劉 林，王洪濤，魯月娥

(1.國網(wǎng)荊門供電公司，湖北 荊門 448000;2.國網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050)

220 kV及以上電壓等級的變壓器中性點(diǎn)一般直接接地，接地方式根據(jù)調(diào)度年度母線總阻抗文件確定，特殊情況下按調(diào)度指令執(zhí)行[1]。110 kV雙主變壓器(主變)并列運(yùn)行的變電站，其中1臺(tái)主變中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，另1臺(tái)主變中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地，非直接接地運(yùn)行，2臺(tái)主變中性點(diǎn)接地方式根據(jù)調(diào)度指令進(jìn)行變換[2-3]。在對單臺(tái)主變進(jìn)行停、送電操作時(shí)，其中性點(diǎn)接地方式會(huì)發(fā)生變化，所以此時(shí)的主變保護(hù)定值要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。因?yàn)樵诓僮髦髯兏邏簜?cè)斷路器前，為了防止出現(xiàn)操作過電壓，主變中性點(diǎn)接地開關(guān)閉合，而主變零序過流保護(hù)是在主變中性點(diǎn)直接接地時(shí)起作用，間隙過流保護(hù)是在主變中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地時(shí)起作用。

在運(yùn)維倒閘操作中，一種是不管主變中性點(diǎn)接地方式如何，都要求將主變零序過流保護(hù)和間隙過流保護(hù)同時(shí)投入，避免倒閘操作中誤操作主變保護(hù)的二次壓板，造成中性點(diǎn)失去保護(hù)或主變失去零序過流保護(hù)[4]；另一種是按調(diào)控規(guī)程，零序過流保護(hù)和間隙過流保護(hù)隨主變中性點(diǎn)接地方式改變而投入、退出[5-6]。當(dāng)主變中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行時(shí)，投入零序過流保護(hù)，退出間隙過流保護(hù)；當(dāng)主變中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地運(yùn)行時(shí)，投入間隙過流保護(hù)，退出零序過流保護(hù)[7-8]。在主變送電操作前，若主變中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地，投入零序過流保護(hù)，可以同時(shí)投入間隙過流保護(hù)，再閉合中性點(diǎn)接地開關(guān)，以防止操作過程中[9]，主變中性點(diǎn)失去保護(hù)，送電操作完畢后，再斷開中性點(diǎn)接地開關(guān)，退出零序過流保護(hù)[10]。

1 零序過流保護(hù)與間隙保護(hù)的原理

變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)不同電壓等級的變電站連接和能量循環(huán)，造價(jià)非常昂貴，變壓器絕緣等級是影響變壓器成本的一個(gè)重要因素，為了降低制造成本，當(dāng)變壓器繞組是星型設(shè)置且中性點(diǎn)引出時(shí)，會(huì)對變壓器采取分級絕緣的方式處理，分級絕緣是指中性點(diǎn)絕緣等級比本體絕緣等級低。在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，接地故障發(fā)生頻次占電網(wǎng)故障總數(shù)的80%，當(dāng)主變中性點(diǎn)直接接地時(shí)，主變中性點(diǎn)側(cè)的變壓器繞組套管引出線發(fā)生接地故障在零序過流保護(hù)范圍內(nèi)，同時(shí)零序過流保護(hù)還是主變主保護(hù)和主變相鄰線路及母線接地時(shí)的后備保護(hù)。主變中性點(diǎn)直接接地時(shí)，發(fā)生接地短路故障后會(huì)產(chǎn)生很大的接地短路電流，為了避免過大的短路電流造成一次設(shè)備損壞，會(huì)合理安排中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器，其他變壓器則采取中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地的方式運(yùn)行。中性點(diǎn)采取經(jīng)間隙接地的方式，除限制接地短路電流，還防止倒閘操作、雷電反擊和單相接地時(shí)，中性點(diǎn)出現(xiàn)過電壓而導(dǎo)致中性點(diǎn)絕緣被擊穿。

根據(jù)荊門地區(qū)各變電站及大工業(yè)用戶的主接線情況統(tǒng)計(jì)，總結(jié)出變壓器中性點(diǎn)零序電流互感器(簡稱“零序TA”)和間隙電流互感器(簡稱“間隙TA”)有以下4種典型配置方式。

a.主變零序過流保護(hù)和間隙過流保護(hù)的電流采樣均從中性點(diǎn)套管TA采集故障電流，如圖1所示，TA中2個(gè)繞組分別提供零序過流保護(hù)和間隙過流保護(hù)的故障電流，因2個(gè)保護(hù)故障的嚴(yán)重程度不同，保護(hù)整定的定值也不同。由圖1可以看出，當(dāng)發(fā)生接地短路故障時(shí)，中性點(diǎn)套管TA故障電流會(huì)同時(shí)傳給零序過流保護(hù)和間隙過流保護(hù)做采樣計(jì)算。對于中性點(diǎn)直接接地方式，故障電流主要含有工頻分量；對于中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地方式，因間隙一般是被間歇性擊穿，故障電流含有大量高頻分量，對TA的抗飽和能力要求高一些。

b.主變的零序過流保護(hù)和間隙過流保護(hù)從各自獨(dú)立的電流互感器上采集故障電流，如圖2所示。當(dāng)發(fā)生接地短路故障時(shí)，對于中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地且間隙處發(fā)生擊穿現(xiàn)象時(shí)，只在間隙TA有故障電流；對于中性點(diǎn)經(jīng)接地開關(guān)接地時(shí)，只在零序TA有故障電流。因2臺(tái)TA的勵(lì)磁拐點(diǎn)電壓、伏安特性曲線及故障嚴(yán)重程度不同，接入保護(hù)裝置的二次接線一定不能接錯(cuò)，否則會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。

c.主變零序過流保護(hù)從中性點(diǎn)套管TA采集故障電流，間隙過流保護(hù)從單獨(dú)配置的間隙TA采集故障電流，如圖3所示。2臺(tái)TA互相獨(dú)立，當(dāng)發(fā)生接地短路故障時(shí)，對于中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地且間隙被間歇或連續(xù)擊穿時(shí)，零序TA和間隙TA均有故障電流；對于中性點(diǎn)經(jīng)接地開關(guān)直接接地時(shí)，只有零序TA有故障電流。這種方式減少1臺(tái)零序TA，節(jié)省了項(xiàng)目成本。

d.引入主變中性點(diǎn)開關(guān)輔助觸點(diǎn)的改進(jìn)型接線，如圖4所示。a1、a2為開關(guān)輔助觸點(diǎn)，當(dāng)中性點(diǎn)接地開關(guān)斷開時(shí)，a1斷開，a2閉合，此時(shí)主變間隙過流保護(hù)投入；當(dāng)中性點(diǎn)接地開關(guān)閉合時(shí)，a1閉合，a2斷開，此時(shí)主變零序過流保護(hù)投入。這種改進(jìn)型接線的實(shí)現(xiàn)原理是在主變保護(hù)裝置中接入中性點(diǎn)開關(guān)輔助觸點(diǎn)信號(hào)，將該開入量串聯(lián)到零序過流保護(hù)功能壓板、間隙過流保護(hù)功能壓板控制回路。正常運(yùn)行時(shí)，主變間隙和零序過流保護(hù)的控制軟壓板及功能硬壓板均投入，從而實(shí)現(xiàn)中性點(diǎn)接地開關(guān)閉合時(shí)，自動(dòng)投入零序過流保護(hù)并退出間隙過流保護(hù)；當(dāng)中性點(diǎn)接地開關(guān)斷開時(shí)，自動(dòng)退出零序過流保護(hù)并投入間隙過流保護(hù)。采用這種方式可以有效防止主變零序過流保護(hù)和間隙過流保護(hù)同時(shí)投入時(shí)，出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)作，但由于中性點(diǎn)開關(guān)輔助觸點(diǎn)是機(jī)械觸點(diǎn)，容易出現(xiàn)氧化和腐蝕，可靠性差，在工程實(shí)際應(yīng)用中未廣泛推廣。

2 零序過流保護(hù)和間隙過流保護(hù)配合分析

a.對于圖1的接線方式，零序過流保護(hù)和間隙過流保護(hù)必須根據(jù)中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行投、退選擇。當(dāng)中性點(diǎn)直接接地時(shí)，零序過流保護(hù)和間隙過流保護(hù)均投入，發(fā)生接地短路故障后，由于間隙過流保護(hù)比零序過流保護(hù)的延時(shí)短，間隙過流保護(hù)有誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

b.對于非圖1的接線方式，零序過流保護(hù)和間隙過流保護(hù)可以同時(shí)投入。當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地，發(fā)生接地短路故障時(shí)，零序TA和間隙TA有故障電流，但由于間隙過流保護(hù)比零序過流保護(hù)的延時(shí)短，間隙過流保護(hù)動(dòng)作快，而且間隙TA變比比零序TA變比小，間隙TA反應(yīng)更靈敏;當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)隔離開關(guān)直接接地時(shí)，只有零序TA有故障電流，間隙TA沒有故障電流，間隙過流保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。某220 kV變電站的保護(hù)裝置型號(hào)為WBH-801A/B6/R2，保護(hù)定值整定情況如表1所示，由表1可以看出間隙過流保護(hù)比零序過流保護(hù)的延時(shí)短。

表1 主變零序及間隙保護(hù)定值

3 結(jié)論

a.當(dāng)主變中性點(diǎn)采用非圖1接線方式時(shí)，零序過電流保護(hù)和間隙過流保護(hù)可以同時(shí)投入，不因中性點(diǎn)運(yùn)行方式變化而改變保護(hù)定值。當(dāng)間隙過流保護(hù)不能準(zhǔn)確動(dòng)作時(shí)，零序過流保護(hù)還可以作為間隙過流保護(hù)的備用保護(hù)。

b.在實(shí)際運(yùn)行中，要防止間隙TA或零序TA安裝位置錯(cuò)誤或二次接線錯(cuò)誤，而出現(xiàn)繼?！叭`”事故。

c.在日常運(yùn)維工作中，應(yīng)核實(shí)零序TA與間隙TA的安裝位置，查看變電站專用運(yùn)行規(guī)程，了解保護(hù)原理和二次接線情況，綜合考慮各種影響因素，結(jié)合調(diào)度運(yùn)行管理規(guī)程，采取正確、合理的保護(hù)投入方式。