变压器中性点保护间隙形式思考
为避免在 110kV 及 220kV 有效接地系统中偶然形成局部不接地系统。低压侧有电源的 110kV 及 220kV 变压器不接地的中性点要装设间隙。因接地故障形成局部不接地系统时该间隙动作；系统以有效接地方式运行发生单相接地故障时间隙不动作。当变压器中性点绝缘的冲击耐受电压偏低时，并产生较高的工频过电压。对可能形成的这种局部系统。还应在间隙旁并联金属氧化物避雷器。

近几年中性点维护间隙和避雷器并联成套设备（有些还带接地隔离开关）制造正在初步形成规模。但实际产品都存在两个常见问题。 各企业对设备制造的理论依据各有不同。

一、放电间隙与避雷器的分工配合不理想。变压器中性点保护间隙形式思考

往往一两次工作就完全变形无法继续使用。 二、间隙放电后烧损严重。

依据多年制造维护经验。对出现的上述问题进行了如下思考和改进。 并结合具体试验。

变压器中性点发生过电压罕见以下几种情况：

一、系统发生单相接地故障。

出现这种情况时。可以计算出在不接地中性点上的过电压数值。 依据从故障点看的系统零序电抗和正序电抗。

二、形成局部不接地系统且变压器低压侧有电源。

故障保存在局部系统中）变压器中性点电压将可能升高到相电压。 出现局部不接地系统（如系统发生接地故障跳闸。

三、雷电过电压。

导致瞬间冲击形式的过电压。 出现感应雷或侵入雷。

四、其它断线过电压。

断路器意外拒动作等造成的过电压。这类过电压主要为谐振形式。 如导线意外断落。

分析上面的四种主要形式的过电压。其它形式的过电压不能靠避雷器来吸收。 显然雷电过电压需要避雷器来工作吸收。由于避雷器（目前都采用 MOA 存在无法吸收继续能量的问题。

单相接地产生的中性点电压升高。可按下式估算： 其值不高。 变压器中性点保护间隙形式思考

     这个过电压是变压器中性点绝缘能力可以接受的不需要特别的设备进行维护。

而对于前面归纳的**和第四两类过电压。继续时间比较长的无法归纳出**的维护点，才是需要间隙来保护的由于这两类过电压都是幅值变化大。所以一般设计上都依照间隙工频放电电压不大于其保护的变压器中性点工频绝缘水平（工频 1min 耐受值）来设计间隙的工频击穿值。

     *后。以及避雷器的工频耐受能力，还需要分析间隙冲击放电范围。以实现比较好的配合。

通过上面分析的变压器中性点维护间隙和避雷器成套设备的选型原则。这个设计是可靠的平安性能比较好。但是为什么实际使用中却出现烧间隙问题？通过对多年实践的总结，可以大致了解厂家设计此类设备的计算过程。从理论上说。认为是资料和间隙形式的缺陷导致实际使用效果远不如理论。

     前些年没有出现这类成套设备。做成一个棒 - 棒间隙，变电站多采用自己推销配件（隔离开关、避雷器、绝缘支柱）现场用两根金属棒按电力规程要求拉开合适的距离。用来进行变压器中性点维护。这个方法虽然简单，但是还是有一些效果。有时出现间隙不正常放电或者烧损，一般也解释成装置单位不是避雷器厂，对绝缘配合理论理解不深刻，导致间隙和变压器的配合、和避雷器的配合设计有误，也可以说得过去。

     但是现在由专门做过电压维护设备的企业。依然不时出现烧间隙的问题，按严格的绝缘配合计算设计的变压器中性点维护间隙成套设备。这恐怕已经不是绝缘配合理论理解不深刻的问题，要思考更深层次的因素。结合生产实践，认为依然出现这些问题，间隙形式的不合理造成的

     保守的棒 - 棒间隙。所以并不得到多数企业的认可。目前专门做变压器中性点维护间隙成套设备的厂家，由于实际使用中事故率比较高。很多都倾向改变间隙结构为水平球型间隙。因为球型间隙有一个明显的优点，就是放电分散性比较小，可以比较理想的达到与理论计算差不多的实际放电电压控制值。但是间隙烧损严重真的因为实际工作电压与理论计算不一致导致的吗？如果说间隙烧损是由于放电分散性太大，大到低于前面列举的**类过电压（单相接地导致中性点电压升高）时就放电，那采用球型间隙是一个合理的选择。然而事实上大多数时候间隙的烧损并不是放电电压偏低误工作造成，而是放电以后拉弧时间过长电弧继续灼烧一点造成，这个是采用球型间隙也无法解决的问题，灭弧性能球型间隙并不比简单的棒 - 棒间隙好到哪里去。所以我虽然把放电分散性控制下来了但是并不能真的解决掉烧间隙的问题。只有提高间隙的灭弧能力，才可以解决电弧长时间灼烧导致间隙使用寿命很低的问题。

     基于这个考虑。认为采用角型间隙可以有效解决这个问题。相关的运行经验已经很多，考察了各种间隙灭弧能力的运行经验。但为了直观验证击穿后灭弧时间和灭弧后烧损情况，又进行了如下比较试验。

间隙击穿 900m 后自动跳闸。三种短路电流下对比球型间隙和角型间隙各做 5 次试验。 试验为单相电源。

长度 100mm 间隙球直径 100mm 间隙角 45 度。

试验结果如下：

短路电流 500A 1500A 3000A

球间隙 灭弧情况 自动灭弧 3 次。 3 次跳闸 5 次均靠跳闸才干灭弧 2 次跳闸 自动灭弧 2 次。

烧损情况 均轻微烧损。但还可继续使用 铜球均严重烧损，可继续使用 3 只烧损比较大。无法继续使用

角间隙 灭弧情况 全部自动灭弧 全部自动灭弧 全部自动灭弧     变压器中性点保护间隙形式思考

可继续使用。 3 只几乎无损伤 烧损情况 几乎无损伤 几乎无损伤 2 只轻微烧损。

     由于条件限制。还不能作为定量科学分析的依据。但可以从中定性的看出，此项试验的调节广度和次数均不大。角型间隙的灭弧能力远远优于球间隙，而且在短路电流偏高的情况下，优势更为明显。虽然没有进行重合闸的模拟，但是可以推论如果自动灭弧成功，重合闸是胜利率很高的角型间隙发生弧光后可以自动拉长电弧降低短路电流，对灭弧的实际作用很明显。