國(guó)產(chǎn)110kV 變壓器一般采用分級(jí)絕緣結(jié)構(gòu)，中性點(diǎn)絕緣有35kV，44kV，60kV 電壓等級(jí)，按原國(guó)標(biāo)GB311—83《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》和現(xiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620—1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》規(guī)定：雷電全波和截波耐受電壓分別為180kV，250kV，325kV；短時(shí)工頻耐受電壓(有效值)分別為85kV，95 kV，140kV。電力系統(tǒng)中110kV有效接地系統(tǒng)，為了限制單相接地短路電流、防止通信干擾和滿(mǎn)足繼電保護(hù)整定配置等要求，大部分110kV變壓器分級(jí)絕緣中性點(diǎn)是不直接接地運(yùn)行的。
　　對(duì)于中性點(diǎn)不接地的分級(jí)絕緣變壓器，當(dāng)雷電波從線(xiàn)路侵入變壓站到達(dá)變壓器中性點(diǎn)以及系統(tǒng)單相接地、非全相運(yùn)行，特別是伴隨產(chǎn)生變壓器勵(lì)磁電感與線(xiàn)路對(duì)地電容諧振時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較高的雷電過(guò)電壓或工頻穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓，對(duì)分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成威脅，甚至使絕緣損壞。因此，分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)的過(guò)電壓保護(hù)通常采用FZ#-#40型避雷器或氧化鋅避雷器加并聯(lián)水平棒間隙的保護(hù)方式。但運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，這種保護(hù)方式未能達(dá)到滿(mǎn)意效果，存在許多需商榷之處。本文將結(jié)合實(shí)例對(duì)該配置方式給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)的一些問(wèn)題進(jìn)行綜合分析。

1　運(yùn)行實(shí)例分析

　　1998年6月24日11時(shí)55分，雷擊110kV柴桂線(xiàn)40號(hào)塔附近，通過(guò)中山電力工業(yè)局雷電定位系統(tǒng)觀測(cè)，其雷電流幅值達(dá)負(fù)極性54.3kA，回?fù)羧?，?dǎo)致柴桂線(xiàn)(中山柴油機(jī)發(fā)電二廠側(cè))短線(xiàn)接地距離工段保護(hù)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)跳閘、重合成功。但同時(shí)，因110kV系統(tǒng)瞬時(shí)單相接地及雷電波入侵環(huán)城站 1號(hào)主變壓器中性點(diǎn)，造成水平棒間隙放電擊穿，并導(dǎo)致110kV環(huán)桂線(xiàn)(環(huán)城站側(cè))零序工段保護(hù)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)跳閘(重合閘保護(hù)未投)，使110kV環(huán)城站，板芙站失壓。當(dāng)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行方式如圖1所示。

圖1　事故時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行方式
(QF1和QF4處于分閘狀態(tài))

　　事故后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，110kV五桂山站、環(huán)城站主變壓器中性點(diǎn)(不接地運(yùn)行)水平棒間隙(110mm)放電擊穿，中性點(diǎn)氧化鋅避雷器(Y1W-55/140型)動(dòng)作。很顯然，按當(dāng)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障錄波圖分析，110kV 環(huán)桂線(xiàn)零序工段保護(hù)動(dòng)作，是由于環(huán)城站主變壓器中性點(diǎn)水平棒間隙放電擊穿，使系統(tǒng)零序阻抗參數(shù)發(fā)生改變，根據(jù)繼電保護(hù)專(zhuān)責(zé)按事故方式下核算最大零序電流約12 A，大于其整定值7A，躲不過(guò)零序故障電流而造成110kV環(huán)桂線(xiàn)(環(huán)城站側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘。事故時(shí)，110kV柴桂線(xiàn)五桂山站側(cè)零序保護(hù)未投，否則，類(lèi)似情況同樣出現(xiàn)。
　　 對(duì)于分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)，采用氧化鋅避雷器加并聯(lián)水平棒間隙的配置方式，其兩者的配合原則是：避雷器承擔(dān)雷電過(guò)電壓保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障及開(kāi)關(guān)單相重合閘過(guò)程中水平棒間隙不應(yīng)放電動(dòng)作；只有當(dāng)系統(tǒng)失地，且出現(xiàn)系統(tǒng)非全相運(yùn)行或諧振故障時(shí)，水平棒間隙可靠動(dòng)作，保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣及線(xiàn)端設(shè)備的絕緣，防止避雷器因通流容量不夠發(fā)生爆炸。但通過(guò)多年的運(yùn)行實(shí)踐證明，避雷器與水平棒間隙的配合相當(dāng)困難，其不足之處在于：
　　a)在防雷保護(hù)時(shí)，以Y1W-55/140型氧化鋅避雷器為例，其標(biāo)稱(chēng)放電電流 1 kA下雷電沖擊殘壓為 109 kV，按主變壓器中性點(diǎn)最低35kA級(jí)沖擊絕緣水平考慮，其絕緣保護(hù)裕度因數(shù)達(dá)1.51足夠。但 110 mm 水平棒間隙50%操作沖擊放電電壓(峰值)約110～120kV，事故時(shí)受雷電環(huán)境條件分散系數(shù)的影響，更接近避雷器的沖擊殘壓水平，這就有可能使得避雷器動(dòng)作的同時(shí)，水平棒間隙也放電擊穿，尤其在雷擊輸電線(xiàn)路導(dǎo)致系統(tǒng)瞬時(shí)單相接地時(shí)，造成繼電保護(hù)誤動(dòng)。根據(jù)近三年的運(yùn)行事故統(tǒng)計(jì)，中山電力局類(lèi)似的情況還出現(xiàn)六次之多。
　　b)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地，分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)出現(xiàn)各種暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓，一般情況下，氧化鋅避雷器和水平棒間隙都不應(yīng)動(dòng)作，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明該配合方案并未滿(mǎn)足條件要求。110mm 水平棒間隙工頻放電電壓約58.4kV(有效值)，而從中山電力局幾次事故時(shí)的故障錄波圖分析以及過(guò)電壓理論估算，實(shí)際出現(xiàn)在主變壓器中性點(diǎn)處的工頻過(guò)電壓應(yīng)低于該數(shù)值，但110mm水平棒間隙仍放電擊穿。由于用作間隙的棒直徑大小差異和間隙棒頭未經(jīng)技術(shù)老煉，其工頻放電電壓低于研究所得到的測(cè)量值是完全可能的，那么實(shí)際運(yùn)行中也就導(dǎo)致了棒間隙的動(dòng)作頻繁以及繼電保護(hù)誤動(dòng)的可能性增大。