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1、变压器中性点保护间隙形式的新思考为防止在llOkV及220kV有效接地系统中偶然形成局部 不接地系统，并产生较高的工频过电压。对可能形成的这种 局部系统，低压侧有电源的UOkV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，还应 在间隙旁并联金属氧化物避雷器。近几年中性点保护间隙和避雷器并联成套设备（有些还 带接地隔离开关）的制造正在初步形成规模，各企业对设备 制造的理论依据各有不同，但实际产品都存在两个常见问题。一、放电间隙与避雷器的分工配合不理想。二、间隙
2、放电后烧损严重，往往一两次工作就完全变形 无法继续使用。我们依据多年制造维护经验，并结合具体试验，对出现 的上述问题开展了如下思考和改良。变压器中性点产生过电压常见以下几种情况：一、系统发生单相接地故障。出现这种情况时，依据从故障点看的系统零序电抗和正 序电抗，可以计算出在不接地中性点上的过电压数值。二、形成局部不接地系统且变压器低压侧有电源。出现局部不接地系统（如系统发生接地故障跳闸，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。三、雷电过电压。出现感应雷或侵入雷，导致瞬间冲击形式的过电压。四、其它断线过电压。如导线意外断落，断路器意外拒动作等造成的过电压。 这类过电压主要
3、为谐振形式。分析上面的四种主要形式的过电压，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 无法吸收持续能量的问题，其它形式的过电压不能靠避雷器 来吸收。这个过电压是变压器中性点绝缘能力可以承受的，不需 要特别的设备开展保护。而对于前面归纳的第二和第四两类过电压，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，持续时间 比拟长的，无法归纳出准确的保护点，所以一般设计上都按 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Imin耐受值）来设计间隙的工频击穿值。最后，还需要分析间隙冲击放电范围，以及避雷器的工 频耐受能力，以实现比拟好的配合。通过
4、上面分析的变压器中性点保护间隙和避雷器成套 设备的选型原那么，我们可以大致了解厂家设计此类设备的计 算过程。从理论上说，这个设计是可靠的，平安性能比拟好。但是为什么实际使用中却出现烧间隙问题？我们通过对多 年实践的总结，认为是材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，变电站多采用自己采购 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，做成一个棒-棒间隙，用 来开展变压器中性点保护。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 成安装单位不是避雷器厂，对绝缘配合理论理解不深刻，导 致间
5、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保护设备的企业，按严格的绝 缘配合计算设计的变压器中性点保护间隙成套设备，依然不 时出现烧间隙的问题，这恐怕已经不是绝缘配合理论理解不 深刻的问题，我们要思考更深层次的因素。我们结合生产实 践，认为依然出现这些问题，是间隙形式的不合理造成的。传统的棒-棒间隙，由于实际使用中事故率比拟高，所 以并不得到多数企业的认可。目前专门做变压器中性点保护 间隙成套设备的厂家，很多都倾向改变间隙构造为水平球型 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，可以比拟理想的到达与理论计算差不多的实际放电电 压控制值。
6、但是间隙烧损严重真的是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，大到了在低于前面列举的第一类过电压（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持续灼 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 们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，我们考察了各种间隙灭弧
7、能力的运行经 验，认为采用角型间隙可以有效解决这个问题。由于条件限制，此项试验的调节广度和次数均不大，还 不能作为定量科学分析的依据。但可以从中定性的看出，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。虽然没有开展重合闸的模拟，但是 可以推论如果自动灭弧成功，重合闸是成功率很高的。角型 间隙产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。最后分析一下降低冲击系数（冲击因数）的问题。球型 间隙的另一个卖点是冲击系数低。冲击系数降低是否真的那 么重要呢？我们认为不是的。前文已经列举了中性点过电压产生的几个主要类别，会 出现高幅值的冲击放电的，就是
8、雷击。事实上并联避雷器可 以非常好的限制这类过电压，在有并联避雷器的情况下，不 需要特别考虑放电间隙的冲击系数是不是需要很低，实际使 用中的出现感应雷和侵入雷，根本不靠放电间隙工作来释放。为了节约本钱，在变压器中性点绝缘水平比拟高的时候, 有的厂家建议用户可以只安装间隙而不需要并联避雷器，因 此这个时候间隙的冲击系数就很重要。但是由于间隙自身放 电还存在响应时间远远大于MOA的缺点，为了能够有效的释 放雷击（而且实际往往是多重雷）这样很短的瞬间冲击，即 使间隙冲击系数理论计算上可以满足绝缘配合要求，我们认 为也不宜在变压器中性点只安装间隙而不并联避雷器。综上所述，对于变压器中性点保护间隙成套设备，采用 角型间隙代替球型间隙，可以有效提高间隙灭弧性能，真正 意义上降低间隙烧损事故，大大提高间隙的使用寿命。而同 时换用角型间隙并不破坏设备间的绝缘配合设计，对产品的 保护性能没有影响，是一个合理的选择。