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為限制單相接地短路電流，防止通信干擾和繼電保護的整定配置等要求，在110、220kV中性點有效接地系統中，部分變壓器中性點常采取不接地運行方式。在運行過程中，變壓器中性點會承受雷電、合/分閘操作、單相接地（不失地或失地）和非全相運行過電壓等過電壓的作用，這些過電壓可能會對變壓器中性點絕緣造成損害，需采取保護措施。
目前，110、220kV變壓器中性點保護措施主要有：單一間隙、單一金屬氧化物避雷器（metaloxidearrester，MOA）、間隙與金屬氧化物避雷器并聯保護、小電抗。間隙易造成同塔雙回線路停運事故，避雷器在工頻過電壓下比較危險，間隙與避雷器并聯保護方式存在絕緣配合困難，小電抗對變電站設備改造較多等問題，亟需探索新的變壓器中性點保護方式。
本文對變壓器中性點過電壓進行仿真計算，給出危及變壓器中性點絕緣的過電壓，簡述變壓器中性點現有保護方式及存在的問題。后提出一種新型可控間隙和避雷器并聯保護方式，對新型保護方式的結構型式、工作原理和控制策略進行詳細闡述，并對該方式的有效性進行模擬試驗驗證。
L回制C3 1變壓器中性點過電壓能承受雷電、合/分閘操作、單相接地不失地、單相接地且失地過電壓和非全相運行過電壓等過電壓的作用。本文選取典型110、220kV變電站，對上述過電壓進行仿真計算，結果見表1.表1110、220kV變壓器中性點過電壓系統電壓過電壓變壓器中性點過變壓器中性點絕等級/kV類型電壓大值/kV緣水平/kV雷電合/分閘操作單相接地（穩態）不失地失地單相接地不失地（暫態）失地非全相運行雷電合/分閘操作單相接地不失地（穩態）失地單相接地不失地（暫態）失地非全相運行注：1、2、3分別對應于110kV變壓器中性點絕緣等級35、44、受的雷電、單相接地且失地和非全相運行過電壓均可能超過其中性點絕緣水平，需要采取保護措施。2變壓器中性點現有保護方式目前，110、220kV變壓器中性點保護方式主要有：間隙、避雷器、間隙與避雷器并聯、小電抗。
間隙是一種結構簡單、低成本且比較可靠的保護裝置，有較好的耐工頻性能，在工程中已經得到廣泛應用。北京、廣東、深圳、吉林等地區的110、220kV變壓器中性點常采用間隙保護。然而，常用的棒間隙均采用分體安裝，存在距離調節不準、同心度差的缺點。間隙在電弧作用后，電極燒蝕，距離發生變化，以及氣象條件都會影響棒間隙的放電電壓等電氣性能。在實際運行中，還常出現由間隙誤動引起的輸電線路停運事故。增大主變中性點間隙距離，可以減小雷電過電壓和有效接地系統暫態電壓下間隙閃絡的概率。然而這種措施不能完全解決間隙誤動的問題，過大的間隙的距離反而對保護主變壓器中性點絕緣本身不利。
避雷器在理論上可以保護變壓器中性點絕緣，但在系統單相接地且失地或非全相運行時，系統工頻過電壓持續時間長，避雷器通流能力有限，易發生損壞或爆炸。
間隙與避雷器并聯保護方式由于避雷器保護水平、間隙動作特性與變壓器中性點的絕緣水平之間的配合要求苛刻，實現非常困難。
小電抗既可以提高系統安全運行水平，又具有降低變壓器中性點絕緣水平從而獲得可觀經濟效益的作用；但該方法對變電站設備改造較多，更適用于新建變電站。
針對間隙、避雷器、避雷器與間隙并聯、小電抗等傳統保護方式存在的不足，本文提出一種新型可控間隙與避雷器并聯保護方式。
3新型可控間隙與避雷器并聯保護方式3.1結構型式可控間隙與避雷器并聯保護方式的結構如所示。避雷器B可采用標準變壓器中性點用避雷器參數。可控間隙由固定間隙G與控制間隙K串聯組成，固定間隙為復合羊角型間隙，控制間隙為單相真空開關。由于固定間隙和控制間隙自身的電容值均很小且不穩定，兩者之間的電壓分配易受外界條件的干擾，無法獲得確定的數值，于是采用電容均壓回路和C2分配2個間隙之間的電壓。
為給控制間隙的控制回路提供電壓輸入信號，與控制間隙并聯的電容器里串聯了測量電容器C3（與Q、共同構成分壓器）。
接變壓器中性點B?避雷器；G?固定間隙；K一控制間隙；C1、Cf均壓電容；C3?測量電容。
可控間隙與避雷器并聯保護方式結構示意3.2工作原理可控間隙與避雷器進行絕緣配合以實現對變壓器中性點的并聯保護。控制間隙受控制回路的控制而動作，控制回路是否輸出有效信號取決于系統電壓幅值和持續時間是否同時滿足電壓判據和時間判據。
當系統發生單相接地且失地或非全相運行故障時，變壓器中性點過電壓超過一定的范圍，控制回路應輸出控制間隙合閘信號，使控制間隙閉合。在雷電過電壓下，以下述的電壓持續時間作為控制間隙不應動作的判據。
利用計算得到的中性點過電壓、各元件參數等已知條件，選擇合適的間隙距離后，間隙的50放電電壓。和標準偏差即被確定。經試驗測定，本文所選間隙的工頻放電電壓cr為1.48，雷電沖擊放電電壓的為5.當外加電壓為（1+3）時，間隙的擊穿概率可達99.87，此時真空開關承受的電壓為于是控制回路的電壓幅值判據M見式（1）。
在雷電、操作和工頻3種過電壓中，雷電過電壓發生時間快，雷電波的持續時間以降計，經G輸入控制回路的電壓信號的持續時間很短；操作過電壓次之；而工頻過電壓的持續時間長，達到數秒，考慮到避雷器的耐受特性及避雷器的安全運行，控制回路需要在1s之內使間隙動作切除故障。
考慮到二次回路的硬件動作時間真空開關合閘時間（2和電路預設的延時（3，控制回路動作的電壓持續時間判據見式（2）。
綜上，控制回路的動作判據為：電壓信號幅值超過50（1+3c）p1，且持續時間超過1s 3.3控制策略為控制回路的結構組成示意圖。由電容C3分壓得到的電壓K進入控制回路的前置處理模塊，包括PT測量電壓、二階有源低通濾波和電壓真有效值的獲得；將電壓的真有效值信號輸入判斷模塊，通過與預設的基準電壓M進行比較后，由延時判斷邏輯電路檢測輸入電平的持續時間是否有效；其輸出的電平信號后被輸入控制模塊，若此輸入信號滿足分/合閘觸發電路工作的要求，觸發電路會給開關控制器發出觸發信號，使控制間隙分/合閘。
可控間隙控制回路的控制策略見表2.表2可控間隙與避雷器并聯保護方式的控制策略Tab.2Controlstrategyofthecontrollable過電壓類型過電壓幅值過電壓持續時間控制策略單相接地且失地過電壓或非全相運行過電壓控制回路輸出觸發信號使控制間隙閉合，作用在固定間隙上的電壓升高，固定間隙擊穿，限制變壓器中性點過電壓可控間隙不動作，由避雷器雷電過電壓動作限制變壓器中性點過電壓可控間隙和避雷器均不動其他過電壓作，變壓器中性點絕緣能夠耐受3.4試驗驗證為驗證可控間隙和避雷器并聯保護方式的有效性，研制了一臺110kV可控間隙模型，與避雷器并聯進行雷電沖擊試驗和工頻電壓試驗，試驗結果如下：可控間隙與避雷器并聯的雷電沖擊試驗結果表明，系統發生雷電過電壓時，避雷器動作限壓，可控間隙不動作，滿足與避雷器的絕緣配合要求，驗證了可控間隙與避雷器并聯保護方式在雷電沖擊下保護原理的有效性。
可控間隙與避雷器的工頻電壓試驗結果表明，當系統出現各種工頻過電壓時，可控間隙均能正確動作，以保護避雷器和變壓器中性點；同時驗證了可控間隙與避雷器并聯保護方式在工頻電壓下保護原理的有效性和控制回路的自動控制能力。
由雷電沖擊試驗和工頻電壓試驗的試驗結果可知：可控間隙與避雷器并聯保護方式的保護原理有效、控制策略恰當，完全滿足了設計構想，能實現對變壓器中性點的有效保護。
4結論110、220kV變壓器中性點所承受的雷電、單相接地且失地和非全相運行過電壓均可能超過其中性點絕緣水平，需要采取保護措施。
變壓器中性點現有保護方，間隙易造成同塔雙回線路停運事故，避雷器在工頻過電壓下比較危險，間隙與避雷器并聯保護方式存在絕緣配合困難，小電抗對變電站設備改造較多等問題，亟林
