探讨发电厂中主变压器的中性点保护与运行

摘要：近些年来，发电厂中主变压器的中性点保护与运行问题是行业领域所关注的一个重要问题，而做好主变压器的中性点保护工作是保证发电厂供电系统稳定运行的重要保证，所以做好主变压器的中性点保护工作，意义尤为重大。本文从发电厂中主变压器的中性点的相关概念谈起，然后就发电厂中主变压器的中性点的保护进行说明，最后就发电厂中主变压器的中性点的运行进行系统的剖析。

关键词：中性点；主变压器；保护；运行

中图分类号：TM403 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 15-0000-02

1 发电厂中主变压器的中性点概述

1.1 主变压器中性点的概念

主变压器中性点就是在星形连接的三相电路中，中性点即是将A、B、C三相绕组连在一起的那个公共点，其中中性线就是由中性点引出的导线，在电力系统正常运行的状况下，中性点对地电位为零或接近于零。

1.2 主变压器中性点的结构

主变压器中性点的结构主要包括避雷器、中性点隔离开关、中性点保护间隙、电流互感器以及放电计数器等若干结构，以下就核心结构进行说明。

（1）避雷器作用及原理

避雷器是释放雷电和电力系统操作过电压能量，保护电气设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电气装置。避雷器通常接于带电导线与大地之间，与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压，保护设备绝缘；电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。

（2）放电计数器

它是串联在避雷器下面，用来监测避雷器泄漏电流，记录避雷器动作次数以及报警的一种装置。避雷器的放电计数器主要由非线性电阻、电磁计数器、毫安表、继电器和一些电子元器件组成。在正常的运行电压下，通过避雷器和放电计数器的泄漏电流由放电计数器中的毫安表测得。当避雷器和放电计数器流过雷电过电压或操作过电压时，强大的动作电流将从泄漏电流回路测得，并转移到电磁计数器回路，毫安表受到保护，电磁计数器部分则利用通过的过电压的电流量，来实现记录动作次数和报警。

（3）中性点隔离开关

中性点隔离开关就是起到主变中性点是否接地的作用。相关工作人员可以就地手动或电动对其进行分、合闸，正常情况下采用远方分、合闸方式。

2 发电厂中主变压器的中性点的保护

2.1 中性点的保护原理

一方面，按一般运行要求，在多台变压器并列运行系统中，应采用一台变压器中性点直接接地，其它变压器中性点不接地的运行方式。因为在发生单相接地故障时，故障零序电流通过变压器中性线形成回路，在中性线上装设的零序电流互感器检测到零序电流构成接地保护。如果有多台变压器中性点接地，那么接地点的短路电流就会分流到多台变压器上，造成保护灵敏度降低。为保证零序电流保护的灵敏度，所以不采用多台变压器中性点接地运行方式。

另一方面，零序电流保护、间隙零序保护、避雷器保护，三者的作用都是保护变压器中性点绝缘，防止过电压。它们的关系是：当中性点刀闸接地时，间隙保护与避雷器均不起作用；当中性点刀闸断开时，放电间隙与避雷器有一个互相配合关系，也就是当中性点电压逐渐升高到一定电压值时放电间隙先击穿，把电压引向大地，间隙被击穿时由间隙零序过电流保护动作短延时跳开主变两侧开关，间隙未被击穿时由间隙零序电压保护动作切除变压器。如此时电压降低，则避雷器就无需动作，如电压继续升高，则避雷器就要动作。此处放电间隙的另一个作用就是防止避雷器的频繁动作，以延长避雷器的使用寿命。

2.2 主变压器的中性点的保护实现

（1）避雷器的选择

为防止大气过电压，中性点安装避雷器应满足以下条件：一是变压器中性点冲击耐压应该大于其冲击放电电压；二是电网单相接地而引起的中性点电位升高稳态值应该小于其灭弧电压。大量的工程实践表明，变压器中性点采用专用金属氧化物避雷器，可以做好绝缘配合。

（2）间隙的选择

变压器采用放电间隙保护，放电间隙装于变压器中性点与地线之间，有球形、棒形、角形等多种形式。大量的实践表明，很多发电厂变压器的中性点保护时采用最多的间隙方式以棒-棒形为主。

（3）整定设计

一是间隙零序电流整定，根据间隙放电电流经验数据，因正常情况下放电间隙回路无电流，一般取一次值为100A时动作；二是零序过压保护的动作整定，发生单相接地故障，而且系统有中性点直接接地时，零序过压元件不应动作。

3 发电厂中主变压器的中性点的运行

发电厂中主变压器的中性点的运行方式共三种，中性点不接地运行方式、中性点经消弧线圈接地运行方式、中性点直接接地运行方式，其中，前两种接地系统统称为小接地电流系统，后一种接地系统又称为大接地电流系统。其中，运行方式的不同会影响运行的可靠性、设备的绝缘、通信的干扰、继电保护等，以下将分别给予说明。

3.1 中性点不接地运行方式

这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，它的特点如下：

第一、一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。

第二、中性点不接地运行系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用，可见比其他两种运行方式的优点要多。

（二）中性点经消弧线圈接地运行方式

中性点经消弧线圈接地运行供电系统是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，中性点经消弧线圈接地运行供电系统的特点如下：

第一、系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。

第二、工作零线只用作单相照明负载回路。

第三、专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。

第四、干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以中性点经消弧线圈接地运行方式的供电干线上也可以安装漏电保护器。

第五、中性点经消弧线圈接地运行方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。

3.3 中性点直接接地运行方式

中性点直接接地运行方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称TT系统。第一个符号T表示电力系统中性点直接接地；第二个符号T表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。在TT系统中负载的所有接地均称为保护接地，这种运行方式下供电系统的特点如下：

第一、当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。

第二、当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此TT系统难以推广。

第三、TT系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。

4 结语

做好发电厂中主变压器的中性点保护和运行工作，可以有效防止变压器高压侧单相接地引起过电压、大气过电压以及操作过电压现象所导致的中性点绝缘破坏问题，所以，在主变压器的中性点保护运行中如何能较好地满足绝缘配合、继电保护和运行方式的要求是及其重要的。

参考文献：

[1]张肖平.变压器高压侧中性点间隙保护调试的探讨[J].电力安全技术，2008，10

[2]黄慧成.110kV大电流接地系统中主变中性点接地的选择[J].新疆电力，2009，12

[3]张天来.发电厂110-220kV变压器中性点保护研究[J].民营科技，2010，12