发电厂压板投退操作研究

发电厂压板投退操作研究

（路立仁龙军）

摘要：从电厂生产中遇到的实际问题出发，根据新能大山口水电厂主接线方式及配备的相关保护，详细介绍了电力系统中性点的运行方式、过电压保护、间隙零序保护的基本原理及其作用，并结合行业内规定，解答了电力系统生产过程中关于110kV及以上变压器中性点接地的一些常见问题。强调了保护压板的投退操作对保护的设备及电网的安全运行具有重要的实际意义。

关键词：压板操作主变中性点间隙零序过电压保护

在运行岗位工作过的人都知道，压板的投退状态是根据当时设备的运行方式决定的，一般情况下是在接到当值调度或主管部门的命令并确认无误后才进行的，之所以如此，是因为压板投退的结果是相关保护的投入与退出，直接关系到设备的安全运行状态。在一次主变大修恢复措施操作过程中，就主变间隙保护投退的依据是该主变中性点接地刀闸的位置还是该主变是否带厂用电引发了一场争论。

1、争议内容

1.1相关电气接线图：如图1所示，该接线方式是110kVⅠ段母线上连接两台主变，每台主变有中性点接地刀闸（图中为111D和112D）且配备了间隙零序保护。110kVⅠ段母线上连接的两台主变（#1B和#2B）其中之一通过相应的低压侧隔离开关带该段厂用电（本图为10.5kVⅠ段及0.4kVⅠ段）。

1001

100111ZK

1061#1GB 10YH1

#1CB 10411ZK-1

1001（F)1001（F)1111D 11011002100211002（F)

1002（F)1

1102

1041110412

#1F(F)#1F #2F #2F(F)

0.4kV IM

10kV IM

110kV IM

112D #1B

#2B 图1、新能大山口水电厂电气主接线图（I 段部分）

1.2争议内容：当时的运行方式是#1B 、#2B 都在运行状态，1号主变中性点接地刀闸111D 在合闸位置，2号主变中性点接地刀闸112D 在分闸位置，2号主变经低压侧隔离开关10021带Ⅰ段厂用电（包括0.4kV 和10kV ）。争议的焦点是：投入2号主变“间隙保护出口”压板的原因是因为112D 在分闸位置还是因为2号主变带了厂用电。巧合的是在当时的运行情况下两种依据的结果都是投入2号主变“间隙保护出口”压板。但如果将运行方式稍稍改变一下（#1B 经10011带Ⅰ段厂用电），两种依据的结果是截然不同的。为了将问题搞清楚，

我们先从间隙零序保护的原理以及一些相关的知识入手。

2、相关知识：

2.1电力系统中性点的运行方式

电力系统中性点接地方式有两大类:一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地，称为大电流接地系统；另一类是中性点不接地、经过消弧线圈或高阻抗接地，称为小电流接地系统。其中采用最广泛的是中性点不接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。目前我国电力系统中性点的运行方式，对于110kV及以上的系统，主要考虑降低设备绝缘水平，简化继电保护装置，一般均采用中性点直接接地的方式。在这种系统中，中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零。当发生一相接地时，这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，此时短路电流的数值最大，因而立即使继电保护动作，将故障部分切除且保护装置简单，工作可靠。

2.2过电压及其产生的原因、种类、性质和危害

电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高（超过额定值的10%）称为过电压，属于电力系统中的一种电磁扰动现象。电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。研究各种过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，过电压分为：①大气过电压；是由直击雷引起，特点是持续时间短暂，冲击性强，与雷击活动强度有直接关系，与设备电压等级无关。因此220kV及以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。②工频过电压；是由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起，特点是持续时间长，过电压倍数不高，一般对设备绝缘危险性不大，但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。

③操作过电压；是由电网内开关操作引起，特点是具有随机性，最不

利情况是过电压倍数较高。因此300kV及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。④谐振过电压:由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起，特点是过电压倍数高、持续时间长。

2.3间隙零序保护

该保护适用于中性点装设放电间隙的分级绝缘变压器，因为对于较高电压等级的设备由于绝缘投资的问题所以都采用分级绝缘，在靠近中性点的地方绝缘等级比较低，又由于中性点接地点的选择问题，一个系统不需要太多的中性点接地，所以有的变压器的中性点接地刀闸没有合上。在这时候如果由于变压器本身发生过电压的话就会由间隙保护实现对变压器的保护。原理就是电压击穿，即在一定的电压下间隙就会击穿，把电压引向大地。该保护由零序电压元件和零序电流元件构成，零序电压取自母线TV二次开口三角侧，零序电流取自放电间隙处电流互感器。由于间隙在击穿的过程中，零序电压和零序电流可能交替出现。故当间隙电压元件或间隙电流元件动作后，保持一定时间，经过延时保护动作。

3、行业内规定：

国网公司十八项反事故措施要求如何防止接地网和变压器中性点过电压事故中明确指出：“为防止接地网和过电压事故，应认真贯彻《交流电气装置的接地》（DL/T 621-1997）、《接地装置工频特性参数的测量导则》（DL/T 475-1992）、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620-1997）及其它有关规定，并提出防止变压器中性点过电压事故的重点要求：

3.1 切合110kV及以上有效接地系统中性点不接地的空载变压器时，应先将该变压器中性点临时接地。

3.2 为防止在有效接地系统中出现孤立不接地系统并产生较高工频过电压的异常运行工况，110～220kV不接地变压器的中性点过

电压保护应采用棒间隙保护方式。对于110kV变压器，当中性点绝缘的冲击耐受电压达到185kV时，还应在间隙旁并联金属氧化物避雷器，间隙距离及避雷器参数配合应进行校核。间隙动作后，应检查间隙的烧损情况并校核间隙距离。”

4、问题探讨与解答

在掌握了以上的相关知识后，我们对上述情况引发的争论以及平时工作过程中遇到的一些疑问进行简单的探讨与解答。

4.1为什么110kV及以上变压器在停电及送电前必须将中性点接地？

我国的110kV电网一般采用中性点直接接地系统。在运行中，为了满足继电保护装置灵敏度配合的要求，有些变压器的中性点不接地运行。但因为断路器的非同期操作引起的过电压会危及这些变压器的绝缘，所以要求在投切110kV及以上空载变压器时，将变压器的中性点接地刀闸合上，操作完毕后，立即恢复。

4.2一段母线上并列运行的两台主变为什么中性点接地只投一个？

为了保持大电流接地系统的零序网络中的零序阻抗不变，继保及设备都是按一个站端一个中性点接地进行设计计算的。厂站中的变压器中性点接地的数目和位置的变化会直接影响到系统中零序网络的构成即零序阻抗的大小，零序阻抗的变化又影响故障时零序电流的分布情况。考虑到零序保护的灵敏性和变压器中性点绝缘，系统过电压，保护整定配合等因素，零序阻抗应基本不变，所以要求接地情况保持不变。因此，如果厂站有两台以上的变压器一般只一台接地，其它接地点作为备用。发电厂同一母线上两台主变并列运行时,一台中性点接地一台经间隙接地。

4.3间隙零序保护的投退依据是中性点接地情况。

同一母线上两台并列运行的主变压器当发生单相接地或有接地电流时，中性点直接接地的变压器会将电流直接导入接地网，该设备不会承受过电压。而对于中性点未直接接地的变压器，在承受对地电压为相电压的同时，还要承受暂态过电压，当电压达到一定值时，棒间隙被击穿，间隙零序保护动作，形成接地电流导向大地，从而消除过电压保证设备不被损坏。由此可见，是否投入间隙零序保护的唯一依据就是中性点接地刀闸的位置，对于带厂用电的主变只需将“联跳厂用变”的压板投入即可。

5、结语：

工作中，表面看似简单的一项操作其背后蕴含着一系列专业科学知识，这种技术密集性的职业本身要求我们在平常的工作中做到知其然还要知其所以然。从我们自身来讲，只有在平时的工作实践中不断学习、加强积累、善于总结，才能有效的保证每一项、每一次操作的正确性与可靠性，才能从源头上实现我们一直以来强调最多的四个字“安全生产”。

[参考文献]：

1、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620-1997）

2、孙万忠.高压变压器中性点接地方式［J］.四川电力技术，1998.

3、曾国富.分级绝缘变压器中性点的过电压保护及运行经验.高电压技术，1985

4、李昌国.变压器中性点零序保护的选择性问题［J］.四川电力技术，1997.

通讯地址：新疆库尔勒市天山东路12号新能大山口水电厂

作者简介：路立仁，男，29岁，电气助理工程师。

龙军，男，40岁，电气助理工程师。

邮政编码：841000

联系电话：0996－2126316 133********