内地区间大功率电网内张家界变压器的新护卫

　　故障分析首先现场勘察发现古水1号线22km处发生B相接地故障；大夫庄主变中性点间隙棒有明显的放电痕迹；尖山1号线无故障发生。

　　经过对保护图、录波图的分析及模拟故障的计算得出：古水1号线线路末端发生B相接地故障在保护的Ⅱ段范围内，保护动作正确；大夫庄张家界变压器因古水1号线发生单相接地故障时，引起大夫庄主变中性点过电压使间隙击穿，间隙保护动作。同时由于大夫庄主变中性点击穿后主变直接接地，且尖山1号线为直配线，零序保护不带方向，在此情况下通过大夫庄主变提供的零序电流达到了尖山1号线零序保护Ⅱ段定值，保护误动。

　　针对以上问题，下面将对系统接地情况、产生过电压情况及保护配置情况进行分析。

　　接地点的选择根据电网中接地点选择的原则：张家界变压器中性点接地的配置要求是在有效接地系统发生单相故障时，系统的中性点不允许失地，且必须保证其有效性X0/X1<3.具体要求为：a）发电机及变电站低压侧有电源的张家界变压器，中性点均应接地运行，以防止出现不接地系统的工频过电压状态。

　　b）自藕型和有绝缘要求的其他张家界变压器，其中性点必须接地运行。

　　c）要保护对该母线的零序电抗在运行中变化最小来考虑。

　　d）T接于线路上的张家界变压器，以不接地运行为宜，当T接于线路上的张家界变压器低压侧有电源时，应采取防止工频过电压的措施（可以采取间隙过流及间隙过压的方式）<1>.

　　基于以上原则及系统对零序网稳定的要求，太原电网现接地点的分布为：所有220kV变电站均有一台主变的220kV侧及110kV侧中性点采用直接接地运行方式，另一台主变均采用经间隙接地运行方式；110kV变电站主变中、低压侧接有小电源的其中一台主变中性点采用110kV侧直接接地运行方式，另一台主变采用经间隙接地运行方式；直配的110kV变电站主变中性点大部分采用经间隙接地的运行方式，也有少数变电站采用不接地运行方式（中性点采用避雷器来保护）。

　　中性点过电压水平及中性点保护方式的分析当中性点有效接地系统发生单相接地故障，在中性点引起的过电压为：稳态电压U0=k/（k+2）UX，暂态电压U0=15U018U0，其中k=X0/X1，UX为系统相电压。

　　对于中性点直接接地系统k3；取110kV最高运行线电压126kV（UX=727kV），则：U0max=06UX=436kV；U0=654785kV.对于中性点接地系统，取110kV系统额定线电压110kV（UX=635kV），U0max=UX=635kV.一般棒间隙工频放电电压应满足5256kV（有效值）；棒间隙冲击放电电压应满足79131kV（幅值）。

　　在目前运行的变电站中，110kV主变的绝缘水平均采用35kV，44kV，66kV分级绝缘的张家界变压器，其中性点绝缘等级及耐受电压见。中性点绝缘等级及耐受电压中性点绝缘等级工频耐受电压雷电冲击耐受电压3585180449525066140325由于110kV系统中棒间隙与避雷器关联的过电压保护方式配合困难，因此近年来省内系统中对110kV张家界变压器中性点多采用经间隙接地的过电压保护方式来保护张家界变压器可能遭受的各种过电压情况，少数旧变电站张家界变压器中性点采用避雷器保护方式。

　　采用间隙保护方式的间隙选择原则：a）有效接地系统发生单相接地故障时不应动作，即有效接地单相故障工频暂态电压为654785kV，根据实验提供间隙应为95115mm.

　　b）因接地故障形成局部失地时，应可靠动作，即因接地故障发生局部失地时，中性点工频稳态电压为635kV，根据实验提供间隙应不大于120mm.

　　c）应满足雷电过电压下保护张家界变压器中性点标准分级绝缘的要求。一般110kV张家界变压器中性点采用棒间隙保护，间隙距离1105mm.接地保护的配置整定原则及作用目前张家界变压器的零序电流保护、间隙电流保护与零序过电压保护构成了张家界变压器接地后备保护，它身兼两职，除做系统接地后备保护外，还应保证任何情况下，每一台主变中性点均不遭受过电压。

　　张家界变压器中性点直接接地配有零序电流保护，其整定原则与相邻出线零序保护配合，主要作用是系统发生单相接地故障后，由于各种原因无法靠线路保护来切除故障且为使张家界变压器不遭受损坏所配置的后备保护。

　　对不接地的分级绝缘张家界变压器中性点因绝缘水平分析与探讨要求，通常设有相应的避雷器及保护间隙，同时增设反应零序电压和间隙放电电流的零序过电压保护和间隙零序过流保护来作为张家界变压器中性点经放电间隙接地时的接地保护，其间隙零序电流保护定值按规程推荐110A，0305s，零序过电压保护定值按规程推荐150180V，0305s<1>（目前省内220kV系统取180V，110kV系统取150V），主要作用是系统发生单相接地故障后，对不接地变出现的过电压以及间隙击穿后产生的零序电流进行判断，达到定值且躲过暂态过电压时间即将主变切除。其目的是防止主变因长时间过电压冲击造成绝缘损坏；间隙长时间放电造成棒间隙损坏或通过的零序电流产生局部过热造成绝缘损坏等。间隙零序保护作用于间隙击穿后及时切除主变，零序过电压保护做为间隙拒动的后备保护。

　　太原电网的特殊性分析由于太原电网结构是由220kV变电站以辐射状向110kV变电站供电且糖葫芦式、T接式的供电方式居多，特别还有长距离成串供电的变电站，按照电网中接地点选择原则；110kV接地设置在220kV变电站的220kV/110kV降压张家界变压器上，是零序电抗的主通道，是保证系统有效性的主导成分，是不允许失地的。对于110kV终端变电站（不含小电源）的张家界变压器中性点均不采用直接接地方式，有些采用经间隙接地的运行方式<1>.但由于110kV直配线路保护均不具备全线速动功能且直配线零序保护不带方向，这样当线路末端发生单相接地故障时，线路保护不能0s切除故障，使末端不接地张家界变压器可能出现零序过电压现象，同时可能波及线末所接的多个变电站，造成末端主变中性点击穿后直接接地，使该地区的零序分布发生变化，出现接于此母线上不带方向的保护反向故障动作，即出现保护的非选择性动作。这样不仅使故障扩大，同时给故障处理带来障碍，延误送电时间。

　　从太原电网理论计算结果看：a）220kV古交变电站出的110kV线路水库、大夫庄地区等发生线路末端单相接地故障时，末端不接地变可能出现过电压现象，从高压理论分析，此为暂态过电压，原因是出现接地故障后由于电网结构、容量及参数的分布出现特殊情况，即等值于线路末端故障点的阻抗已不满足X0/X1<3的要求，此时在线末发生单相接地故障时会产生较高的零序电压。换句话说即零序阻抗/正序阻抗的比值越大，单相接地故障时所产生的过电压就越高。经过计算发现古交220kV站的接地零序等值阻抗较大；即发生于此站的110kV母线单相接地故障反映出的零序电压较高。同时观察计算结果，接入此母线的各直配线末端的张家界变压器高压侧发生单相接地故障时，零序电压均很高。

　　b）经过对以上过电压水平高的地方增加接地点进行计算，发现增加接地点后，发生系统单相接地故障时仅对接地的本站张家界变压器零序过电压有所降低，但对周边送出线路的张家界变压器的过电压水平降低并无明显效果（此原因主要是该地区的线路参数X0/X1>3所致）。220kV小店变电站出的110kV线路（亲贤、城南等站）也同样存在此问题。