甏 ５ｋＶ侧中性点加装避雷器的探讨 探讨州 … ， １ 安徽宿州电业局（宿州市Ｚ３４０００） 张瑞王友富 摘要在对ｌｌＯｋＶ三线圈变压器３５ｋＶ侧中性．点绝缘防护与３５ｋＶ起线圈变压器中性 绝缘防护对比分析的基础上，提出在ｌ１０ｋＶ三线圈变压器３５ｋＶ侧中性．点加装避雷器的建 议。 关键词 中性点绝缘防护侵入波暂态过程 金属氧化锌避雷器（ＭＯＡ） 残压 基 本雷电冲击绝缘水平（Ｂ１Ｌ） 长期以来，ｌｌｏｋＶ三线圈终端变压器运 处袭来的，经过导线韵冲击电晕衰减作用和 行时３５ｋＶ侧中性点不接地或经消弧线圈接 进线保护段的限制作用，波睫度很小。 地，１１０ｋｖ侧中改正点普遍安装避雷器和保 （４）变压器３５ｋＶ侧绝缘裕度比较大，能 护间隙以保护其中性点绝缘，而对３５ｋＶ侧 耐受一定幅值的过电压。 中性点绝缘保护则不够重视，认为是不必要 （５）３５ｋｖ避雷器 ｌ线到变压器闻的距 的。其实３５ｋＶ侧中性点是大容量变压器的 离实际值比允许值要小一些。 “后院 ．应当同ｌｌＯｋＶ侧中性点一样重视。 （６）三相同时进波的概率较小，统计表 为此，笔者提出在ｌｌ０ｋＶ三线圈变压器 明：沿３５ｋＶ线路，三相同时侵入波的几率为 ３５ｋＶ侧中性点加装避雷器以进行中性点绝 ｌ０ ，平均每条线路１５年才有一次（不包括 缘防护的建议。 变电所直击雷和感应雷 多年来的运行经验表明：（１）在７８５个台 １ ３５ｋＶ中性点绝缘防护的基本情况 年的３５ｋＶ侧中性点无保护的变压器中有 三次雷害造成中性点绝缘破坏的故障，即每 过去，基于以下见解，变压器（包括 百台一年只有３／７８５×１００＝０．３８次故障。这 ３５ｋＶ双线圈变压器及１１０Ｉ【Ｖ三线圈变压 个数据对于３５ｋＶ双线圈变压器来说是可以 接受的。因此，《电力设备过电压保护设计技 器）３５ｋｖ侧中性点一般不设避雷器保护。 术规程》中规定：（２）３５ｋＶ变压器一般不需 （１）经过变电所进线段的保护作用，单圊 要在中性点装设避雷器。 线侵入变电所流过避雷器的雷电流只有１．４ １】０ｋｖ三线圈变压器３５ｋＶ侧一般也是 ２．０ｋＡ，避雷器上残压分别为１０４ｋＶ和 参照上述《规程）规定而对中性点不加避雷器 １８８ｋｖ，比标称电流５ｋＡ下残压值减少了 保护。但长期运行实践表明；对于１１０ｋＶ三 ２０ 左右。 线圈变压器来讲，０．３８次／百台·年的故障 （２）实际上变电所３５Ｉ【ｖ进（出）线路一 率是不能接受的。这与３５ｋＶ双线圈变压器 般并非１条，其它线路的分流作用使雷电流 的要求是不同的，因为两种变压器的重要性、 进一步减少 耗资成本不同。３５ｋｖ双线圈变压器多用于 （３）大多数侵入波是从３５ｋＶ线路较远 配电网、农电网的供电，供电可靠性要求较 安 救 电 力 Ｈ 昌； 』 ～０张 觏 ∞ 维普资讯 http://www.cqvip.com
５４ 低，同时其成本及维修等费用也较低，购置一 台３５ｋＶ２０ＭＶＡ双线圈变压器需４Ｏ万元左 右，而ｌｌｏｋＶ三线圈终螭变压器则负担着向 城镇电阿、３５ｋＶ变电所及中、大型厂矿的供 电，要求有较高的供电可 性，同时其成本、 维修等费用也较大，一般三绕阻１１０ｋＶ，２０ ～３１．５ＭＶＡ主变购置一台需１４Ｏ～２００万 元，因此，有必要对１ｌＯｋＶ三线圈变压器 ３５ｋＶ侧中性点加装避雷器以实施必要的中 性点绝缘防护。 ２中性点加装避雷器的客观要求 ｌ１ｏｋｖ三线圈变压器３５ｋＶ侧中性点装 设避雷器是由其理论和实际的必要性等多方 面要求所决定的。 ２．１理论上的必要性 当三相侵入波同时侵入中性点绝缘的变 压器星形绕组首端时，三相渡同时到达中性 点，此时相当于中性点处开路。 幅值为Ｕ的侵入渡侵入绕组时，绕 组中起始电位分布为；（３） Ｕ＝Ｕ。Ｓｈａ （１－－ｘ） （１） 其中 一√ｃ膳，Ｃ、Ｋ分别为绕组对地 总电容、纵向总电容，ａ为侵入波陡度， 为绕 组长度，ｚ为与绕组首端的距离。 在绕组中的电磁振荡结束后，绕组中稳 态电位分布为 Ｕ＝Ｕｏ （２） 由于变压器绕组的起始电位分布与其稳 态电位分布有很大不同，从起始分布起到稳 态分布有一个过渡过程，由于绕组电感和电 容之间的能量转换，使过渡过程为振荡性质。 由参考文献Ｅ１］可知，振荡过程中末端开 路绕组各点电位表达式为： ． “ Ｄ１ｆ 毒 寻 Ｗ一 １ｆ 《安徽电力｝１９９９年第３期 （３Ｊ 其中 ２Ｋ一１ 一—— 一 √ 。＋ 。［ ］ｚ Ｌ 、 、 分别为绕组单位长度的电感、 对地电容、纵向电容。 由前述变压器绕组波过程可知；从绝缘 的变压器中性点的防护出发，应着重研究雷 击线路或变电所内附近的地面上，在三相导 线上同时出现的感应过电压。设Ｕｏ为侵入变 压器绕组首端的电压渡，ｕ ～为中性点对地 电位的擐大值，则有［４］。 １．侵入波形是非周期性波抑或非周期性 波与高频衰减振荡波的叠加，则ｕ… 只受 侵入波中非周期性部分幅值的影响。 ２．侵入波波前值的大小对ｕ ～影响较 小，对所研究的变压器而言，波前由０．１ ｓ增 大至７ ｓ…Ｕ 仅降低４ 。 ３．侵入波侵入变压器及绕组时，中性点 的对地最高电值可用下述经验公式估计： Ｕ… 一０．６ｈｉ－１－－ｅｘｐ（ ，Ｌ ｚ）］ｕ。 （４） 式中 一同时侵入绕组的相数 丁 一变压器中性点处电压的振荡周 期 了１一侵入渡电压非周期性分量的波长 由（４）式可匕上看出，三相同时侵入波时， 中性点对地电压更高，以变压器３５ｋＶ侧为 倒，取绕组首端的侵入渡电压幅值为变压器 ３５ｋＶ引线避雷器（以Ｙ５２Ｚ－－４２／１３４为例） 的残压，则有Ｕｏ一１３４ｋＶ，Ｈ＝３，Ｔ一２５０￣ｓ， Ｔ 一７０Ｆｓ。由经验公式得Ｕ１． 一２４１．２ｋＶ。 此电压要比３５ｋＶ侧中性点雷电冲击耐压水 平（ＢＩＬ）１８５ｋＶ大得多。因此３５ｋＶ倒中性点 绝缘应加装避雷器予以保护 ２．２运行实践的要求 在长期运行实践中我们发现：对ｌｌｏｋＶ 维普资讯 http://www.cqvip.com
安徽电力｝１９９９年第３期 三线圈变压器３５ｋＶ侧中性点绝缘，由于实 际运行过程中的种种因素的影响致使变压器 运行条件恶化。如下所述； （１）尽管我国大部分地区平均年雷暴日 为２０～４０．但雷雨天气雷电活动却频繁强 烈，地面落雷密度大。绕击雷电波和感应雷电 波沿３５ｋＶ进（出）线侵入变电所的几率较 大。 （２）尽管有进线保护段的限制作用，变电 所内的设备都位于避雷针和避雷器的保护范 围内，但每年都有直击雷或感应雷作用于变 电所内设备上。由于此种雷电波幅值高．陡度 大，常造成设备绝缘破坏。 （３）１１０ｋＶ终端变电所３５ｋＶ侧出线并 不多，且３５ｋＶ Ｉ、Ｉ段母线并列运行的机会 并不多，在雷雨季度．３５ｋＶ线路因周围树木 等因素影响，又经常有眺闸现象．很有可能出 现单条出线的情况。 （４）一次雷击放电常包含多次重复放电， 根据世界各地约６０００个实测记录统计［３］， ５５ 的落雷包含两次以上的冲击放电。若第 次放电造成３５ｋＶ引线避雷器失去保护作 用或由于避雷器密封不严，进水受潮等原因 造成３５ｋＶ引线避雷器失去保护作用．如此 时三相来波时，中性点的电压将是很高的。 实践证明，在下列几种情况下．３５ｋＶ侧 中性点必须装避雷器： （１）变压器３５ｋＶ侧中性点绝缘不是接 线电压设计或绝缘裕度不够，其中性点必须 装设避雷器。 （２）对于３５ｋｖ侧出线较少（如新投运的 １１０ｋＶ变电所），有可能出现单出线单台变 压器运行．即使中性点绝缘按线电压设计，也 必须在中性点加装避雷器。 （３）在３５ｋｖ侧中性点装有消弧线圈的 变压器．有单路出线运行的可能，其中性点必 须装设避雷器，且雷雨季节也不允许退出运 行．以限制消弧线圈接地系统的操作过电压。 ２．３技术经济上的可行性 侵入波三相同时侵入变压器３５ｋＶ侧 时，由于３５ｋＶ侧绕组为星形接线，三相波同 时到达不接地的中性点后将发生全反射。中 性点上的电位理论上会超过绕组首蛸电压的 ２倍，实测结果达到１．５～１．８倍。因此，虽然 ３５ｋＶ侧为全绝缘（即中性点的绝缘水平与 端相线是一样的），也会对中性点的绝缘构成 威胁。 中性点装设避雷器后，当三相绕组首端 同时进波时，波在绕组中的振荡过程中，中性 点将产生较高的电压．当此电压超过避雷器 的起始动作电压后，避雷器动作，大电流经避 雷器泄入大地，此时中性点经避雷器接地，中 性点绝缘所承受的电压为避雷器的残压ｕ 。 变压器３５ｋＶ侧中性点避雷器标称放电电流 下残压最大值应小于中性点基本雷电冲击水 平（ＢＩＬ），并留有一定的绝缘裕度．使中性点 绝缘得到较安全可靠的保护。中性点避雷器 除保护中性点绝缘外，还可以作为３５ｋＶ绕 组的后备保护，它可以在３５ｋＶ引线避雷器 受潮、劣化、二次雷击等原因失去保护作用 时，削弱绕组中的振荡过程，降低绕组上各点 的对地电位。 为保证中性点避雷器不发生损坏或热崩 溃，必须使避雷器的工频耐受曲线（指避雷器 可耐受而不发生损坏或热崩溃的工频过电压 倍数与允许的持续时间关系的曲线）超过中 性点的暂时过电压方可保证避雷器的安全可 靠运行，在中性点绝缘或经消弧线圈接地的 系统中．当发生单相接地故障时，并不要求立 即开断．避雷器持续时间的上限定为２４ｈ。国 标ＧＢ１１０３２—８９“交流无间隙氧化物避雷 器”中规定：制造厂应向用户提供按规定的试 验程序求出的避雷器工频耐受曲线。用户根 据系统的特点，选择适当额定电压的避雷器， 从而保证设备和避雷器的安全。 按上述要求选择变压器３５ｋＶ侧中性点 维普资讯 http://www.cqvip.com
避雷器，就可以可靠地保护中性点绝缘，从而 提高了变压器运行和电网供电的可靠性。 ｌ１０ｋＶ三线圈变压器如果三相同时进 波产生过电压致使３５ｋｖ侧－中性点绝缘遭到 破坏，将导致整台变压器退出运行，进行维 修。如破坏严重（如中性点附近线圈匝问短 路、松动变形等），还必须将变压器返厂修理。 其维修费用加上拆装、运输等费用约６Ｏ万 元，这还不包括少送电所带来的直接和间接 损失。若ｌ１０ｋｖ变电所仅有一白变压器，其 返厂维修期间，所带来的售电量损失将是极 为可观的。以变电所负荷为３００００ｋＶＡ，因返 厂维修致使停电２Ｏ天（实际时间要大于２０ 天），每ｋｗｈ电按０．４０元计算，售电量损失 为５７６万元，而购置一白用于保护变压器 ３５ｋＶ侧中性点的避雷器仅需０．６万元。它 可以保护各种过电压对３５ｋＶ翻中性点绝缘 的破坏，保证了供电可靠性和供电企业的经 济效益。 ３中性点避雷器的选择 装设在１１０ｋＶ三线圈变压器３５ｋＶ侧 中性点的避雷器选择方法如下。 （１）避雷器种类的选择 金属氧化物避雷器（ＭＯＡ），由于其阀片 具有更好的非线性，在给定波形、幅值的冲击 电流流过的压降（ＨＰ避雷器的残压较低，阀片 通流能量大．耐受多次雷击和操作波能力强， 因此选择中性点避雷嚣应首先考虑金属氧化 物避雷器。 （２）中性点ＭＯＡ参数选择 选择中性点ＭＯＡ额定电压Ｕｒａｔ的原 则为：在变压器中性点基本雷电冲击绝缘水 平的基础上．取合适的绝缘配合系数（一般取 １．４），决定ＭＯＡ所允许的雷电冲击残压的 上限值，在此基础上，选用尽可能高的ＭＯＡ Ｕｒａｔ，以增加ＭＯＡ的运行可靠性和吸收 安徽电力）１９９９年第３期 高幅值过电压能力。 １１０ｋＶ变压器３５ｋＶ侧中性点基本雷电 冲击绝缘水平ＢＩＬ＝１８５ｋＶ，绝缘配合要求 变压器３５ｋＶ侧绝缘水平与ＭＯＡ残压相配 合，按ＭＯＡ使用导则要求，其配合系数Ｋ≥ １．４，即： ＭＯＡ残压 ≥¨／，ｈ 也就是说，当Ｋ≥１．４时，变压器３５ｋＶ 侧中性点能被ＭＯＡ可靠保护，再增大 效 果不大，这个１．４倍的系数，包括了ＭＯＡ装 设地点与变压器３５ｋＶ侧中性点问的距离系 数，ＭＯＡ可能的残压变化率等。 图１为变压器３５ｋＶ侧中性点绝缘配合 示意图。 幽１ ３５ｋＶ偶中性点绝缘配台 取绝缘配合系数Ｋ＝Ｉ．４，则ＭＯＡ可能 允许的残压上限值为： ｕ… ： 一—１ ８５ｋ Ｖ一一１３２．１４ｋＶ 根据此残压最大允许值，同时考虑到中 性点ＭＯＡ动作次数并不频繁，可适当加大 配合系数，以降低Ｕ （对位于ｌｍＡ直流电 流下，在ＭＯＡ试品上潮得的直流电压值）， 再选用Ｕｒａｔ相对较高的ＭＯＡ。 表ｌ所列为用于保护变压器中性点的 ＭＯＡ技术参数，生产厂家为河南南阳金属 氧化物避雷器厂。 维普资讯 http://www.cqvip.com
蜮 ＿７ ≠一 ／ｆ６ 《安徽电力￣１９９９年第３期＼ ５７ 浅谈开放城乡一户一表中计量器具的选择 … ］一６ｅ １引言 合肥供电局（台肥市２３。。。１） 杜蓓蓓 １Ｈ ｑ ３ ，ｑ． ．Ｆ 电能表是社会上使用量最大、使用面最 ｌ 当前全国城乡正在进行大规攘的城市电 网和农村电网改造工程，这是党中央、国务院 广且与每个人都有直接利害关系的一种计量 器具，随着城乡居民一户一表的推行．全国有 １２亿人口，按每户４个计算，就应有约３亿 只表（不包括非居民生活用表）。 ２．１．２轮校正工作量太太 高瞻远嘱，为国民经济长期可持续发展、改善 城乡居民用电条件所做出的重大战略决策， 也是我国电力行业千载难逢的发展机遇。 国务院和国家电力公司十分关心城乡居 民的一户一表问题，以使城乡居民的用电条 现在运行的电能表按技术规程要求换校 周期分别为５年或ｌｏ年（单宝石裹５年，双 宝石表１０年）。每年换校表的工作母全国将 达３０００万只～６０００万只，如此大的工柞量 对于电力企业来说，无论是人力消耗还是财 力的投入都是不堪重负的 ２．１．３表计质量差寿辛＝短 件能礴足今后３０￣５０年达到中等电气化水 平的需要。本文仅就城网农网改造中实施一 户一表涉及到的量大面广的电能计量器具选 择问题谈几点个人意见。 ２提倡使用长寿命表 ２．１我国现用电能裹的现状 ２．１．１量大面广 原来的ＤＤ１４、ＤＤ２８型表设计寿命就只 有５年，后来推出的ＤＤ８６系列表设计寿命 也只有ｌ０年 即便如此，从国家电力公司提 供的有关坑计资料显示，运行年限在３７＂４年 的电能表其误差已不合格的就有３Ｏ ～ 衰１ ＭＯＡ技术●ｔ 型号 Ｙ１Ｗ一３３ Ｙ１Ｗ一４２ ￡，ｒａｔ（ｋＶ） ９３ ４２ 直疽参考电压（≥ｋＶ） ５０ ６０ 雷电殪压峰值（≤ｋｖ） ８５ １０Ｚ ． Ｙ１Ｗ一５５ Ｙ１’Ｗ一６０ ５５ ６０ ｌ８ ８６ ， １９１ ｌ＆４ 由上述数据看出：选择型号为Ｙｌｗ一 ４２ＭＯＡ可满足各方面要求，保护变压器 ３５ｋＶ侧中性点绝缘。 华大学出版社 ［４］＜金属氧化物避雷器’王秉钧 水利电力 出版社 参考文献： Ｅｌｉ（电力系统过电压）解广谰版社 ［５］＜交流无ｆ可嚏念属氧化物避雷器ＧＢｌｔ０３２￣ 水利电力出 继水利 清 ８９，中国标准出版社 Ｅ６Ｊ￣电力工程电气设计手册，西北电九设计豌 水利电力出版社 ［２］‘电气装置的过电压保护）刘电力出版社 ［３］《电力系统过电压与绝缘配台｝张纬银（收稿日期 １９９９－－０３－－０２）
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