摘要
电力变压器中性点绝缘在运行过程中因承受各种过电压而遭到破坏，导致变压器损坏事故时有发生，引起供电中断。目前中性点大都采用放电间隙、金属氧化锌避雷器或二者配合方式加以防护，然而无法完全避免变压器损坏事故，需要进一步研究中性点绝缘的过电压及其损坏机理，建立完整的绝缘防护体系，从而提高供电可靠性。变压器普遍选择金属氧化锌避雷器与放电间隙并联的措施来实现中性点的绝缘防护，然而放电间隙具有距离调整不精确和长时间工作时易受到放电电弧的侵蚀等弊端，且放电间隙的放电电压存在较大分散性与较差同心度，造成棒电极端部存在被灼烧乃至变形的可能性。这些弊端会导致金属氧化锌避雷器与棒间隙不能按计划正常配合工作，现场运行容易出现绝缘配合紊乱的状况，经常导致系统在有效接地的过程中出现单相接地短路并引发放电间隙击穿，造成停电范围增大，且放电间隙拒绝动作易造成避雷器发生爆炸以及电气设备绝缘受到破坏，因此急需对变压器中性点的绝缘防护进行更好的改善，确保电力系统安全可靠地运行。 本文将110kV变电站作为研究对象，利用仿真软件ATP-EMTP建立110kV变电站的整体模型，对110kV变电站进线段雷击引起的主变压器中性点过电压进行仿真研究，通过经小电抗接地来对主变压器中性点进行有效的绝缘防护。利用仿真软件COMSOL Multiphysics对站用金属氧化锌避雷器进行有限元仿真，研究雷电冲击下站用金属氧化锌避雷器的电场和电势分布、温升和电势分布以及电流密度与温升分布的关系，分析站用金属氧化锌避雷器对变电站主变压器中性点的绝缘防护作用，根据两种仿真软件的仿真结果提出变压器中性点的绝缘防护措施。 本文通过两种方案来研究变压器中性点过电压分析及绝缘防护问题，第一种方案是本文110kV变电站主变压器采用中性点经小电抗接地运行方式，仿真结果表明经小电抗接地可降低主变压器中性点过电压，前提是应在规定范围内选取接地小电抗的数值，即主变压器中性点串接一定数值的小电抗。第二种方案是本文110kV变电站主变压器中性点处装设站用金属氧化锌避雷器，根据仿真结果，可得出站用金属氧化锌避雷器对主变压器中性点过电压存在一定限制作用，从而提高主变压器中性点的绝缘防护能力。
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