摘要：电力变压器中性点半绝缘方式，在采用非直接接地的运行方式时，中性点保护采取避雷器和保护间隙并联，间隙保护主要作用于工频过电压和操作过电压，而避雷器则主要动作于雷电过电压。工频过电压时间长而幅值较小，雷电过电压时间短而幅值较大。本文对间隙和避雷器的伏秒特性配合问题进行了分析。
关键词：中性点；避雷器；保护间隙；伏秒特性
1引言
35kV变压器采用中性点不接地或经消弧线圈接地，在结构上是全绝缘的，根据实际运行经验，中性点可以不接保护装置而仍然能够安全运行。10kV~220kV系统属于有效接地系统，部分中性点直接接地，部分变压器的中性点是不直接接地的。为了节省变压器成本，，有效接地系统中的变压器中性点保护一般应采用间隙保护和避雷器保护相并联的保护方式。
2中性点保护间隙与过电压保护
2.1单相接地过电压
在有效接地系统发生单相接地时，计算不接地变压器中性点电位时一般是以X0/X1小于3为界，然而实际上不同地区相差很大，过电压水平不一样，一般推荐按照1.15倍的过电压值和X0/X1=3时取其中的最大值作为最高运行电压Umax，
2.2雷电过电压
变压器中性点采用半绝缘时，雷电入侵波造成变压器中性点电位升高，出现较高的雷电过电压，危及中性点的绝缘。最大雷击过电压主要取决于变压器入口处的避雷器残压和变压器的特性。对变压器绝缘和保护装置的作用，取决于过电压的波形、幅值和持续时间。
2.3放电间隙的保护作用
在间隙回路中串入零序电流互感器，利用间隙的放电特性，在过电压发生时放电以保护中性点绝缘。在系统发生故障后，变压器中性点工频电位升高达到定值，间隙保护动作，切除不接地变压器。
2.4避雷器的保护作用
避雷器额定电压不低于避雷器安装点的暂时过电压。中性点有效接地系统中分级绝缘的变压器，当其中性点未接地时，中性点避雷器的额定电压应不低于变压器的最高相电压。
3保护间隙与避雷器伏秒特性的配合
为了使电气设备得到可靠保护，保护装置的冲击放电电压Ub(i)应该低于被保护设备的冲击耐压值，放电间隙应该有平坦的伏秒特性曲线和尽可能高的灭弧能力。放电间隙的伏秒特性越平坦越好，如果伏秒特性很陡，则可能与绝缘的伏秒特性相交，以致在短放电的时间范围内不能保护设备。同时由于放电的分散性，间隙和被保护设备的伏秒特性实际上处在一个带状的范围内，因此，要求保护设备伏秒特性的上包络线低于被保护设备伏秒特性的下包络线。
3.1保护间隙的放电特性及伏秒特性
保护间隙的伏秒特性如图1所示，在t0前的一段时间内均匀电场的击穿特性较陡峭，也就是说在t<t0（约为几十us）时间内间隙的击穿电压相对较高。
图1 保护间隙的伏秒特性
由图中如图2所示。其中t1为电压上升时间，ts为统计时延，tf为放电发展时间，tb是放电所需时间。tb小于t0，即间隙在短时间内的放电特性是与放电发展时间有关的，要在这极短的时间内放电，需要非常高的电压才能击穿间隙。
图2 t<t0时保护间隙的伏秒特性
3.2避雷器的放电特性
在目前变压器中性点保护中，基本为金属氧化物避雷器MOA，具有很好的非线性伏安特性，达到动作电压，立即吸收过电压的能量，抑制过电压的进一步发展，没有间隙的放电时延，具有良好的冲击响应特性。另外，无续流、动作负载轻、能重复动作实施保护，只吸收过电压的能量，而不吸收续流能量，动作负载轻。
3.3保护间隙与避雷器的伏秒特性配合
放电间隙要求：工频电压下，当X0/X1值小于3时，单相接地时放电间隙不应动作；当形成局部不接地系统时，中性点过电压值更高，接近相电压，单相接地间隙应动作，切除故障。在雷电过电压和系统单相接地瞬态过电压下均不应动作。
对避雷器要求：工频过电压和操作过电压下不应动作，在雷电和系统单相接地瞬态过电压下应动作。避雷器的放电电压和残压、工频放电电压和灭弧电压应符合要求。
放电间隙和避雷器的配合要求，当工频过电压和高频过电压相继出现时，避雷器先动作，然后间隙动作。避雷器的灭弧电压应高于间隙最高工频放电电压，避雷器在间隙的保护下不致灭不了弧而爆炸。避雷器的冲击放电电压要低于间隙最低放电电压，保证在高频瞬态过电压下先由避雷器动作，保护间隙不动作，避免正常系统运行中发生单相接地故障时放电间隙动作，误切除变压器。间隙最高工频放电电压应低于最低相电压，保证能切除形成不接地系统单相接地等不对称故障。当电力系统X0/X1值大于3发生单相接地时，放电间隙应动作。
4结论
合理地应用保护间隙和避雷器的伏秒特性配合曲线，并在实验条件下加以校验，使他们能够在各自的规定条件下放电进而发挥各自的作用是很有现实意义的。
参考文献
[1]关根志.高电压工程基础[M].北京：中国电力出版社，2003.
[2]刘军伟，曾晓毅，黄燕. 变压器中性点保护中避雷器和间隙伏秒特性的配合问题研究.科协论坛. 2009 年第7期（下）.
[3]GB50062－92.电力装置的继电保护和自动装置设计规范[M]．中国计划出版社.
[4]DL／T620－97.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[M]．中国电力出版社.
论文作者:丁月明,苏勋涛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：过电压论文; 间隙论文; 避雷器论文; 特性论文; 电压论文; 变压器论文; 动作论文; 《电力设备》2019年第16期论文;