近年來，隨著電網(wǎng)容量的增大，系統(tǒng)短路電流大幅增加，110kV和220kV變壓器中性點(diǎn)絕緣擊穿故障屢有發(fā)生，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，找出中性點(diǎn)絕緣擊穿的原因、提出相應(yīng)的保護(hù)措施是急需解決的問題。我國110kV和220kV系統(tǒng)由于受繼電保護(hù)、系統(tǒng)穩(wěn)定和限制單相短路電流等方面的要求，采取部分中性點(diǎn)接地方式，該接地方式可能會造成非接地變壓器‘失地“3-4.單相短路故障在所有故障中占65%-70%.隨著電壓的升高和架空輸電線間距離的增大，單相短路故障所占比率更大。因此，分析單相短路故障對中性點(diǎn)絕緣的影響，有利于找出絕緣擊穿的真正原因及采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

　　我國110kV和220kV變壓器通常采用分級絕緣結(jié)構(gòu)，因此中性點(diǎn)絕緣比較薄弱。以前通常對不接地變壓器進(jìn)行零序互跳保護(hù)，但該保護(hù)存在較多弊端，已逐漸被棄用。現(xiàn)在通常采用單獨(dú)保護(hù)間隙、避雷器以及保護(hù)間隙與避雷器并聯(lián)的方式對不接地變可以限制短路電流，達(dá)到保護(hù)中性點(diǎn)絕緣的目的。我國中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地的方式通常應(yīng)用于500kV及以上電壓等級的升壓變壓器。近年來也有研究將該接地方式應(yīng)用在110kV和220kV變壓器中。

　　2單相短路對變壓器中性點(diǎn)絕緣的影響2.1 110kV和220kV變壓器中性點(diǎn)的絕緣水平我國60kV及以下等級變壓器采用全絕緣（即中性點(diǎn)處的絕緣水平和相線端絕緣水平相等），110kV及以上等級變壓器采用分級絕緣（即中性點(diǎn)處的絕緣水平低于相線端絕緣水平）。根據(jù)GB311.1- 1997高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合取雷電和綜合耐受工頻裕度系數(shù)為0.85.110kV和220kV變壓器中性點(diǎn)絕緣等級及在雷電和短時(shí)工頻下的耐壓水平如表1所示。

　　2.2單相接地過電壓對變壓器中性點(diǎn)絕緣的影響2.2.1單相接地時(shí)變壓器中性點(diǎn)的過電壓通常，我國110kV和220kV系統(tǒng)由于受繼電保護(hù)、系統(tǒng)穩(wěn)定和限制單相短路電流等方面的要求，采壓器點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)ad變壓器中他點(diǎn)經(jīng)小迦抗。這樣才能使本站對外等效零序阻抗不因變壓器運(yùn)行臺數(shù)而改變。

　　單相接地故障造成三相不對稱運(yùn)行時(shí)，在變壓器中性點(diǎn)上必然會產(chǎn)生過電壓。正常網(wǎng)絡(luò)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)允許其工作2h左右氣在斷路器跳開單相接地故障之前，變壓器中性點(diǎn)產(chǎn)生過電壓的大小與k=X+Xi有關(guān)（其中：為零序阻抗，為正序阻抗）。單相接地故障在中性點(diǎn)的過電壓為：由于電網(wǎng)各處不容易準(zhǔn)確提供，且有效接地系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一般k3，當(dāng)k=3時(shí)過電壓比較嚴(yán)重，有但是，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，直接接地變壓器因零序電流達(dá)到零序過流保護(hù)整定值而被切除，這就造成非接地變壓器失地“此時(shí)的中性點(diǎn)過電壓值更高，其值近似為相電壓值，即：220kV系統(tǒng)比較高運(yùn)行線電壓為252kV，則可由式（1）、（2）、（3）計(jì)算出系統(tǒng)的比較高穩(wěn)態(tài)電壓、110kV變壓器中性點(diǎn)電位為73kV、220kV變壓器中性點(diǎn)電位為145kV.由于發(fā)生單相接地故障時(shí)系統(tǒng)線電壓不變，不影響對用戶供電，非接地變壓器可以帶故障運(yùn)行2h，但不允許這種非正常運(yùn)行狀態(tài)長時(shí)間存在，以免引起中性點(diǎn)絕緣擊穿及中性點(diǎn)避雷器爆炸。

　　2.2.2單相接地過電壓的模擬及其對中性點(diǎn)絕緣的影響分析器的系統(tǒng)，變電站有兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行，一臺接地，另一臺不接地。當(dāng)輸電線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，非接地變壓器中性點(diǎn)的過電壓和接地變壓器的零序電流如和所示。

　　當(dāng)T=0.5s時(shí)，單相短路故障發(fā)生，接地變壓器中性點(diǎn)出現(xiàn)零序電流，非接地變壓器中性點(diǎn)電壓不再為零，而是經(jīng)過短暫的暫態(tài)過電壓后，出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)過電壓。由仿真結(jié)果可知，110kV變壓器中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)過電壓幅值約為58kV，方均根值約為41kV；220kV變壓器中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)過電壓幅值約為120kV，方均根值約為84.9kV.由表1可知，此時(shí)在110kV和220kV變壓器中性點(diǎn)出現(xiàn)的過電壓遠(yuǎn)低于絕緣的擊穿電壓，中性點(diǎn)絕緣仍有較高的裕度。

　　當(dāng)T=0.8s時(shí)，繼電保護(hù)動作，斷路器跳閘，接地變壓器被切除，中性點(diǎn)非接地變壓器‘失地“此時(shí)中性點(diǎn)電壓上升為相電壓，非故障相電壓上升為線電壓。由可看出，110kV變壓器中性點(diǎn)失地過電壓幅值約為100kV，方均根值約為70.7kV.中性點(diǎn)絕緣為35kV的110kV變壓器往往直接接地，不受該失地”過電壓的影響。由表1可知，對中性點(diǎn)絕緣為44kV和60kV的110kV變壓器，失地“過電壓大大地削弱了中性點(diǎn)絕緣裕度。

　　如所示，220kV變壓器中性點(diǎn)失地“過電壓幅值約為206kV，方均根值約為145.7kV，220kV變壓器中性點(diǎn)絕緣的耐壓為170kV.因此，在單相接地過電壓的影響下，220kV變壓器中性點(diǎn)絕緣的可表2 110kV和220kV系統(tǒng)比較高穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)電壓和失地電壓系統(tǒng)電壓等級/kV比較高運(yùn)行線電壓/kV比較高穩(wěn)態(tài)電壓/kV比較高暫態(tài)電壓/kV失地電壓/kV 1 199我國變壓器中性點(diǎn)絕1緣保護(hù)方式e！般有：：：單！獨(dú)shingus中性1點(diǎn)經(jīng)小電抗接地靠性也大大降低了。

　　由以上分析可知，在發(fā)生單相接地短路而又出現(xiàn)‘失地“的情況下，變壓器中性點(diǎn)的絕緣裕度被大大削弱了。如果此時(shí)出現(xiàn)其他過電壓，如：雷電過電壓、非全相過電壓和諧振過電壓等，中性點(diǎn)絕緣就很可能被擊穿。

　　3變壓器中性點(diǎn)的絕緣保護(hù)間隙、單獨(dú)避雷器、間隙與避雷器并聯(lián)。另外，改變110kV和220kV變壓器中性點(diǎn)的傳統(tǒng)接地方式，而將變電站所有變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地，也能達(dá)到保護(hù)中性點(diǎn)絕緣的目的。

　　3.1棒型間隙的保護(hù)方式棒型間隙通常采用水平布置，結(jié)構(gòu)比較簡單。但間隙動作后會產(chǎn)生截波，對變壓器中性點(diǎn)絕緣有一定的威脅；另外，間隙在工頻電壓下動作后不能自行滅弧，為了防止長時(shí)間的燃弧，就需要相應(yīng)的保護(hù)裝置來切斷燃弧或裝設(shè)過流保護(hù)等。如果間隙距離選擇不當(dāng)，會出現(xiàn)誤動或不動的情況。一般間隙保護(hù)方式不宜單獨(dú)使用。

　　避雷器的保護(hù)方式以前多采用普通閥型避雷器保護(hù)，由于其滅弧電壓較低，易在電網(wǎng)工頻過電壓、操作過電壓及諧振過電壓時(shí)引起動作，導(dǎo)致避雷器爆炸事故。目前逐步改用金屬氧化物避雷器保護(hù)來對變壓器中性點(diǎn)絕緣進(jìn)行保護(hù)。雖然金屬氧化物避雷器有通流量大、殘壓低等特點(diǎn)，但在長時(shí)間工頻過電壓或諧振過電壓下動作仍有可能發(fā)生爆炸。因此，單獨(dú)避雷器保護(hù)方式也不可取。

　　避雷器并聯(lián)保護(hù)方式變壓器中性點(diǎn)絕緣通常采用金屬氧化物避雷器和棒型間隙并聯(lián)的保護(hù)方式。該保護(hù)方式的理想配合原則是：當(dāng)變壓器中性點(diǎn)出現(xiàn)雷電過電壓時(shí)，避雷器動作；當(dāng)操作過電壓、工頻過電壓及諧振過電壓時(shí)，棒間隙動作。但是，從運(yùn)行情況來看，保護(hù)間隙的距離具有分散性，并存在與避雷器配合失調(diào)的可能性，致使變壓器中性點(diǎn)絕緣及避雷器在運(yùn)行中可能被損壞，還會造成繼電保護(hù)裝置誤動等故障。

　　變玨器變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地，在運(yùn)行中當(dāng)變壓器投、切時(shí)，可保持零序阻抗不變或少變，不會使電網(wǎng)形成局部不接地系統(tǒng)，可有效抑制變壓器中性點(diǎn)的過電壓，降低中性點(diǎn)的絕緣等級，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，簡化了過電壓保護(hù)裝置和運(yùn)行操作程序。

　　雖然中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地有以上優(yōu)點(diǎn)，但在110kV和220kV系統(tǒng)接入小電抗后，怎樣進(jìn)行絕緣配合，以及對已有繼電保護(hù)的整定值會產(chǎn)生怎樣的影響等有待做進(jìn)一步的研究。

　　4結(jié)論地過電壓的理論和模擬分析可知：中性點(diǎn)絕緣為35kV的110kV變壓器常直接接地，‘失地“過電壓對它沒有影響；’失地”過電壓會削弱中性點(diǎn)絕緣為44kV和60kV的110kV以及220kV變壓器中性點(diǎn)絕緣的裕度。如果有其他過電壓共同作用，中性點(diǎn)絕緣很可能會被擊穿。

　　我國通常采用單獨(dú)間隙、單獨(dú)避雷器、間隙與避雷器并聯(lián)的中性點(diǎn)絕緣的保護(hù)方式，具有一定的保護(hù)效果，但這幾種保護(hù)方式都有其弊端；而變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地可以降低中性點(diǎn)的絕緣水平，并能很好的限制中性點(diǎn)過電壓。雖然在110kV和220kV系統(tǒng)接入小電抗后，有些問題需進(jìn)一步研究，但該接地方式突出的優(yōu)點(diǎn)將會在110kV和220kV系統(tǒng)變壓器中得到應(yīng)用。