110kV变压器中性点过电压分析与保护研究

摘要

目前，我国110～220kV系统通常采用中性点有效接地方式，但由于需要限制单相接地电流和满足继电保护，系统中部分变压器的中性点是不接地的。当110～220kV系统发生各种故障时，在不接地变压器中性点上会产生过电压，需要采取中性点保护措施。目前，避雷器与棒间隙相并联的方法常用来保护变压器中性点绝缘，但由于棒间隙放电电压分散性较大、同心度差、间隙距离调节不准、长期工作棒间隙受到放电电弧的腐蚀，从而导致棒电极端部易被烧灼变形，这些缺陷使得间隙和避雷器无法按预期正常配合。
　　本文通过PSCAD电力仿真软件，对某110kV供电系统变压器不接地中性点过电压进行了仿真计算，工频和雷电冲击过电压均会对中性点绝缘构成威胁。针对该问题，本文采用了复合羊角间隙与氧化锌避雷器并联的中性点保护方式。复合羊角间隙同心度好，放电分散性较小，并且被工频击穿时，羊角间隙的放电击穿间隙和电弧的燃烧间隙是分开的，放电间隙表面并不受到电弧燃烧而发生烧灼变形等影响，提高了放电稳定性。对不同形状的羊角电极进行试验分析，确定了直径φ为15mm夹角r选为75°的羊角电极适用于110kV系统。
　　复合羊角间隙与氧化锌避雷器并联的中性点保护方式的关键在于间隙距离的确定，本文按照雷电冲击过电压通过避雷器泄放，工频过电压从羊角间隙泄放的原则，采用基于Weibull概率分布的方法对试验结果进行处理，按照概率比较的方法来确定复合羊角间隙的距离。通过实例确定了110 kV变压器中性点保护用复合羊角间隙的距离。根据实验验证结果，证明了在该距离范围下，复合羊角间隙与氧化锌避雷器并联的中性点保护方式是准确、可靠的。本文采用的方法和所得结果可为变压器的不接地中性点保护提供方法依据和数据参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 110kV及以上电压等级变压器中性点的接地方式

1．2．2 变压器不接地中性点的过电压保护方法

1．3 本论文的主要工作

第二章 110kV变压器中性点不同类别过电压分析

2．2 110kV变压器中性点过电压仿真

2．2．1 变电站参数

2．2．2 雷电过电压仿真

2．2．3 单相接地及失地工频过电压仿真

2．2．4 操作过电压仿真

2．2．5 谐振过电压仿真

2．2．6 中性点过电压仿真小结

2．3 本章小结

第三章 复合羊角间隙与避雷器并联的中性点保护方式

3．1 羊角间隙并联避雷器的中性点保护方式

3．2 羊角间隙的结构设计

3．3 不同形状的羊角间隙击穿试验

3．4 本章小结

第四章 基于Weibull概率分布的羊角间隙距离确定方法

4．1 变压器中性点复合羊角间隙间距的确定方法

4．1．1 复合羊角间隙距离的确定原则

4．1．3 复合羊角间隙击穿试验的方法

4．1．4 复合羊角间隙距离的确定方法的优化

4．2 110kV变压器中性点用复合羊角间隙距离确定分析

4．2．1 实验装置和实验接线

4．2．2 实验结果

4．2．3 Weibull概率分布方法的实验数据处理

4．2．4 间隙击穿电压与间隙距离的关系拟合

4．2．5 复合羊角放电间隙的最佳绝缘配合距离确定

4．2．6 试验结果分析

4．3 基于Weibull概率分布棒间隙距离确定方法的可靠性验证

4．4 本章小结

第五章 总结

参考文献

致谢

附录