确度不高，因此在遭受间隙击穿之后，促使继电保护作出反应，主变压器和线路会及时退出运行， 严重的情况下会使变电站内出现全站失压的问题。究其原因，主要是中性点有效接地系统出现单相接地问题时，变压器中性点在间隙距离的选择方面相对较小，且变压器中性点实际电压大于间隙放电的电压， 间隙形成保护动作之后，会引发主变压器和线路出现保护动作。
　　（三）主变压器的中性点的保护实现
　　（1）避雷器的选择
　　为防止大气过电压，中性点安装避雷器应满足以下条件：一是变压器中性点冲击耐压应该大于其冲击放电电压；二是电网单相接地而引起的中性点电位升高稳态值应该小于其灭弧电压。大量的工程实践表明，变压器中性点采用专用金属氧化物避雷器，可以做好绝缘配合。
　　（2）间隙的选择
　　变压器采用放电间隙保护，放电间隙装于变压器中性点与地线之间，有球形、棒形、角形等多种形式。大量的实践表明，很多发电厂变压器的中性点保护时采用最多的间隙方式以棒-棒形为主。
　　（3）整定设计
　　一是间隙零序电流整定，根据间隙放电电流经验数据，因正常情况下放电间隙回路无电流，一般取一次值为100A时动作；二是零序过压保护的动作整定，发生单相接地故障，而且系统有中性点直接接地时，零序过压元件不应动作。
　　二、发电厂中主变压器的中性点的运行
　　发电厂中主变压器的中性点的运行方式共三种，中性点不接地运行方式、中性点经消弧线圈接地运行方式、中性点直接接地运行方式，其中，前两种接地系统统称为小接地电流系统，后一种接地系统又称为大接地电流系统。其中，运行方式的不同会影响运行的可靠性、设备的绝缘、通信的干扰、继电保护等，以下将分别给予说明。
　　（一）中性点不接地运行方式
　　这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，它的特点如下：
　　第一、一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。
　　第二、中性点不接地运行系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用，可见比其他两种运行方式的优点要多。
　　（二）中性点经消弧线圈接地运行方式
　　中性点经消弧线圈接地运行供电系统是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，中性点经消弧线圈接地运行供电系统的特点如下：
　　第一、系统在正常运行时，如果专用保护线上没有电流，只有零线之上有不平衡的电流。PE线对地没有电压，因此电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。第二、工作的零线只能用为单相照明负载回路。
　　（三）中性点直接接地运行方式
　　中性点直接接地运行方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称TT系统。第一个符号T主要表示的是中性点直接接地；第二个符号T主要表示的是负载设备外露和带电体相接的金属导电部分与大地不是直接联接的，同时系统如何进行接地无关。在TT系统中负载的所有接地均称为保护接地，这种运行方式下供电系统的特点如下：
　　第一、当电气设备的金属外壳带电时，因为有接地保护，就可以减少触点所带来的危险性。然而，低压断路器不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。
　　第二、如果漏电的电流较小，就是有熔断器也不一定能够熔断，因此就需要利用漏电保护器来进行保护，所以TT系统很难推广。
　　第三、TT系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。
　　三、中性点运行操作的注意事项
　　（一）接地开关的操作
　　在对主变压器高压开关进行操作前，要先合上相应的中性点接地开关，以免产生操作过电压，损伤设备。若电网改变运行方式，就需要对不同中性点接地开关进行倒换，此时要先将不接地的中性点接地开关合上，再合上接地的中性点开关，两个接地点并列接地时间要尽可能地短。该操作可预防接地故障中，因单相接地短路电流增大而使零序保护动作范围扩大，造成电网保护的越级跳闸。
　　（二）二次压板的操作
　　中性点直接接地运行方式下，变压器的运行必须将2LP 跳闸压板（零序过流保护）投入，及时将1LP 跳闸压板（间隙过流保护的）退出，不然在主变压器中性点接地开关合闸时，就可能因间隙过流引起保护系统运行。在中性点接地开关断开时，必须投入1LP 压板，2LP 压板可退出。
　　对于将两套保护的电流互感器的交流回路分离开的保护大型电网，变压器的间隙过流保护、零序电流保护压板不用投退切换，全部投入即可，保护压板会根据中性点接地开关的状态自行投、退。
　　结语
　　做好发电厂中主变压器的中性点保护和运行工作，可以有效防止变压器高压侧单相接地引起过电压、大气过电压以及操作过电压现象所导致的中性点绝缘破坏问题，所以，在主变压器的中性点保护运行中如何能较好地满足绝缘配合、继电保护和运行方式的要求是及其重要的。
　　参考文献：
　　[1]张鹏，张宏，刘蔚麟，王志强，王建军.主变压器中性点间隙零序保护动作分析[J].内蒙古电力技术.2010（03）
　　[2]丁双松，徐航.变压器中性点间隙接地保护装置应用研究[J].机电信息.2010（30）
　　[3]熊志荣，陶洁.变压器中性点保护分析[J].民营科技.2010（12）
　　[4]刘军伟，曾晓毅，黄燕.变压器中性点保护中避雷器和间隙伏秒特性的配合问题研究[J].科协论坛（下半月）.2009（07）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14775872.htm