國產(chǎn)110kV 變壓器一般采用分級絕緣結(jié)構(gòu)，中性點絕緣有35kV，44kV，60kV 電壓等級，按原國標GB311—83《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》和現(xiàn)行業(yè)標準DL/T620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》規(guī)定：雷電全波和截波耐受電壓分別為180kV，250kV，325kV；短時工頻耐受電壓(有效值)分別為85kV，95 kV，140kV。電力系統(tǒng)中110kV有效接地系統(tǒng)，為了限制單相接地短路電流、防止通信干擾和滿足繼電保護整定配置等要求，大部分110kV變壓器分級絕緣中性點是不直接接地運行的。
　　對于中性點不接地的分級絕緣變壓器，當雷電波從線路侵入變壓站到達變壓器中性點以及系統(tǒng)單相接地、非全相運行，特別是伴隨產(chǎn)生變壓器勵磁電感與線路對地電容諧振時，會產(chǎn)生較高的雷電過電壓或工頻穩(wěn)態(tài)過電壓，對分級絕緣變壓器中性點構(gòu)成威脅，甚至使絕緣損壞。因此，分級絕緣變壓器中性點的過電壓保護通常采用FZ#-#40型避雷器或氧化鋅避雷器加并聯(lián)水平棒間隙的保護方式。但運行經(jīng)驗表明，這種保護方式未能達到滿意效果，存在許多需商榷之處。本文將結(jié)合實例對該配置方式給系統(tǒng)運行帶來的一些問題進行綜合分析。

1　運行實例分析

　　1998年6月24日11時55分，雷擊110kV柴桂線40號塔附近，通過中山電力工業(yè)局雷電定位系統(tǒng)觀測，其雷電流幅值達負極性54.3kA，回擊三次，導致柴桂線(中山柴油機發(fā)電二廠側(cè))短線接地距離工段保護動作，開關(guān)跳閘、重合成功。但同時，因110kV系統(tǒng)瞬時單相接地及雷電波入侵環(huán)城站 1號主變壓器中性點，造成水平棒間隙放電擊穿，并導致110kV環(huán)桂線(環(huán)城站側(cè))零序工段保護動作，開關(guān)跳閘(重合閘保護未投)，使110kV環(huán)城站，板芙站失壓。當時系統(tǒng)運行方式如圖1所示。

圖1　事故時系統(tǒng)運行方式
(QF1和QF4處于分閘狀態(tài))

　　事故后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，110kV五桂山站、環(huán)城站主變壓器中性點(不接地運行)水平棒間隙(110mm)放電擊穿，中性點氧化鋅避雷器(Y1W-55/140型)動作。很顯然，按當時系統(tǒng)運行方式和故障錄波圖分析，110kV 環(huán)桂線零序工段保護動作，是由于環(huán)城站主變壓器中性點水平棒間隙放電擊穿，使系統(tǒng)零序阻抗參數(shù)發(fā)生改變，根據(jù)繼電保護專責按事故方式下核算最大零序電流約12 A，大于其整定值7A，躲不過零序故障電流而造成110kV環(huán)桂線(環(huán)城站側(cè)開關(guān)跳閘。事故時，110kV柴桂線五桂山站側(cè)零序保護未投，否則，類似情況同樣出現(xiàn)。
　　 對于分級絕緣變壓器中性點過電壓保護，采用氧化鋅避雷器加并聯(lián)水平棒間隙的配置方式，其兩者的配合原則是：避雷器承擔雷電過電壓保護，當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障及開關(guān)單相重合閘過程中水平棒間隙不應放電動作；只有當系統(tǒng)失地，且出現(xiàn)系統(tǒng)非全相運行或諧振故障時，水平棒間隙可靠動作，保護變壓器中性點絕緣及線端設(shè)備的絕緣，防止避雷器因通流容量不夠發(fā)生爆炸。但通過多年的運行實踐證明，避雷器與水平棒間隙的配合相當困難，其不足之處在于：
　　a)在防雷保護時，以Y1W-55/140型氧化鋅避雷器為例，其標稱放電電流 1 kA下雷電沖擊殘壓為 109 kV，按主變壓器中性點最低35kA級沖擊絕緣水平考慮，其絕緣保護裕度因數(shù)達1.51足夠。但 110 mm 水平棒間隙50%操作沖擊放電電壓(峰值)約110～120kV，事故時受雷電環(huán)境條件分散系數(shù)的影響，更接近避雷器的沖擊殘壓水平，這就有可能使得避雷器動作的同時，水平棒間隙也放電擊穿，尤其在雷擊輸電線路導致系統(tǒng)瞬時單相接地時，造成繼電保護誤動。根據(jù)近三年的運行事故統(tǒng)計，中山電力局類似的情況還出現(xiàn)六次之多。
　　b)當系統(tǒng)發(fā)生單相接地，分級絕緣變壓器中性點出現(xiàn)各種暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)過電壓，一般情況下，氧化鋅避雷器和水平棒間隙都不應動作，運行經(jīng)驗表明該配合方案并未滿足條件要求。110mm 水平棒間隙工頻放電電壓約58.4kV(有效值)，而從中山電力局幾次事故時的故障錄波圖分析以及過電壓理論估算，實際出現(xiàn)在主變壓器中性點處的工頻過電壓應低于該數(shù)值，但110mm水平棒間隙仍放電擊穿。由于用作間隙的棒直徑大小差異和間隙棒頭未經(jīng)技術(shù)老煉，其工頻放電電壓低于研究所得到的測量值是完全可能的，那么實際運行中也就導致了棒間隙的動作頻繁以及繼電保護誤動的可能性增大。