主变间隙零序保护动作原理

高压主变中性点对地绝缘相对较弱，容易在出现高压时被击穿，可以通过中性点经过间隙接地的方式防止事故发生。若间隙没有相应保护，则可能导致中性点不接地主变隔离不了故障点。本文阐述了主变间隙零序保护的动作原理，提出零序保护和间隙零序保护要相互配合，以及提高间隙零序保护动作可靠性的措施。

【关键词】间隙零序 故障 主变 可靠性 中性点不接地

1 引言

主变在电网中非常重要，对主变的保护设置必须全面并且精确。根据电力系统对主变运行的需要，其中性点与地的连接采取不同的方式。主要包括中性点直接接地以及中性点非有效接地两种形式。对于中性点的有效接地，其形式表现为直接接地、经低电阻接地以及经小电抗接地。对于中性点非有效接地方式，则有中性点不接地，经消弧线圈接地以及经高电阻接地。选择何种中性点的接地方式需要进行综合考虑，将电网运行的安全因素和建设的经济因素包含进去，最终由电力设备的绝缘性能、过电压要求、主变运行可靠性、继电保护的配合、人身安全以及设备安全等因素共同决定。

目前对于35kV及以下的电力系统一般选用中性点非有效接地。在110kV及以上电压的电力系统，一般选用中性点有效接地的方式，其主变为维持零序阻抗大小，最少有一台主变中性点进行接地。中性点不接地主变则经过放电间隙接地。若系统出现保护范围发生接地短路时，保护装置的零序保护将动作跳开主变以将故障点隔离开。此时中性点接地的主变与故障点断开，但中性点不接地的主变却继续与故障点相连，此时间隙零序保护将能解决零序电压变高对主变绝缘产生的威胁，将中性点不接地的主变与故障点断开。

2 间隙零序保护原理

当电力系统出现接地故障时，中性点不接地主变的中性点电压会升高，若电压值过高将会击穿绝缘，对主变造成损伤。因此设计主变时通常在主变中性点处设置放电间隙，若中性点电压升高到放电值时，放电间隙将被击穿，电流流入地，对主变的绝缘起保护的作用。若只装设了放电间隙而没有对应的保护，可能出现带有小电源的中性点不接地主变不能与电网的故障点隔离开来，放电间隙将持续放电。

对于110kV及以上主变，若运行时中性点不接地，为了防止中性点过电压对设备运行带来安全隐患，通常采用放电间隙零序保护。放电间隙一端接到主变中性点，一端接入地线。发生接地故障保护动作断开断路器后，中性点直接接地的主变与中性定不接地主变断开联系，而带有小电压源的中性点不接地主变处于故障状态，其零序电压不断升高，对主变的安全产生威胁，当达到放电值时放电间隙放电，中性点对地电压降低，使主变处于安全的状态。由于放电电流过大，放电间隙不能长时间放电，为了将故障与该主变隔离开，所以通过设置间隙零序保护断开故障点，其接线图如图1所示。

在主变工作正常时，间隙无放电现象，其通过的电流为零；若发生间隙放电，间隙零序保护动整定电流值可以设置到比较小，可以取100A，灵敏度较高。由于放电回路一般都不会流过电流，出现间隙放电时必定发生了过电压的的情况，因此间隙零序保护动作时间设置较小，能够迅速动作，有效防止过电压对主变造成破坏。

3 案例分析

某供电公司某线路出现故障，继电保护动作报告说明故障为B相永久性接地，变电站主变保护零序Ⅰ段以及距离Ⅰ段保护动作。并重合闸于故障线路后加速断开开关，于此同时，另一主变高压侧的间隙零序保护动作，导致该主变所在变电站失压。根据故障录波图可以分析到，线路出现了B相永久性接地，保护装置零序Ⅰ段以及距离Ⅰ段保护动作正确；录波图上显示的间隙零序动作电流比整定值大，因此该主变高压侧间隙零序保护动作，断开了主变两侧的断路器，保护动作同样正确。

4 零序保护和间隙零序保护的配合

当使用两台或两台以上的主变时，其中部分主变的中性点不接地运行，其间隙保护不起作用，间隙被短接。其余部分的主变则中性点不接地运行，其间隙零序保护启用。当系统出现单相接地短路时，三相电压将变得不对称，中性点电压将出现偏移。当接地点距主变越近时，其偏移电压越大。对于中性点有效接地，中性点的偏移电压能够被限制不至于过大。但对于中性点不接地的主变，若出现单相接地故障，中性点不接地主变只有出现零序电压过高导致间隙放电后，间隙零序保护才会动作。如果能够在出现单相接地故障后，是通过零序过电压保护断开故障点更为合理。从零序保护以及间隙零序保护的动作时限的设置来看，通常间隙零序保护的动作时间要短于零序保护动作时间。但是间隙零序保护动作是在零序保护动作后开始计时的，因此能够躲过线路的单相接地故障。

5 提高间隙零序保护动作可靠性的方法

从间隙零序保护的原理可以总结出提高其动作可靠性的方法，主要防止放电间隙被误击穿，因此要合理设置间隙距离。在计算间隙距离的时候，要从主变所处系统的影响，正确取得零序阻抗的阻值，计算在发生接地故障时对主变绝缘造成伤害的可能性。间隙回路中使用的电流互感器的变比应当适当减少，并单独设置，这样才能提高间隙零序保护动作的可靠性。

6 结论

对于中性点不接地的主变，放电间隙能够保护其中性点遭受过电压时其绝缘的安全。间隙零序保护能够在间隙放电时间达到整定值后将主变与故障点断开，其与零序保护相配合对主变构成完整的单相接地短路保护。本文重点阐述了间隙零序保护的动作原理，并从原理出发讲述了其与零序电压的配合以及可靠性的提高，为继保专业人员在主变间隙零序保护方面加深理解。

参考文献

[1]武万才，聂会军，边疆.一起线路与主变保护定值配合失当的事故分析[J].电力系统保护与控制，2011（02）.

[2]平绍勋.电力系统内部过电压保护及实例分析[M].北京：中国电力出版社，2006.

[3]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京：中国电力出版社，1996.

[4]曹亚旭，邵鹏，景中炤.主变中性点运行方式分析[J].电力系统保护与控制，2010（05）.

[5]张鹏，张宏，刘蔚麟.主主变中性点间隙零序保护动作分析[J].内蒙古电力技术，2010（03）.

作者单位

池州供电公司 安徽省池州市 247000