110 kV、220kV系统属于有效接地系统，为了限制单相接地短路电流和满足继电保护的要求，一部分变压器的中性点直接接地，另一部分变压器的中性点不接地。当中性点接地的变压器需要检修时，再将中性点不接地的变压器中性点再接地，保证零序综合阻抗不变。当发生单相接地故障、非全相运行故障或遭受雷击时，中性点不接地的变压器中性点会产生很高的过电压，因此，部分变压器中性点要求加装间隙保护。本文对有关中性点间隙保护问题，以问答方式抛砖引玉作些陈述。
1.问题1
是否所有不接地运行的主变中性点都需要加装间隙保护？哪些主变中性点都需要加装间隙保护？
对全绝缘变主变压器不需要加装，对分级绝缘的主变压器视具体情况加装间隙保护。一些单位将所有不接地变压器的中性点都安装了间隙保护，错误地认为加上间隙总会有好处。若二次回路继电保护配置不当，则容易造成间隙保护误动作，主变压器被错误切除。据统计，在 1994 ~ 1997 年雷电期间，珠海地区 110 kV 线路单相接地时，间隙共动作 11 次，误动率 100%，没有装间隙的却是平平安安【1】。
按GB 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》第4.3.8条规定：在110kV、220kV中性点直接接地的电力网中，当低压侧有电源的变压器中性点可能接地运行或不接地运行时，以及对因失去接地中性点引起的变压器中性点电压升高时，对于分级绝缘变压器中性点应装设直接接地和经放电间隙接地的两套零序过电流保护，还应增设零序过电压保护。
1998年，珠海电力工业局拆除了终端变电所低压侧无电源的变压器中性点的保护间隙，保留及补装低压侧有电源的变压器中性点保护间隙，间隙距离为 130 ~ 140 mm【1】。
2. 问题2
当发生单相接地故障时，先跳开中性点不接地的主变压器。当故障还存在时，再跳中性点接地的主变压器，这个跳闸逻辑对吗？
不对。这种方式是将变电所所有变压器的零序电流保护的出口横向联系起来，去启动一个公共出口元件。当系统或变压器内部发生单相接地故障时，中性点接地变压器的零序保护动作，启动公共出口元件先跳开中性点不接地主变压器。当故障还存在时，再跳中性点接地主变压器。这种方式容易造成全变电站一次切除多台甚至所有主变压器。另外，这种将所有变压器零序电流保护的出口横向联系起来，使得保护回路复杂，保护试验时容易造成人为事故。因此，这种方式已不再使用。
3.问题3
间隙保护由哪几部分组成？
主变压器中性点的间隙保护由间隙过电流保护和电压保护组成。按GB 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》4.3.8条规定：对于需要安装间隙保护的分级绝缘变压器，应装设用于中性点直接接地和经放电间隙接地的两套零序过电流保护，还应增设零序过电压保护。
间隙零序过电流保护可由两段组成，其动作电流与相关线路零序过电流保护相配合，满足中性点直接接地运行的要求。每段保护可设两个时限，并以较短时限动作于缩小故障影响范围，或动作于本侧断路器，以较长时限动作于断开变压器各侧断路器，满足变压器中性点直接接地运行的要求。
利用间隙击穿产生的间隙零序电流3I0和发生接地故障时在故障母线TV的开口三角绕组两端产生的零序电压3U0构成“或”逻辑，组成变压器中性点间隙保护。保护原理如图1 ：
图1 间隙保护的原理接线图
4.问题4
间隙零序电压和零序电流保护应如何整定？
间隙零序电流保护与零序电压保护的动作方程为：
3I0≥I0OP （1）
3U0≥U0OP （2）
式中：3I0为流过击穿间隙的电流（二次值）；3U0为开口三角绕组两端产生的零序电压；I0OP为间隙保护动作电流，正常情况下，流过间隙的电流为零，通常整定为100A；U0OP为间隙保护动作电压，通常整定为180V。
保护的逻辑框图如图2：
图2 间隙保护的逻辑框图
间隙保护动作时间的整定：
按GB 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》4.3.8条规定：当变压器所接的电力网失去接地中性点，又发生单相接地故障时，此间隙电流电压保护动作，经0.3s～0.5s动作断开变压器各侧断路器。
某年5月1日，广东某220kV线路因雷击发生C相接地故障单相跳闸，故障中3号主变压器中性点间隙击穿，3号主变压器跳闸。该线路重合成功，但主变压器因间隙保护动作已跳闸。为防止220kV线路单跳重合闸期间，主变220kV侧中性点间隙零序电流、电压保护动作。根据《广东省电力系统反事故2007版》第2.9条规定：在征得设备主管部门同意后，间隙保护动作时间可按躲过重合闸时间整定，如设置为1.2秒。
5 问题5
如何确定间隙的大小？
放电间隙的选择，应根据变压器绝缘等级、中性点能承受的过电压及采用的放电间隙类型计算确定。
装设并联间隙的初衷是防止中性点避雷器在内部过电压下动作时因承受不住过电压而爆炸，损坏主变压器及附近设备。因而，要求间隙的配合特性是：在雷电过电压作用时避雷器动作，间隙不动作；在内部过电压作用时，避雷器不动作，间隙动作。间隙要满足动作值和不动作值两个条件。
（1）间隙在暂态电压下不能动作。即间隙冲击放电电压应小于避雷器动作电压，并且在避雷器动作后的残压作用下间隙也不应动作。
（2）间隙的冲击放电电压值应低于变压器中性点的冲击绝缘水平，保证变压器中性点的冲击绝缘裕度，一般取冲击配合系数应大于1.15。
（3）间隙的工频放电电压值应小于变压器中性点的工频耐受电压值，小于在局部失地系统单相接地或非全相运行时产生的变压器中性点过电压值；大于有效接地系统单相接地故障下的变压器中性点稳态电压值。
根据相关试验资料，列出部分间隙距离的棒间隙放电特性如表1所示。
表1 棒间隙放电电压
棒间距离/mm
工频放电
电压有效值/kV
负极性50%
雷电放电电压幅值/kV
100
49.7
97.1
110
52.0
99.7
120
53.3
107.3
130
56.6
113.9
140
59.0
116.0
采用直径16 mm、水平布置、端部为半球形的棒形间隙，棒型间隙主要采用水平布置，这样在雨、雪等不利天气因素下，不至于因放电间隙距离缩短而造成间隙保护误动作。
6 问题6
变压器零序后备保护中零序过电流与放电间隙过电流保护两者是不是同时工作？
不同时工作。当变压器中性点接地运行时零序过电流保护起作用，间隙保护退出去。当变压器中性点不接地运行时，放电间隙过电流保护起作用，零序过电流保护退出去。
零序电压保护的投退选择借用“间隙保护”的投退控制字实现。该控制字整定“1”时，零序电压保护投入；整定“0”时，零序电压保护退出。
7 问题7
间隙过电流保护和间隙过电压保护必须启动同一个时间继电器吗？
必须启动同一个时间继电器。因为，当出现单相故障时，变压器中心点偏移，当电压达到定值时，间隙电压保护启动，经过一段时间后，可能放电间隙被击穿，间隙过电流保护动作，而间隙过电压保护同时返回，如果间隙过电流和间隙过电压保护采用不同的时间继电器，则间隙保护将重新开始计时，此时间将可能大于一次设备所能承受接地的时间，从而损坏一次设备。
8 问题8
主变接地后备保护中零序过电流与间隙过电流的电流互感器TA是否应共用一组？
不应该供用一组。为提高间隙保护的性能，间隙TA的变比应比较小，而变压器零序保护所用的零序TA变比较大。间隙过电流元件定值很小，如每次发生接地故障都受到大电流冲击，容易损坏，故间隙TA应单独设置。该两种保护TA独立设置后不须人为进行投退操作，自动实现中性点接地时投入零序过电流，退出间隙保护；中性点不接地时投入间隙过电流，退出零序过电流保护的要求，安全可靠。
反之，如果共用一组TA有如下弊端：当中性点直接接地运行时，一旦忘记退出间隙过电流保护，又遇有系统内接地故障，往往会造成间隙过电流误动作将本变压器切除。
参考文献：
【1】张振旗，黄培专 110kV分级绝缘变压器中性点保护间隙的配置【J】广东电力2001年第12期
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