摘要：本专题围绕国家电网公司建设“资源节约型、环境友好型、新技术、新材料、新工艺、工业化”输变电工程为目标，根据师范110kV变电站建设规模及实施方案，通过对主变中性点全封闭绝缘方案研究及布置方案，阐述主变中性点全封闭绝缘设备在本站中的应用。
110kV中性点设备全封闭绝缘方案与110kV电缆插拔接变压器、10kV绝缘管母、各处软连接使用绝缘接头盒包扎、连接铜排用绝缘热缩套包扎等形成主变区域基本无裸露带电导体的特色。
关键词：中性点全封闭绝缘方案、无裸露带电导
1 概述
师范110kV变电站为全户内变电站，远景建设规模为3台80MVA主变，110kV/10kV电压等级；本期建设规模为2台50MVA主变，110kV/10kV电压等级。主变110kV中心点采用经隔离开关直接接地，并加避雷器保护。
2变压器中性点接地
我国110kV及以上电网一般采用大电流接地方式，即中性点有效接地方式，在实际运行中，为降低单相接地电流，部分变压器采用不接地方式，但也不能很多处设接地，因为一旦接地，系统接地电流过大，所以一个110kV供电网络通常有1-3个接地点（由供电系统调度指挥），其它变压器的中性点接地只在该变压器操作时接地（带有接地刀闸），以防止操作过电压和谐波。这样中性点电位固定为地电位，发生单相接地故障时，非故障相电压较低；暂态过电压水平也较低；故障电流很大，继电保护能迅速动作于跳闸，切除故障，系统设备承受过电压时间较短。因此，大电流接地系统可使整个系统设备绝缘水平降低，从而大幅降低造价。但另一方面，此时故障点的电容电流很大，甚至可能超过三相短路时电流，造成故障点、设备中性点构成的回路中流过的电流很大，引起事故并扩大；故线路上需加装断路器，在继电保护装置的配合下跳闸，及时将故障相切除，消缺后又自动重合闸。
可见变压器中性点接地方式涉及电网的安全可靠性、经济性；同时直接影响系统设备绝缘水平的选择、过电压水平及继电保护方式、通讯干扰等。因此，在变电所的规划设计时选择变压器中性点接地方式中应进行具体分析、全面考虑。
3.变压器中性点保护装置
3.1变压器中性点保护装置工作原理
当中性点隔离开关合闸时，变压器中性点直接接地，此时避雷器和放电间隙不起作用。当中性点隔离开关分闸时，此时对过电压的动作，避雷器和放电间隙存在配合问题。需满足的要求是：避雷器在工频和操作过电压时不应动作，在雷电过电压时才能动作；间隙在雷电过电压时不能动作，在工频和操作过电压时才能动作。
3.2 传统变压器中性点保护装置
传统敞开式变压器中性点保护装置是集放电间隙、电流互感器、隔离开关、避雷器、端子箱及安装支架等电气设备于一体的成套装置。但因其暴露在自然环境中，工作可靠性不高，且放电间隙易受外部环境如湿度、海拔高度等因素的影响，故在同一电压等级下，放电间陈的电极距离是有差异的需要进行调整。再者，因敞开式变压器中性点成套装置暴露在空气中，属于带电设备，运行时需要按照相应电压等级的规程要求保持安全距离，特别是变压器安装在户内时，因其体积较大，且要满足安全距离要求，使得变压器室空间增大，增加了土建投资成本。
4 提出变压器中性点气体绝缘组合电器的概念
目前，110kV全户内变电站主变压器的布置方式多采用散热器与本体水平分体布置，且主变压器各侧接线为裸露导体，为满足各侧电压的带电距离满足规程规范要求，主变压器室占地空间较大，无形中增加了投资成本。
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能否考虑在满足主变压器安装和运检的条件下，既能保证各侧电压的带电距离满足规程规范要求，又能减小变压器室占地空间，在目前现有的技术条件下，是可以实现的，为此，我们提出了变压器中性点采用气体绝缘组合电器的概念。
变压器中性点气体绝缘组合电器，是一种全新的中性点成套保护装置，采用气体绝缘全封闭组合电器的技术，与传统敞开式变压器中性点成套装置相比，具有全封闭结构、不受外部环境的影响、可靠性高、占地面积小、免维护等优点，放电间隙电极距离是固定不变的，不受外部环境因素影响，无须进行调整，实现了免维护和封闭的组合，提高了装置的安全性和可靠性。
中性点气体绝缘组合电器技术方案为：一种变压器中性点气体绝缘组合电器，与主变圧器相连，包括隔离开关、电流互感器、放电间隙和避雷器。隔离开关上设有操作机构，所述电流互感器分为大电流互感器和小电流互感器，放电间隙与小电流互感器串联，大电流互感器通过油气过度套管一端与主变圧器相连，另一端与隔离开关和避雷器相连，大电流互感器、隔离开关、小电流互感器、放电间隙、避雷器之间相连的内部形成气体通道且充有六氟化硫气体，外部均采用金属外壳全封闭式连接，变压器中性点气体绝缘组合电器上还设有充气逆止阀，放电间隙另一通过金属外壳接地，隔离开关通过金属外壳接地，避雷器另一端通过金属外壳接地，所述金属外壳设有接地端子。
5 中性点气体绝缘组合电器
5.1设备结构
变压器中性点气体绝缘组合电器，采用避雷器和放电间隙并联协同保护的技术方案。结合图4-1和图5-1所示，变压器中性点气体绝缘组合电器直接与主变压器相连，其中包括隔离开关、电流互感器、放电间隙和避雷器，隔离开关上设有操作机构，操作机构可根据需要选配手动或自动操作机构，电流互感器分为大电流互感器和小电流互感器，大电流互感器的选用与主变圧器的容量有关，小电流互感器一端连接放电间隙，另一端连接隔离开关，大电流互感器通过油气过渡套管，一端与主变圧器相连，另一端与隔离开关和避雷器相连，大电流互感器、避雷器、隔离开关、小电流互感器、放电间隙之间相连的内部形成气体通道且通过充气逆止阀充有一定密度的六氟化硫气体，外部均采用金属外壳全封闭式连接，放电间隙另一端通过金属外壳接地，避雷器另一端通过金属外壳接地，隔离开关也通过金属外壳接地，金属外壳还设有接地端子。
5.2设备特性
上述方案提供的变压器中性点气体绝缘组合电器，采用气体绝缘全封闭式结构，内部充有固定密度的六氟化硫气体，用于绝缘和灭弧，全封闭式结构隔离了外部环境对保护装置内部的影响，因此放电间隙6的电极之间的距离可固定不变，不必根据外部环境进行调整。同时，所有装置都密封在金属外壳内且金属外壳是接地的，因此该装置外部是可以触模的，与传统敞开式中性点成套装置相比，不但増强了可靠性，实现了免维护，还消除了运行中的不安全因素，更减小了占地面积。
变压器中性点气体绝缘组合电器将安装支架与变压器本体进行联合设计，即中性点气体绝缘组合电器作为变压器整体的一部分，由变压器厂商制造和组装，与变压器一同出厂，省去了变压器中性点成套装置现场组装和调试的工作量。变压器与中性点气体绝缘组合电器之间采用油气过度套管2连接的方式，有效解决了两种绝缘介质过渡的问题。
全封闭金属外壳内所充的六氟化硫气体圧力虽然会受外部环境因素影响有微小变化，但气体密度是固定不变的，为防止出现气体泄漏而导致气体密度发生变化，在隔离开关4上加装带输出节点的气体密度表9，对密封结构内的六氟化硫气体密度实时监测，，当监测结果显示全封闭金属外壳内六氟化硫气体压力下降额定压力的15%～20%时，气体密度表9内的接点动作发出告警信号。
上述方案中的电流互感器优选为电子式电流互感器，可利用其暂态特性优良的性能记录中性点零序电流和放电间隙的放电电流的波形，以便对故障进行分析。
7 结论
本站110kV中性点采用全封闭绝缘方案，六氟化硫绝缘，不但节省了占地，而且提高了装置的安全可靠性，实现了免维护和封闭的组合。110kV中性点设备全封闭绝缘、110kV电缆插拔接变压器、10kV绝缘管母、各处软连接使用绝缘接头盒包扎、连接铜排用绝缘热缩套包扎等形成主变区域基本无裸露带电导体的特色。
论文作者:刘虎,李志勇
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/31
标签：变压器论文; 气体论文; 组合论文; 过电压论文; 避雷器论文; 间隙论文; 电流互感器论文; 《建筑模拟》2018年第10期论文;