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摘要：本文结合高海拔某500kV变电站220kV主变中性点成套设备间隙距离的整定计算，研究了海拔高度对中性点成套设备放电间隙的距离的影响，对高海拔地区的变电站中性点成套设备的放电间隙距离选择有一定的指导意义。
0 引言
电力变压器是电网中的重要元件，其安全运行关系到整个电力系统能否连续稳定的工作。其中性点接地方式，按照运行的需要大致可分为两类：中性点有效接地和中性点非有效接地。在我国电力系统中，66kV电压等级以下的系统一般采用中性点非有效接地系统；110kV电压等级以上的系统，一般采用中性点有效接地方式运行。在中性点有效接地方式的系统中，为保持零序网络保持基本不变，以使零序保护范围基本保持不变的目的，运行人员通常采取部分变压器中性点接地，另一部分变压器中性点不接地的运行方式。对于中性点不直接接地的分级绝缘变压器，中性点保护一般采用放电间隙并联氧化锌避雷器。两者互相配合，达到保护变压器目的。随着海拔的升高，空气密度和湿度的变化，空气间隙的放电电压会相应的降低，为高海拔空气间隙的选择带来一定的难度。
1 放电间隙和并联避雷器的作用和分工
避雷器主要针对雷电过电压，放电间隙主要针对有效接地系统中因故障形成局部不接地系统产生的工频过电压，以及非全相运行和铁磁谐振带来的过电压，这种方式既对变压器中性点进行保护，又达到了互为保护的目的。
2 主变中性点放电电压计算
根据GB/T 50064-2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》规定：4.1.4条，设计时应避免110kV及220kV有效接地系统中偶然形成局部不接地系统产生较高的工频过电压，其措施应符合下列要求：
1.“当形成局部不接地系统，且继电保护装置不能在一定时间切除110kV或220kV变压器的低、中压电源时，不接地的变压器中性点应装设间隙。当因接地故障形成局部不接地系统时，该间隙应动作；系统以有效接地系统运行发生单相接地故障时，间隙不应动作”；2.“当形成局部不接地系统，且继电保护装置设有失地保护可在一定时间内切除110kV及220kV变压器的三次、二次绕组的电源时，不接地的中性点可装设无间隙金属氧化物避雷器（MOA），应验算其吸收能量。该避雷器还应符合雷电过电压下保护变压器中性点标准分级绝缘的要求。”为满足以上要求，主变中性点间隙应满足以下4个原则。
原则1：系统以有效接地方式运行发生单相接地故障时，中性点保护间隙不应动作；
原则2：当系统因单相接地故障转变为中性点不接地的局部孤立系统, 致中性点上出现较高电位时, 棒间隙应能可靠动作,以保护变压器中性点及线端设备，此时应以最低相电压，单相接地时稳态电压进行验算。
原则3：主变中性点间隙的工频放电电压应低于主变中性点的1min工频耐受电压，以保护主变中性点的绝缘；
原则4：保护间隙应与中性点避雷器相互配合，保护间隙工频放电电压应低于避雷器额定电压，以保护避雷器。
根据GB/T 50064-2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》规定：3.1.1条，在我国，110kV~750kV系统采用有效接地方式，在各种条件下应使零序与正序电抗之比（X0/X1）应为正值且不大于3，而零序电阻与正序电抗之比（R0/X1）位正值且不大于1。
原则1 ：系统以有效接地方式运行发生单相接地故障时，中性点保护间隙不应动作；
规程以系统发生单相接地故障为条件，主要是因为系统发生单相接地故障时，较其他情况，中性点电压较高。系统以有效接地方式运行发生单相接地故障时，忽略电阻，并假定X2=X1，可求得中性点位移电压为△u。
(2-1)
故放电间隙的稳态电压us.~.v最大值为：
us.~.v=0.6Uph (2-2)
根据式（2-1）和式（2-2），可得220kV中性点放电间隙的稳态电压us.~.v1，110kV中性点放电间隙的稳态电压us.~.v2。
us.~.v1＞0.6 Uph=87kV (2-3)
us.~.v2＞0.6 Uph=44kV (2-4)
故系统以有效接地方式运行发生单相接地故障时，中性点保护间隙不应动作，故220kV中性点放电间隙电压应不小于87kV，110kV中性点放电间隙电压应不小于44kV；
原则2：当系统因单相接地故障转变为中性点不接地的局部孤立系统和系统非全相运行, 致中性点上出现较高电位时, 棒间隙应能可靠动作,以保护变压器中性点及线端设备。此时应以最低相电压，单相接地时稳态电压进行验算。
根据式（2-1）和式（2-2），可得220kV中性点放电间隙的稳态电压us.~.v1，110kV中性点放电间隙的稳态电压us.~.v2。
us.~.v1＜0.95 Uph==121kV (2-5)
us.~.v2＜0.9 Uph==57kV (2-6)
故变电站220kV中性点放电间隙电压应小于121kV，110kV中性点放电间隙电压应小于57kV；
原则3 主变中性点间隙的工频放电电压应低于主变中性点的1min工频耐受电压，以保护主变中性点的绝缘；
根据国家电网物资采购标准，220kV中性点绝缘等级为126kV绝缘水平，110kV中性点绝缘水平为72.5kV。
表1 220kV主变220kV中性点和110kV中性点绝缘水平
a-相对地绝缘；b-纵绝缘；c-相间绝缘；d-棒-板间隙（标准间隙）
3.2 海拔修正计算过程
变电站海拔高度为2920m，考虑一定的裕度，某变电站海拔按3000m高度考虑。
根据式（3-1），（3-2）求得空气间隙的放电电压值：
220kV中性点放电间隙稳态电压us.~.v1和110kV中性点放电间隙稳态电压us.~.v2范围为：
126≤us.~.v1≤174kV (3-3)
结合中性点成套设备供货厂家的放电电压数据，中性点成套设备的放电间隙距离最终取为：
220kV中性点： 309mm≤d≤430mm
110kV中性点： 157mm≤d≤202mm
4.主变中性点间隙距离选择
因为主变中性点间隙可调，建议考虑一定的距离误差，同时，工频放电电压具有较大的分散性，为防止大雨天气，中性点保护间隙误动，中性点间隙宜取上限值。
5.结语
本文结合某500kV变电站220kV主变中性点放电间隙距离的选择，研究了高海拔地区中性点成套设备放电间隙距离选择配合问题，具有一定的指导意义，同时，注意到，工频放电电压具有较大的分散性，建议实际调整放电间隙的距离时，建议用实际海拔高度的放电电压数据进行校验。
同时，鉴于目前的棒间隙是暴露在空气中，冲击放电特性易受环境气候等因素的影响，运行中需不断进行经验总结，在满足绝缘配合的情况下，不断完善对各种参数的调整，为高海拔地区放电间隙距离的选择进行经验总结。
参考文献:
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范（GB/T 50064-2014）中国计划出版社，2014.
[2]国家电网公司物资采购标准交流变压器卷，中国电力出版社，2014年第一版.
论文作者:丁同乐
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/7
标签：间隙论文; 电压论文; 过电压论文; 系统论文; 单相论文; 稳态论文; 变压器论文; 《防护工程》2018年第29期论文;