國網舟山供電公司的研究人員張雄清、萬方培等，在2019年第3期《電氣技術》雜志上撰文（論文標題為“一起35kV變壓器中性點避雷器故障分析”），介紹不接地系統變壓器中性點可能出現的各種過電壓，通過安裝中性點避雷器保護設備免受破壞。避雷器選型正確與否，直接關系到系統正常運行。

通過一起線路接地故障造成主變中性點避雷器擊穿原因分析，查找避雷器故障部位，提出變壓器中性點避雷器選型原則和檢修過程注意事項。

對于變電站的變壓器來說，由于多相或者單相雷電沖擊波的入侵、電力系統的操作和不對稱故障產生的過電壓，使變壓器中性點承受過大的電壓，所以不接地變壓器的中性點需要設置保護裝置對雷電和操作過電壓進行保護。而當電網發生單相接地故障或在非全相運行時，中性點工頻暫態和穩態電壓升高，也需要保護裝置進行保護。

目前，變壓器中性點保護裝置逐漸完善，中性點發生故障的概率也大大減小，但是中性點過電壓的保護仍是電網運行中不可或缺的重要組成部分，若重視不夠，則可能會給整個電網帶來嚴重事故。

1 變壓器中性點過電壓（略）

電力系統中，過電壓一般分為兩類，即外部過電壓和內部過電壓。

2 全絕緣變壓器中性點避雷器選型

在電力系統中，35kV及以下變壓器中性點的絕緣水平與線端絕緣水平一樣，即全絕緣變壓器。全絕緣變壓器中性點可選用不大于通常相-地避雷器保護水平來保護，通過相對地避雷器參數見表1。

表1 典型的電站用避雷器參數

當線路異常情況，如接地、操作過電壓和雷擊，變壓器中性點對地的過電壓比線路過電壓要小，因此中性點避雷器的額定電壓可以選用相對較小值，建議選用以下3種避雷器作為中性點過壓保護。

• 1）選用相同電壓等級的典型相-地避雷器。
• 2）設計與典型的相對地避雷器設計一樣，額定電壓可以降低，但不小于典型相對地避雷器額定電壓的60%。
• 3）降低保護水平的特殊避雷器。

3 案例分析

2018年2月23日05:48:29，蝦峙變與桃花變之間的蝦桃3551線海纜發生B相接地，桃花變1#主變中性點避雷器擊穿。主變中性點避雷器型號為Y1.5W-30/80，廠家為寧波國創，2009年生產，U1mA=45kV額定電壓30kV，系統電壓35kV，歷史數據見表2。主變為全絕緣變壓器，型號為SZ10-20000/35，廠家為江蘇華鵬，接線組別YNd11。

表2 1#主變中性點避雷器歷史數據

3.1 事故經過

故障發生前，35kV桃花變蝦桃3551線運行，但基本沒有電流。35kV母分開關運行，桃登3553線熱備用，1#主變運行，2#主變熱備用，35kV Ⅰ段母線、Ⅱ段母線運行，10kV Ⅰ段母線、Ⅱ段母線運行，10kV母分開關運行，35kV備自投運行，35kV系統采用不接地運行方式。

2月23日5:48:29蝦桃3551線保護起動，5:48:29:695，過流Ⅱ段動作，跳蝦桃3551線開關。故障錄波圖圖形顯示，蝦桃3551線B相接地，蝦桃3551線沒有正序電流、負序電流，只有零序電流，且三相電流大小相等、相位相同，有效值達到4.25A。

3.2 原因分析

經過排查發現蝦峙變與桃花變之間的蝦桃3551線海纜發生B相接地，1#主變中性點避雷器擊穿，分別如圖1、圖2所示。擊穿避雷器解體后內部元件如圖3所示。

蝦桃3551線海纜發生B相接地后，蝦桃3551線立刻出現零序電流，且遠高于正常運行時的電流，而線路AC兩相的電壓還是相電壓，而不是線電壓。因此可以得出結論，蝦桃3551線在出現B相單相接地后，1#主變中性點避雷器立刻發生擊穿。

圖1 擊穿的避雷器

圖2 避雷器壓力釋放口

圖3 擊穿避雷器內部元件

桃花變只有一條蝦桃3551線進線，無其他進線電源，在發生蝦桃3551線B相接地和1#主變中性點接地后，變壓器AC兩相高壓繞組從系統受電，為一次側，其10kV低壓繞組為二次側。線路B相接地時，高壓側的正序、負序阻抗近似無窮大，相當于變壓器低壓側開路。

三相低壓繞組的電壓分別為Ua、Ub、Uc相低壓繞組串聯，電壓Ua+Uc施加于B相低壓繞組，所以變壓器B相的低壓繞組相當于一次側，其高壓繞組相當于二次側。B相高壓繞組輸出電壓UbN向線路供給短路電流，因低壓側相當于串聯回路，電流大小相等，方向相同，高壓側繞組也出現大小相等，方向相同的電流，這與故障錄波數據一致，進一步證明了線路B相在接地后，1#變中性點避雷器也立刻擊穿。

35kV系統屬于不接地系統，正常情況下發生單相接地后，系統允許短時間運行，此時未接地相電壓上升到線電壓，接地相電壓為0，中性點電壓升為相電壓。桃花變發生單相接地后，根據式（2）計算單相接地后，1#主變中性點最高可能出現電壓為23.1kV，而避雷器銘牌額定電壓為30kV；如果避雷器絕緣良好，就不可能發生立刻擊穿現象。

根據全絕緣變壓器中性點避雷器選型原則，按照第二條選擇典型相對地避雷器額定電壓的60%避雷器，因此可以排除設備選型不符合，過電壓造成避雷器擊穿。

1#主變中性點避雷器在正常運行情況下，中性點基本不會有電壓，可以排除ZnO避雷器閥片老化，引起絕緣下降，造成避雷器擊穿。因此1#主變中性點避雷器擊穿是由于受潮，引起絕緣下降，造成擊穿。1#主變中性點避雷器歷史數據合格，可以排除生產過程中閥片及內部零部件烘干不徹底，有部分潮氣滯留，造成避雷器受潮。

由此可以得出結論，1#主變中性點避雷器是在運行過程中受潮。1#主變中性點避雷器上下密封面都是通過螺栓固定的，密封良好。壓力釋放噴口如圖2所示，壓力釋放裝置已動作，從圖中可以看出噴口的密封主要靠表面膠水，沒有密封圈，也沒有任何固定，隨著運行年限增加，膠水會老化，造成密封不良，潮氣進入。因此，1#主變中性點避雷器受潮是由于壓力釋放裝置蓋板密封不良引起的。

結論

綜上所述，1#主變中性點避雷器壓力釋放蓋板密封不良受潮擊穿，引起1#主變中性點接地，造成蝦桃3551保護動作。為了有效防止線路單相接地引起主變中性點避雷器擊穿，建議選用生產技術成熟、口碑良好的廠家。額定電壓選用典型設計相對地避雷器，把好設備入門關，嚴格根據周期開展C級檢修，及時更換存在隱患避雷器，將隱患從源頭消除，確保系統安全穩定的運行。