发电厂主变压器中性点的保护及运行探究.doc

1、发电厂主变压器中性点的保护及运行探究摘要：随着社会经济的不断发展，居民、企业的电力需求不断增加，发电厂作为电力制造和供应者，其能否正常运作将直接关系到人们的生产、生活，它是居民生活、社会发展的重要基础。在发电厂中，变压器是其重要发电设备，直接影响着电力系统运行的稳定性。主变压器中性点接地故障是发电厂中较为常见的一种故障，因此，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。本文简述了变压器中性点的结构，重点阐述了中性点的几种保护方式，以及运行中的接地要求。 关键字：发电厂 主变压器 中性点 保护 接地 中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号： 变压器作为发电厂的核心发电设备

2、，其运行质量直接决定着发电厂生产活动的正常运作。由于变压器较昂贵，因而在中性点直接接地的电网（110kv）中，基本上都采用分级绝缘变压器。接地短路是发电厂运行中的常见故障，在电网运行中，其实变压器中性点中既有接地的，也有不接地的，但无论何种方式，若发生接地短路，都会对其他设备的正常运作产生影响，因此，做好中性点保护工作，是维护电力系统的正常运行的必要措施。 一、主变压器中性点简述 主变压器中性点，是指三相电路（星形连接）中的三相（A、B、C）绕组连接的公共点，电网正常运行时，其对地电位等于或接近于零，从中性点引出的导线称为中性线。主变压器中性点主要由避雷器、电流互感器、放电计数器、保护间隙和隔

3、离开关等结构组成。 避雷器的功能为：在雷击或电网操作而产生电压危害的情况下，截断续流、限制过压，以保护设备绝缘。一般来说，避雷器会设置在带电导线与大地之间，且与被保护设备并联。在有异常情况发生时，避雷器会立即动作，在电压恢复常态后，又会迅速恢复原状，以保证供电正常。隔离开关的作用：控制中性点的接地状态。隔离开关可以手动操作、电动操作，还能远程控制操作。放电计数器的作用：对避雷器泄露电流、动作次数进行监测和记录，以及报警功能。放电计数器通常设置在避雷器下方，并与之串联。其组成部分主要包括继电器、毫安表、电磁计数器、非线性电阻及电子元器件等。电网运行正常，毫安表会测量避雷器的泄露电流，在发生异常时

4、，会产生强大的电流，电流会经由泄漏电流回路转移到电磁计数器回路，从而使毫安表免于受损，此时电磁计数器会对电流量动作次数进行记录，同时报警。 二、中性点的保护方式 引起主变压器中性点过压的原因主要有：单相接地故障、断路器分合闸（非全相） 、大气原因。其中，大气过电压表现为直接雷和感应雷；断路器分合闸过电压是由于断路器的导线断线、非全相动作、非同期重合闸等原因，在不接地中性点上引起过电压。主变压器中性点保护方式主要有避雷器、间隙、间隙联合避雷器三种。 （一）避雷器保护 在中性点安装避雷器，能有效避免产生大气过电压。为了达到较好的绝缘效果，通常使用金属氧化物避雷器（如氧化锌避雷器） 。为使避雷器保护

5、作用得到充分的发挥，在安装过程中应满足如下条件：冲击放电电压要小于中性点的耐冲电压；单相接地引起的电位升高稳态值要比灭弧电压小。 （二）间隙保护 间隙保护方式具有运行维护量小、结构简单可靠，以及在工频、操作和雷电过电压下都可发挥作用的优点。但它同时也有灭弧能力差、工频续流大、保护性能不强、放电分散性大、间隙参数难确定等缺点。另外，在发生不对称接地短路时，该方式会产生长时间的大工频电零序电流，对主变压器产生冲击，同时间隙放电时，会产生谐波，这也会在一定程度上影响变压器绕组绝缘。 （三）间隙联合避雷器保护 间隙联合避雷器保护方式的工作原理为：间隙承担操作、工频过电压，避雷器承担暂态、雷电过电压，另

6、外，间隙还会对避雷器上出现的过高残压、过高工频过电压进行限制。该方式不仅能保护变压器中性点，间隙与避雷器二者还能相互保护。避雷器联合间隙中，较难掌握间隙距离，间隙距离不可过大或过小，间隙过大，难以发挥出限制工频过电压的作用；间隙过小，则会引起保护装置动作过多。目前，发电厂较多地采用该种方式，避雷器多使用氧化锌避雷器，放电间隙多选用棒棒间隙。三、主变压器中性点运行方式 （一）不接地运行 电网的不接地运行，是指将工作零线、电力设备的金属外壳二者相接的运行系统。该方式下，若设备外壳发生故障带电，在零线保护系统中，漏电电流会变为短路电流，将熔断器熔丝熔断，使断路器迅速跳闸，切断电路，从而将故障设备断开

7、，具有较好的安全性。另外，设备外壳与零线的直接相接，可省掉其他设备的装置，降低了费用，减少了工时，因此该方式在发电厂的实际运行中得到了十分广泛的应用。 （二）直接接地运行 直接接地运行也叫保护接地系统（TT 系统） ，是指将设备外壳直接接入地下的一种保护系统。TT 系统中的“T” ，一个表示中性点直接与大地相接，另一个表示负载设备外漏不与带电体相接的金属导电部分直接接地。 （三）经消弧线圈接地运行 经消弧线圈接地运行，是指将专用保护线（PE）与工作零线（N）严格分开来的一种电网运行方式。该方式下的接零保护是将设备外壳与专用保护线（PE）相接，较为安全可靠，适用于民用、工业等低压供电电网。 四、

8、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。另一方面，变压器中性点的并列接地，会在变压器母线发生接地故障时，发挥分流作用，降低零序保护的灵敏度，而难以触发变压器的保护系统，所以要尽量缩短接地点的并列时间。 （二）二次压板的操作 中性点直接接地运行方式下，

9、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（如图一所示） ，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。这是由于间隙过流的电流性质不稳定，若触发零序电流出口，将会给事故判断、处理带来麻烦。 图一 电流互感器共用接线图 对于将两套保护的电流互感器的交流回路分离开（如图二所示）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。这是因为，在中性点接地开关合闸时，会短接电

10、流互感器的间隙零序过流的一次回路，零序过流压板自动投入，间隙过流压板自动退出；在中性点接地开关分闸时，零序过流压板自动退出，间隙过流压板自动投入。该接线方式能在根本上避免操作人员的误操作，但目前在实际运行中，较少采用这种接线方式。 图二 电流互感器独立接线图 参考文献： 1 俞立凡.浅析发电厂主变压器中性点的保护及运行J.华电技术,2009,31(9):31-33,36. 2 段小锋.电厂主变压器中性点的保护与运行分析J.科技创新与应用,2013,(10):120. 3 王齐钦,沈利萍,俞立凡等.变压器中性点保护及运行浅析C./中国电机工程学会燃汽轮机发电专业委员会 2010 年年会论文集.2010:360-363,366. 4 高超平.探讨发电厂中主变压器的中性点保护与运行J.计算机光盘软件与应用,2012,(15):125. 5 变压器中性点的安全运行J.内蒙古石油化工,2012,(4):81-82.