变压器中性点接地分析

变压器中性点接地分析（精选8篇）

变压器中性点接地分析 第1篇

深圳电网某110kV变压器中性点小电抗接地装置的接线如图1所示。

从图1可以看出:各变压器中性点原有的接地刀闸 (如111000等) 和避雷器 (如BL10等) 仍保留;各中性点电抗接地装置 (包括接地电抗器、阻抗转换开关、避雷器等成套装置) 通过新增的隔离刀闸 (如111100等) 连接到变压器中性点。

该装置若投运则3套同时投运, 若退出则同时退出, 不存在只有1套或2套运行的情况。接地装置运行或退出, 由新增的隔离刀闸111100、112100、113100的合、分来操作。当该刀闸组分开时, 整套电抗接地装置退出运行, 而原来的接地刀闸和避雷器仍在运行。

在装置投入运行时, 原来的接地刀闸111000、112000、113000须分开, 但当进行某台变压器投、切操作时, 按照有关规程的要求, 原来的接地刀闸须临时合上, 操作完毕后再分开。

2 大方式下不同台数变压器运行时电抗器的临界电抗值的计算

大方式下:系统正序阻抗Z1=7.135Ω

系统负序阻抗Z2=7.135Ω

系统零序阻抗 (变压器中性点不接地时)

Z00=9.842Ω

单台变压器零序阻抗ZTR0=31.46Ω

单台变压器中性点等效零序电抗Z′TR0=3ZL+ZTR0ZL为电抗器阻抗。

n台变压器运行时变压器中性点等效零序电抗∑Z′TR0=Z′TR0/n

单相接地时母线短路电流:

其中Z0为变压器接地后系统的零序电抗Z0=Z′00‖∑Z′TR0

变压器分担的短路电流ITR=I母×Z00/ (∑Z′TR0+Z00)

由ITR允许值解出ZL临界值。

3 变压器中性点过电压的安全问题

通过上述计算, 当电抗接地装置投入运行后, 变压器中性点可能出现的最大工频电压 (经计算为35.15kV) 比变压器不接地时 (经计算为43.65kV) 为低。此时, 除装置本身带有的新增避雷器组投入运行外, 原避雷器仍被接入, 即2组避雷器并联运行。由于新增避雷器组的额定电压 (51kV) 比原避雷器组 (72kV) 为低, 所以原避雷器组虽然运行但不会动作, 即由残压较低的新增避雷器组 (134kV) 承担限制过电压的作用, 这样就满足了变压器中性点经电抗器接地所需的较低的绝缘配合要求, 保证了接地装置的安全。而原避雷器组因其额定电压较高, 因此也是安全的。当电抗接地装置退出运行时, 新增避雷器组也退出运行, 只有原避雷器被接入, 这样也满足了变压器中性点不接地所需较高的绝缘配合要求;同时, 额定电压较低的新增避雷器组也因退出运行而安全。

由此分析可知, 电抗接地装置无论投入或退出, 对该装置的绝缘及其所附和原有的避雷器都是安全的。

4 当单相接地时, 变压器承受短路电流的安全问题

经计算得知, 若变压器中性点直接接地, 则当单相接地时变压器承受的短路电流 (大方式下2180A;小方式下2099A) 将超过变压器允许的短路电流 (1600A) , 会威胁变压器的安全, 因此变压器中性点不能以直接接地的方式运行。为了使该站变压器中性点能经电抗器接地运行, 电抗接地装置采用加大每台变压器中性点电抗器电抗值的方法, 将单相接地时变压器的短路电流限制到允许值内 (设计为:大方式下1362A;小方式下1046A) , 以保证变压器的运行安全。

如果接地电抗器的电抗值因种种原因小于额定值, 则单相接地时变压器的短路电流将大于设计值, 当电抗器的电抗值小于某临界值时该电流将超过允许值1600A。表1列出当不同台数变压器运行时, 在大方式下电抗器的临界电抗值和额定值。由表1可以看出, 在典型情况下, 因电抗器电抗值的减小将造成变压器短路电流大于允许值。

电抗器阻值减小的故障, 可以很容易地通过在投运前测量阻抗值 (只要用能测电感的万用表就可测得) 的手段发现。电抗器阻值减少的原因, 主要是外电路短路或匝间短路, 采用集合套装的电抗器是装在箱体内的, 外电路短路的可能性很小, 而匝间短路造成的电抗值变化较小。电抗器投入运行后, 在非接地故障状态下, 由于处于很低的中性点电压作用, 发生匝间短路的可能性很小。因此, 若投运前已验证电抗器阻值正常, 则对变压器造成威胁只限于单相接地故障过程中电抗器发生匝间短路、且电抗值减小至上述不同工况下的不同临界值的情况。尽管如此, 也应在电抗器每次动作后进行阻值测量, 以便进一步减小发生故障的概率。系统发生单相接地故障的几率并不多, 电抗器不会频繁动作, 因此采取这种预防措施是可行的。

5 结束语

变压器中性点接地分析 第2篇

论文关键词：中性点接地系统

论文摘要：

供配电系统的中性点接地方式涉及电网的安全运行，供电可靠性，过电压和绝缘的配合，继电保护，接地设计等多个因素，而且对通信和电子设备的电子干扰、人身安全等方面有重要影响。目前供配电系统的接地方式主要有中性点不接地、中性点直接接地、中性点经电阻接地和中性点经消弧线圈接地四种，本文对这四种中性点接地方式进行了分析与比较。

电力系统中性点接地方式是指电力系统中的发电机和变压器的中性点与地的连接方式。可以分为大接地电流系统和小接地电流系统，前者即中性点直接接地电流系统，后者又分为中性点不接地系统和中性点经消弧线圈或电阻接地系统。中性点接地方式的选择涉及技术、经济、安全等多方面，是一个综合性的问题，由于各国电力技术的水平和条件、运行经验等因素的不同，各个国家对这个问题的处理方式不尽相同，掌握各级电力系统采用何种接地方式，对于学习电力系统知识的学生和电力系统中的工作人员都是很重要的。

一、大接地电流系统

大接地电流系统，即将中性点直接接地。该系统运行中若发生一相接地故障时，就形成单相接地短路，线路上将流过很大的短路电流，使线路保护装置迅速动作，断路器跳闸切除故障。大电流接地系统在发生单相接地故障时，中性点电位仍为零，非故障相对地电压基本不变，这是它的最大优点。因此在这种系统中的输电设备绝缘水平只需按电网的相电压考虑，较为经济(我国110kV及以上电网较多采用该方式)。此外，该系统单相接地故障时，不会产生间歇性电弧引起的过电压，不会因此而导致设备损坏。大接地电流系统不装设绝缘监察装置。

中性点直接接地系统缺点也很多，首先是发生单相接地故障时，不允许电网继续运行，防止短路电流造成较大的`损失，因此可靠性不如小接地电流系统。其次中性点直接接地系统在运行中若发生单相接地故障时，其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时若工作人员误登杆或误碰带电导体，容易发生触电伤害事故。对此需要加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施，以避免事故。第三，中性点直接接地系统单相接地故障时产生的接地电流较大，对通讯系统的干扰影响也大，特别是当电力线路与通讯线路平行走向时，由于耦合产生感应电压，对通讯造成干扰。

二、小接地电流系统

小电流接地系统，即中性点不接地或经消弧线圈或电阻接地系统。小接地电流系统可分为中性点不接地系统，中性点经消弧圈接地或经电阻接地系统。

(一)中性点不接地系统

中性点不接地系统，即是中性点对地绝缘。这种接地方式结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资经济。适用于lOkV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。中性点不接地系统优点在于发生单相接地故障时，由于接地电流很小，若是瞬时故障，一般能自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，根据安规规定，系统发生单相接地故障后可允许继续运行不超过两小时，从而获得排除故障时间，相对地提高了供电的可靠性。中性点不接地方式缺点在于因其中性点是绝缘的，电网对地电容中储存的能量没有释放通路。在发生弧光接地时，电弧的反复熄火与重燃，也是向电容反复充电过程。由于对地电容中的能量不能释放，造成电压升高，从而产生弧光接地过电压或谐振过电压，其值可达很高的倍数，对设备绝缘造成威胁。

(二)中性点经消弧线圈接地

中性点经消弧线圈接地系统，即是将中性点通过一个电感消弧线圈接地。自从1916年发明了消弧线圈至今，中性点经消弧线圈接地系统已有80多年的历史。中性点经消弧线圈接地的优点在于其能迅速补偿中性点不接地系统单相接地时产生电容电流，减少的弧光过电压的发生。虽然中性点不接地系统具有发生单相接地故障仍可以继续供电的突出优点，但也存在产生间歇性电弧而导致过电压的危险。当接地电流大于30A时，产生的电弧往往不能自熄，造成弧光接地过电压概率增大，不利于电网安全运行。而消弧线圈是一个具有铁心的可调电感，当电网发生接地故障时，接地电流通过消弧线圈时呈电感电流，对接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。而当电流过零而电弧熄火后，消弧线圈尚可减少故障相电压的恢复速度，从而减少了电弧重燃的可能，有利于单相接地故障的消除。此外，通过对消弧线圈无载分接开关的操作，使之能在一定范围内达到过补偿运行，从而达到减小接地电流。这可使电网持续运行一段时间，相对地提高了供电可靠性。

中性点经消弧线圈接地系统的缺点主要在于零序保护无法检出接地的故障线路。当系统发生接地时，由于接地点残流很小，且根据规程要求消弧线圈必须处于过补偿状态，接地线路和非接地线路流过的零序电流方向相同，故零序过流、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路。其次，消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压。第三、中性点经消弧线圈接地仅能降低弧光接地过电压的概率，还是不能彻底消除弧光接地过电压，也不能降低弧光接地过电压的幅值。

(三)中性点经电阻接地

中性点经电阻接地系统，即是中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压。有一定优越性。另外采用电阻接地方式的变电所当发生一相金属性接地后，健全相电压上升至系统电压，接地跳开后，三相电压迅速恢复到正常值，接地点电流值由系统电容电流的大小和中性点电阻值共同决定。在发生非金属性接地时，受接地点电阻的影响，流过接地点和中性点的电流比金属性接地时有显著降低，同时，健全相电压上升也显著降低，零序电压值约为单相金属性接地的一半。由此可见，采用中电阻接地方式能在单相接地故障时产生限流降压作用，对设备绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压来选择。

中性点经电阻接地系统的缺点在与由于接地点的电流较大，当零序保护动作不及时或拒动时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障发生。此外当发生单相接地故障时，无论是永久性的还是非永久性的，均作用与跳闸，使线路的跳闸次数大大增加，影响了用户的正常供电，使其供电的可靠性下降。

总之，在三相交流电力系统中，采用哪种接地方式要根据电压等级的高低、系统容量的大小、线路的长短和运行气象条件等因素经过技术经济综合比较来确定的，以达到较好的工程效果。

参考文献：

[1]李友文，电厂供电[M]，北京:化学工业出版社，2005.

变压器中性点接地分析 第3篇

1 技术数据

变压器中性点间隙接地保护装置的技术数据如表1所示。

2 保护装置设计特点

2.1 符合标准, 专业制造, 整体安装

变压器中性点间隙接地保护装置严格按照GB1985—2004《高压交流隔离开关和接地开关》、GB/T11022—1999《高压开关设备和控制设备的共用技术要求》、GB11032—2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》、DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护及绝缘配合》、GB5583—1985《互感器局部放电测量》、DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》、GB3111.1—1997《高压输变电设备的绝缘配合》及“国家电网公司十八项电网重大反事故措施”等国家及行业标准的有关规定设计, 并配套专门的工艺流程、检验流程和设备, 保证产品制造的流程化、标准化和专业化。

2.2 有效保护, 特性稳定

接地间隙的选择决定保护装置的稳定性。实际工程中的间隙有2种, 分别为棒间隙与球间隙。一般来说, 棒间隙为极不均匀电场, 放电电压不稳定, 分散性大, 从而决定了其保护性能差。球间隙为均匀电场, 放电电压稳定, 分散性小, 保护性能好。基于此, 变压器中性点间隙接地保护装置主要采用球形放电间隙方式, 比惯用的棒形放电间隙放电电压准确率高、分散性小、特性稳定, 与避雷器特性及主要变压器的绝缘配合精确、充分有效, 热容量大, 不易烧损。提高了保护安全性和保护效果。

2.3 组配灵活, 使用方便

变压器中性点间隙接地保护装置一般采用球形间隙, 亦可按用户要求采用棒形间隙。避雷器与隔离开关可根据工程需要任意组合选配。隔离开关的动作亦可按工程要求选择使用手动或电动机构。间隙的技术参数可在工厂完成调试, 亦可在现场进行调试。

3 使用条件与注意事项

3.1 使用条件

(1) 适用于户内、外。 (2) 环境温度:不低于-40℃, 不高于+55℃;相对湿度:不大于95% (25℃) 。 (3) 海拔高度不超过4 000 m, 超出4 000 m可根据实际情况特制。 (4) 地震烈度8度及以下地区;最大风速不超过35 m/s。 (5) 电网频率:58~62 Hz (60 Hz系统) 、48~52 Hz (50 Hz系统) 。 (6) 安装场所的空气中不应含化学腐蚀气体和蒸气, 无爆炸性尘埃。

3.2 使用注意事项

(1) 变压器中性点电流互感器一般装设在变压器出线套管上, 不包括在本装置内。接地保护装置结构图如图1所示。 (2) 设计时应掌握变压器额定电压、电流互感器变比, 隔离开关额定电流、操作机构形式, 氧化锌避雷器额定电压等参数。

3.3电流互感器选用

采用环氧树脂浇注的干式电流互感器。电流互感器装在不锈钢箱体里, 不受环境气候影响, 使用寿命长, 使保护不会出现误动或拒动且稳定可靠。电流互感器二次侧设0.5/10P两个次级。供测量保护使用。不用时应将其短路。

3.4 安装注意事项

安装尺寸:接地保护装置安装尺寸如表2所示。

安装注意: (1) 设备可利用底座的4个安装孔进行吊装, 不得把吊绳捆绑在瓷柱上, 防止损坏设备。 (2) 固定操作机构的槽钢支架和由操作机构到隔离开关导电杆转轴的钢管, 均由安装单位现场制作, 长度、尺寸现场确定。 (3) 设备应可靠接地。

4 工程安装后测试实验

检查设备外观完好, 状况外观检查完成后, 解开避雷器与间隙连接母线排, 打开隔离开关。进行以下参数性能测试:

4.1 氧化锌避雷器测试

(1) 工频1 m A参考电压试验:在避雷器两端施加工频电压, 当通过避雷器的电流等于1 m A时, 测量加在避雷器上的工频电压, 该电压应不低于避雷器额定电压。 (2) 直流1 m A参考电压试验:在避雷器两端施加直流电压 (直流电压的脉动部分不大于±1.5%) , 当通过避雷器的电流为1 m A时, 测量加在避雷器上的直流电压值, 该电压应不得小于技术数据表1的规定值。 (3) 泄漏电流试验:在避雷器两端施加0.75倍直流1 m A参考电压, 测出流过避雷器的漏电流, 该电流值应不大于50μA。注:严禁给避雷器做工频放电电压试验。

4.2 隔离开关机械操作和机械特性试验

对隔离开关进行10次分、合闸空载操作, 每次都应达到合闸位置和分闸位置。且整个过程中隔离开关各部分无损害。

4.3 工频间隙放电测试

在试验变压器原边串联一块10 A及以上的电流表。在间隙的进线端子与接地端子N之间施加工频电压, 试验时施加到放电间隙的电压应从零开始, 在高压侧能准确读数的条件下, 迅速升压到间隙放电为止 (观察电流表, 当电流发生突变时, 表明间隙放电, 此刻的电压值应为工频放电电压值) 。每次放电后, 应在0.2 s内切断工频电源。每连续2次试验时间间隔不小于10 s, 测量次数为3次, 每次所测的放电电压值应符合技术数据表中规定。注:如果工频放电电压值超出范围, 可对间隙进行微调。

5 结语

中性点接地保护装置就是以实现变压器中性点接地或不接地运行2种不同的运行方式设计的, 从而避免变压器中性点因受雷电冲击和故障引起电压升高, 对变压器绝缘造成损害。无论大小电流系统, 中性点接地保护装置设计时遵循以下条件:

(1) 严格按照DT/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》、GB311.1—1997《高压输变电设备的绝缘配合》及《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》等国家及行业标准的有关规定进行设计、制造, 有效保护电网安全, 改善电网环境。

(2) 模块结构, 系统采用模块化结构, 现场免焊接设计, 集隔离开关、氧化锌避雷器、避雷器在线检测仪、放电间隙、间隙保护和零序保护互感器等电器设备于一体, 具有体积小、便于安装调试、可靠性高等特点。

(3) 特性稳定, 系统间隙可调的棒形间隙配球型电极的放电方式, 与惯用的棒形间隙放电方式相比, 放电电压准确率更高、分散性更小、特性更稳定, 与避雷器的保护特性和变压器的绝缘配合更精确, 且热容量大, 不易烧毁。提高了保护的安全性、可靠性。

(4) 方案可定制, 系统采用棒形间隙配球型电极的纯间隙变压品中性点接地保护方案, 也可采用间隙与避雷器并联工作, 协同保护的方案。避雷器与隔离开关可根据工程需要, 定制方案, 灵活组配。隔离开关的操动机构亦可按工程要求选择使用手动或电动方式。间隙的技术参数可在工厂完成调试, 亦可在现场进行校正。

参考文献

[1]罗真海.110kV、220kV架空送电线路复合绝缘子并联间隙防雷保护研究[D].北京:中国电力科学研究院, 2000

[2]罗真海, 陈勉, 陈维江, 等.110kV、220kV架空输电线路复合绝缘子并联间隙防雷保护研究[J].电网技术, 2002, 26 (10) :41～47

变压器中性点接地分析 第4篇

在中性点直接接地系统中发生短路接地时,中性线上的电流互感器检测出零序电流,通过中性线形成回路并构成接地保护。而当变压器全部中性点同时接地时,其接地点的短路电流会被分流,从而造成接地保护灵敏度降低。所以为了保证保护的灵敏度,不能将所有变压器的中性点同时接地。但为了保护中性点不接地变压器发生故障时不会伤害变压器绝缘,采用间隙保护来保护中性点不接地的变压器。它的作用原理是 :发生故障时中性点电压迅速升高,此时空气间隙会被击穿形成电弧,使中性点经电弧接地。当电压恢复正常后,电弧会熄灭,中性点就不再接地。那么在间隙保护的回路上加一个电流互感器,在发生保护动作时,电流流过电流互感器并发出信号,此时如果其他保护都没有正确动作,电流就会一直持续,经过一定的延时后,就能动作跳开开关。 总体来说,接地保护是一个限制短路电流的保护,而间隙保护是为了防止变压器中性点过电压而设置的保护。

如何选择电力系统中变压器中性点接地方式,这是关系到电网安全稳定运行的综合问题,因为它与电网的绝缘水平、 系统的供电可靠性、保护配置、短路电流大小及分布等密切相关。由于现在的变压器基本都采用分级绝缘,因此目前110k V及以上电压等级的输电系统中常采用中性点直接接地方式 ( 即为大电流接地系统 )。在中性点直接接地的电网中,零序电压的水平、接地电流的大小和分布,都与电网中性点直接接地变压器的分布有着密切的联系。

1研究背景

110k VXX变电站2号变压器投运验收前,发现变压器高压侧过流保护和主变高压侧中性点零序保护共用一块保护压板(2LP23),主变高压侧中性点间隙保护压板为单独压板(2LP24),根据设备投运后的电网系统运行方式要求,2号变压器高压侧中性点为不接地运行,故压板2LP23和2LP24都投入,无法满足现有的设备现场运行规程规定 :变压器中性点零序保护和间隙保护根据中性点倒闸投退方式进行配合投停,不得同时投入。针对这种矛盾,通过查阅各种变压器保护说明书,结合相关公司运行经验,为保证继电保护装置正确动作、主变安全运行对主变中性点运行方式进行研究和论证。

2技术论证

2.1原有运行规程规定:

以前很多老旧变压器中性点零序保护与间隙保护所用电流均取自中性点套管CT,因为间隙零序过流保护定值比中性点零序过流定值整定灵敏,故中性点合位时容易造成间隙零序过流保护误动,所以原来规定要求变压器中性点零序保护和间隙保护根据中性点刀闸投退方式进行配合投停,不得同时投入运行。

2.2现有情况分析

110k V XX站2号主变使用北京四方CSC-326G数字式变压器保护,该保护使用中性点零序过流保护和中性点间隙保护。该主变零序过流保护使用的电流取自中性点套管电流互感器电流。中性点间隙零序保护包含间隙的零压元件和零流元件,间隙零压元件的电压取自外接的零序电压,间隙零流元件的电流取自经间隙接地的变压器间隙零序电流互感器电流。

经考察,现在的新 变压器(例如110k VXX站2号主变)均有独立的间隙CT、零序CT,中性点零序保护和间隙保护不能共用一个CT,中性点零序CT取中性点套管CT,间隙零序CT要安装在间隙与地之间,因采用这种安装方式,两种保护取用电流的电流回路不同,此种情况下若零序保护和间隙保护同时投入运行 :

1) 当变压器无故障也无操作过电压时,无论变压器中性点接地与否,间隙回路不会有过电压,各CT也不会有故障电流通过,零序保护、间隙保护均不会误动。

2) 当变压器中性点接地且有故障时, 中性点套管CT流过故障电流,零序保护动作 ;间隙零序电流因间隙CT无电流而不动作 ;间隙过压保护取自母线PT开口三角,当变压器中性点接地时,即使发生接地故障,由于中性点电位为零,PT开口三角电压近似等于相电压即二次侧电压为100V,而间隙过压保护规程规定定值为180V,因此间隙过压不会误动作。

3) 当变压器中性点不接地且有故障时,间隙回路如有电流通过时中性点零序回路也必然有电流通过,但整定上间隙保护比中性点零序过流保护灵敏且快,若整定正确的话,中性点零序过流保护不会误动作的 ;若系统故障产生的过电压造成间隙击穿此时间隙过流和零序方向保护均可能启动,但由于间隙过流定值远小于零序方向过流保护定值且时延也较短,间隙过流保护会先动,因此零序方向过流也不会误动。

3结论

根据以上分析,可以认为XX站2号主变保护的中性点零序保护和中性点间隙保护可以同时投入运行,即压板2LP23和2LP24在正常运行时可以同时投入。并且两个保护同时投入,还可以避免操作时发生人为漏投退保护的现象。

变压器中性点接地分析 第5篇

110 k V及以上电网采用中性点直接接地方式,即将中性点直接接入大地。该系统运行中若发生一相接地时,通过变压器接地点构成短路通路,就形成单相短路,其接地电流大,故也称为大电流接地系统。

运行经验表明,中性点直接接地系统中,大部分故障为接地故障(包括单相接地和两相接地),因此接地保护在大电流接地系统中具有重要意义。220 k V变电站中,主变压器能否安全稳定运行,中性点接地方式和中性点接地隔离开关的运行对其影响较大。然而,相对于主变压器、断路器、母线等主要设备而言,变压器的中性点接地隔离开关的运维检修,并没有引起足够重视。查阅关于变电设备运行检修方面的技术标准、规程和资料,有关主变压器中性点接地隔离开关的内容也相对比较缺乏。

下面以现场一个异常事故分析主变压器中性点隔离开关的运行维护和检修试验的重要性。

某220 k V变电站故障前运行方式:(1)220 k V系统运行方式,正常3/2接线。(2)110 k V系统运行方式,采用110母联断路器联络运行方式。1号主变压器中压侧运行在110 k V东母、2号主变压器中压侧运行在西母。(3)中性点运行方式,1号主变压器中性点接地,投入中性点接地零序保护,2号主变压器中性点不接地,投入中性点不接地零序保护。

1 故障征象

(1)后台主要信号。变电站后台机报文:110 k V西母某线路零序过流Ⅱ段动作、距离Ⅱ段动作、重合闸动作,重合闸动作不成功,该线路断路器跳闸,其余均为冲击信号。

(2)保护装置灯光信号。线路保护为RCS-941保护装置,110 k V西母某跳闸线路保护装置显示与后台一致,打印事故报告显示零序过流Ⅱ段动作、距离Ⅱ段动作、重合闸动作,故障测距为3.7 km。故障相别L1相,故障相电流61.2 A,故障零序电流61.03 A。

(3)一次设备征象。现场检查该变电站110 k V西母某110 k V线路断路器跳闸,站内1号主变压器111中地附近草坪燃烧,检查设备发现111中地接地隔离开关、111放电间隙、111中性点电流互感器均有不同程度烧损(毁),地上掉落有111中地与地网的软连接铜线。其余一次、二次设备无异常。

2 检查处理步骤

(1)用灭火器快速灭火,并对1号主变压器中性点接地隔离开关检查,拉开该中性点接地隔离开关。

(2)此时站内110 k V系统已经失去中性点,立即将该站两台主变压器的110 k V侧中性点接地隔离开关运行方式及中性点保护进行切换。

(3)汇报上级相关部门。

3 原因分析

(1)该110 k V线路故障时,因为110 k V侧中性点接地隔离开关动静触头接触不良、接地电阻过大,线路故障时,较大的零序故障电流通过接地隔离开关时压降增大,动静触头间产生电弧,弧光形成的火球溅落至地面致使草坪起火。中性点软连接铜线处因为故障电流瞬时超过111中地软连接载流能力,导致烧毁。

(2)故障电流之后通过放电间隙放电,使放电间隙与111中性点电流互感器烧毁。

(3)该220 k V变电站1992年投运,设备老化相对比较严重,2010年1号、2号主变压器更换后,两台主变压器中性点接地隔离开关由于各种原因未进行更换。2012年12月,运维人员巡视设备时发现两台主变压器中性点软连接铜线处均有放电痕迹,当即汇报运维工区及检修部门,并启动缺陷流程,次年相关部门引起重视已列入检修计划但未及时更换。

4 故障总结

变压器中性点接地隔离开关接触不良,中性点产生的不平衡电压就会施加在接地隔离开关动静触头接触处这个“不良导体”的两端,即使是较小的不平衡电流也可能导致这里发热,使动静触头接触处缓慢地氧化。氧化的结果又使接触更不可靠,形成恶性循环,甚至可能在动静触头间形成极小的电弧。如果110 k V系统没有发生接地故障,这个不平衡电流不会对主变压器运行和接地隔离开关造成多大影响,但长期这样下去势必会使接地隔离开关的运行状况发展成一个设备隐患。可怕的是,当系统出现接地故障时,会产生巨大的零序故障电流,零序电流通过接地的主变压器中性点流入大地。故障点距中性点接地的主变压器越近,则流过其中性点的零序电流就越大,线路故障时的零序电流通过这个接触不良的中性点接地隔离开关,就会出现上述类似的故障。

5 防范措施

(1)在110 k V系统或者220 k V系统出现单相接地故障,保护动作跳闸后,不能忽视对中性点接地隔离开关巡视检查。

(2)按照变电站接地电阻测量及接地网导通测量周期规定,严格认真对站内接地网测试,记录数据,发现不合格的,要对接地网进行开挖检查。

(3)加强站内设备巡视,注意非主设备的测温,发现异常及时汇报督促处理。举一反三,加强设备运维管理工作,消除设备隐患。在未消除之前应做好事故预想,明确相关运维防范措施。

(4)加强变压器安装过程质量管控,对零部件安装工艺严格检查,使产品各项指标均满足工艺要求,防止此类事件再次发生;加强对新投运设备的施工质量验收管理,严把工程验收质量关。

(5)做好设备运行过程中的监视、检查;加强设备故障研判分析,强化问题处置管理,确保修必修好。

变压器中性点接地分析 第6篇

电网运行中, 变电站内主变的110kV及以上电压等级侧中性点多采用直接接地方式, 以降低设备绝缘水平。而该中性点都经中性点接地隔离开关接地, 以便于运行调度灵活选择接地点, 因此变压器中性点接地隔离开关的运行状况也关系着电网的安全可靠运行。

1 发热故障的情况及危害

某日, 巡视过程中通过热成像测温仪发现某变电站一台主变110kV侧中性点接地隔离开关的引线接头发热到85℃左右, 如图1打十字星处, 即该台变压器110kV侧中性点引线与中性点接地隔离开关引线的连接处。此时该隔离开关处于合闸状态, 即这台变压器110kV侧中性点直接接地。用钳流表在隔离开关与地网间的接地引线测得27A左右的电流, 由此可断定中性点接地隔离开关引线接头处发热由其接触不良引起。

设备因接头接触不良而发热, 会严重影响其正常运行。如果该中性点接地隔离开关引线接头处发热得不到及时处理, 那么一段时间后, 接头接触面进一步氧化将导致接触电阻进一步增大, 最终接头会被烧熔烧断。

系统发生接地故障时会产生巨大的零序电流。该零序电流经变压器的中性点、中性点接地隔离开关以及它们间的引线流入地网, 在此接头处产生高温高热烧断引线, 甚至产生电弧引起火灾殃及主变。因此, 必须及时处理此接头的发热故障。

2 发热故障的带电处理及原因分析

运行中的变压器中性点是个带电体, 直接与其接触易发生人身伤亡事故, 因此处理中性点接地隔离开关引线发热接头时需停电该台变压器。然而, 这样不仅损失该台变压器的供电量, 也给运行人员增加了倒闸操作负担。鉴于此, 检修人员考虑采取措施在不停电此台主变的情况下进行发热接头带电处理。

在主变中性点与其接地隔离开关的引线中间挂1根截面为95mm2或以上的接地线 (如图2的A处) , 并确保接触良好。

搭设绝缘脚手架或绝缘梯子到中性点接地隔离开关引线的接头处。检修人员戴上绝缘橡胶手套, 先用回路电阻测试仪测量接头及其它接触面的回路电阻, 确认发热点或接触不良部位。接触不良部位回路电阻为4MΩ左右, 位置正是热成像测温仪检测到的地方。

检修人员松开该台变压器110kV侧中性点引线与中性点接地隔离开关引线的连接螺栓, 打开接触面, 发现接触面氧化锈蚀较严重, 而且接触面为铜铝直接接触, 与变压器中性点连接的引线为铜质, 与中性点接地隔离开关连接的引线为铝质, 如图2的C和D处。在潮湿空气中, 铜铝两种金属存在电位差, 铜为正极原电池, 铝为负极原电池, 两者直接接触易形成电池效应, 产生电化腐蚀, 增大接触电阻, 造成接头温度上升;同时, 铜铝热膨胀系数不同, 冷却后不能同时恢复到原体积, 长时间直接搭接运行会产生接触间隙, 从而导致连接松动, 接触电阻增大, 出现过热现象。

为了消除铜铝直接接触造成接头过热的现象, 检修人员在铜铝接触面间增加1块铜铝过渡片。该过渡片为1块大小适中的铝板和1块大小适中的铜板焊合而成的冶金结合整体, 这样满足了铜铝不直接接触的要求;同时, 用砂布对氧化锈蚀接触面进行处理并修整。最后, 用回路电阻测试仪测量处理后的接触面回路电阻为10.2μΩ, 回路电阻大幅降低。

发热烧伤的接触面经修整处理后, 回路电阻测试合格。但是, 为了加强该接触面的通流能力及确保今后运行中不再出现发热现象, 检修人员在变压器中性点引线与中性点接地隔离开关引线间再并接了1根截面为95mm2的短导线, 如图3中的B处。

3 防范措施

变压器中性点接地隔离开关引线及中性点设备接地运行时, 流经它们的电流虽然不大, 但是一旦接触不良发热将引起故障及事故, 因此变压器中性点设备在设计、安装、验收、运行及检修时应采取相应的防范措施。

(1) 设计安装时, 应尽量避免不同材料间的搭接, 或在不同材料搭接间加入这两种金属材料的焊合过渡片 (如铜铝过渡片) 。

(2) 安装完验收时, 应测量回路电阻, 确保每个接触面回路电阻均在合格范围内, 同时检查接触面连接螺栓力矩应符合要求。

(3) 运行时, 应重视对变压器中性点接地隔离开关引线接头及中性点设备温度的监测;检修时, 不可因中性点电流很小而忽视对它的检修。

4 结束语

变压器中性点接地隔离开关引线接头经带电处理后, 未再发生因接头接触不良而导致的发热现象, 这也为其它类似变压器中性点设备设计、检修提供了参考。

参考文献

[1]张一尘.高电压技术[M].北京:中国电力出版社, 2000

[2]孙茁, 毛长周, 薛源.不可忽视主变中性点接地隔离开关运行管理[J].高压电器, 2009, 45 (3) :142~144

变压器中性点接地分析 第7篇

关键词：自耦变压器,中性点,小电抗,接地,短路电流

0引言

随着广东全社会用电量 的不断增 长, 电网规模 进一步扩大, 电网结构不断增强, 系统短路容 量逐步增 大, 由于500kV变电站大量采用自耦变压 器作为主 变压器, 其中性点 多采用直接接地方式。 随着500kV变电站规 模的扩大, 220kV侧母线及出线单相短路时, 短路电流较大, 并可能出现单相短路电流超过三相短路电流的 情况, 甚至出现 母线短路 电流接近或超过断路器额定 开断电流 的情况, 严重威胁 电网的安 全稳定运行。

电力系统中, 各类型的短路故障概率大 致为:单相短路 约65%, 两相接地短路 约20%, 两相短路 约10%, 三相短路 约5%。选择电气设备时, 一般只计算三相短路电流, 而没有校验单相短路电流, 有可能引起开关在断开单相接地故障短路电流时发生事故。因此, 限制短路电流已成为电力系统发展需研究和解决的重要问题。

1单相短路电流过大的原因

在中性点直接接地系统中, 发生单相短 路故障时, 利用对称分量法, 可计算出单相短路电流有效值为:

式中, If (1) 为单相接地短路 电流;E1∑为发电机 正序等值 电势;X1∑为故障点的正序电抗;X2∑为故障点的负序电抗;X0∑为故障点的零序电抗。

发生三相短路故障时, 短路电流有效值为:

当X1∑≈X2∑且X1∑> X0∑时 , 由式 (1) 、 (2) 可知 , 同一地点发 生接地短 路时 , 单相短路 电流会大 于三相短 路电流。

由于降压自耦变压器制造原因, 当其中性点直接接地运行时, 中压侧电抗通常较小, 接近于0[1]。以珠海供 电局500kV国安站2台自耦变压器为例, 主变各侧绕组折算至220kV侧的等值电抗为:XⅠ=8.49Ω, XⅡ=-0.29Ω, XⅢ=23.72Ω。降压型自耦变压器中压侧电抗值较小, 是220kV单相短路电流大于三相短路电流的重要原因。

另外 , 随着500kV变电站的 逐步增多 , 中性点直 接接地的自耦 变压器零 序电抗为 并列关系 , 零序网络 中并列支 路增多 , 总零序电 抗进一步 减少 , 短路点处 形成总零 序阻抗小于总 正序阻抗 的可能性 变大 , 也是单相 短路电流 过大的原因 之一。

2单相短路电流过大的限制措施

目前, 对单相短路电流限制的方法主要有:

(1) 增大500kV自耦变压器的短路阻抗。但增大短路阻抗的同时, 主变的无 功损耗增 大, 且对系统 电压水平 有较大影响。

(2) 将500kV变电站220kV母线分列运行, 增大系统阻抗。但该方式下, 将使系统间的联系削弱, 影响系统 的可靠性和灵活性。

(3) 将自耦变压器中性点经小电抗接地, 改变自耦变压器零序等值电抗的参数。该措施投资小, 线路保护、主变保护、母线保护等常用继电保护装置均可满足可靠判断、正确动作的要求[2]。该方法目前应用较为普遍。

3自耦变压器中性点经小电抗接地分析

3.1中性点经小电抗接地物理模型

图1为中性点经小电抗接地的自耦变压器电 流图及零 序电路图, 图中0Ⅰ、0Ⅱ、0Ⅲ分别为自耦变压器高压、中压、低压三侧零序电流, Xn为中性点小电抗, X′Ⅰ、X′Ⅱ、X′Ⅲ分别为中性点点经经小小电电抗抗接接地地后后, , 高高压压、、中中压压、、低低压压三三侧侧的的等等值值零零序序电电抗抗。。

YNyn0d11接线的500kV自耦变压器中性点经电抗接地时, 其中性点为高压侧、中压侧绕组所共有, 中性点电位同时受到2个绕组中零序电流的影响, 中性点电位为:

其中, k12=U1N/U2N, 为变压器Ⅰ侧和Ⅱ侧间的变比。

通过计算可得, 图1 (b) 中, 各侧折算到Ⅰ侧的等值零序电抗为:

由公式 (4) 可知, 当自耦变压器中性点经小电抗接地后, 各绕组的零序电抗都与中性点小电抗Xn有关, 系统零序电抗发生变化, 从而限制了220kV侧单相短路电流[3]。

需要注意 的是 , 有资料表 明主变中 性点加装 小电抗措 施对500kV侧单相短 路电流限 制作用不 大 , 500kV侧单相接地 电流主要 由500kV系统提供 , 几乎不受 中性点小 电抗影响[4]。

3.2500kV国安站中性点接入小电抗方案

500kV国安站是珠海电网与省网联络的重要枢纽变电站之一。国安站附近有珠海电厂、洪湾电厂、中山嘉明 电厂等中大型220kV电源, 220kV母线短路电流水平较高。

通过仿真计算可得, 2011年夏, 大方式下国安站220kV母线三相短路 电流44.1kA, 单相短路 电流达51.7kA, 超过50kA, 并高出三相短路电流7.6kA。采取中性点加装小电抗的措施可降低单相短路电流, 提高珠海电网供电的灵活性及可靠性。

对国安站2台主变中 性点分别 加装0Ω、5Ω、10Ω、12Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电抗 , 国安站220kV母线发生 单相短路、两相 接地短路 、三相短路 时 , 短路电流 计算结果 如表1所示。

中性点小电抗阻值变化对短路电流影响曲线如图2所示。

由表1和图2可知, 国安站2台主变中性点经小电抗接地后, 随着电抗阻值的增大, 单相短路电流逐步降低。当 小电抗值在5~15Ω范围内 时, 单相短路 电流单位 电抗下降 率为0.29kA/Ω;小电抗值在15~25Ω范围内时, 单相短路电流单位电抗下降率仅为0.11kA/Ω。当小电抗值取15Ω时, 国安站单相短路电流降至约44.3kA, 低于两相接地短路电流, 约等于三相短路电流。当小电抗值取15Ω以上时, 增加小电 抗降低单相短路电流 的效果已 不明显, 对限制短 路电流的 意义不大。根据式 (3) , 进一步增加小电抗还会增大中性点电压, 甚至可能造成中性点非有效接地。因此, 综合考虑国安站加装小电抗后应保留一定的裕度, 小电抗阻抗值选取15Ω较为合适。

国安站2台主变中性点加装15Ω小电抗 时, 考虑一台 主变转检修, 其中性点小电抗退出运行的情况下, 对国安站 短路电流进行校验。计 算结果表 明, 在主变N-1情况下, 国安站220kV母线单相接地短路 电流48.9kA, 两相接地 短路电流47.9kA, 三相短路电流44.1kA, 均不超过50kA, 满足要求。

3.3中性点绝缘电压水平校验

非对称接地故障时中性点将流入零序电流, 中性点接入小电抗后, 根据式 (3) 中性点电压会产生偏移, 因此需对中性点绝缘电压水平进行校验, 以满足过电压与绝缘的配合。

根据DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规程, 500kV变压器中性点绝缘水平如表2所示[5]。

中性点经小电抗接地的主变高、中压公共中性点绝缘电压水平取66kV, 1min工频耐压为140kV (有效值) , 雷电冲击全波325kV (峰值) 。对近区各种 非对称故 障的计算 分析表明, 500kV变电站的220kV母线或出线侧发生单相接地短路时, 变压器中性点 小电抗的 工频过电 压最高, 相应的电 流也最大[6]。

2011年大方式下, 国安站主 变中性点 加装15Ω小电抗、220kV母线单相接地故障时, 计算得出主变中性点小电抗最高工频电压为77.60kV, 该电压值小于中性点绝缘电压水平取66kV时的1min工频耐压值140kV, 且裕度较大。因此, 国安站主变中性点加装小电抗后, 中性点仍可采用66kV电压等级的绝缘水平, 原有设备如变压器中性点支柱绝缘子绝缘水平满足要求, 新建设备绝缘水平也按照66kV选取。

4结论

(1) 随着电网规模的不断扩大, 电源和负荷更加密集。目前500kV变电站大量中性点直接接地自耦变压器的应用, 使电网单相短路电流水平日益增高, 并可能出现500kV变电站220kV母线单相短路电流 超过断路 器额定短 路开断电流的情况。

(2) 降压型自耦变压器中压侧零序电抗值较小, 是220kV单相短路电流较大的重要原因。通过在变压器中性点接 入一定阻值的小电抗可改变主变零序电抗, 对限制220kV侧单相短路电流效果明显。

(3) 自耦变压器中性点经小电抗接地阻值一般在5~25Ω范围内, 应计算各种情况短路电流, 校验故障时中性点绝缘 电压水平, 考虑电网发展规模, 对各种影响因素进行综合分析, 选择合适的电抗阻值。

参考文献

[1]朱天游.500kV自耦变压器中性点经小电抗接地方式在电力系统中的应用[J].电网技术, 1999 (4)

[2]郑国强.500kV肥西变电站3号、4号主变压器中性点加装小电抗对继电保护的影响分析[J].安徽电力科技信息, 2008 (5)

[3]何仰赞, 温增银.电力系统分析[M].武汉:华中科技大学出版社, 2002

[4]程云志, 叶幼君.500kV自耦变压器中性点装设小电抗的应用研究[J].华东电力, 2006 (11)

[5]DL/T620—1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S]

变压器中性点接地分析 第8篇

随着广东电网超高压系统的扩大,容量的不断增加,系统的单相接地短路电流亦不断增加,而多数500kV主变中性点采用直接接地方式,使系统零序电抗大大降低,导致单相短路电流超过三相短路电流,甚至超过了断路器遮断容量[1,2,3]。如在2009年夏大方式下,鹏城站500kV母线三相短路电流为48.3kA,而单相短路电流却达到53.6kA,香山站220kV母线A三相短路短路电流为47.2kA,而单相短路电流却达到52.1kA。这些早期建设的变电站开关遮断容量为50kA,且大部分位于负荷密集的珠三角地区,很难在短时间内全部更换。为降低短路电流,目前只能暂时从系统运行方式安排上进行限制,可通过分母运行、断开或跳通线路等运行措施。以上措施通过增大短路点的正序自阻抗,可以有效地将三相和单相短路电流降低至安全水平,但线路的开断会对系统的供电可靠性带来一定的负面影响[4,5,6,7,8]。

对于广东电网部分站点(如香山站)三相短路电流较小、单相短路电流超标的特点,可以考虑另一种措施———将500kV主变的中性点直接接地方式改为经一定阻值的小电抗接地,以降低电网单相接地短路电流水平。本文提出在广东电网相关站点采用500kV自耦变压器中性点小电抗接地的方式,以降低单相接地短路电流水平。结合广东电网典型500kV站点———香山站的特殊情况,分析和计算该方法对短路电流的限制效果,并对中性点小电抗的取值范围提出了建议,在此基础上进一步探讨了采用该方法后对系统所带来的影响。

1 自耦变中性点加小电抗限制短路电流的原理

1.1 自耦变的零序电路分析

自耦变压器中性点小电抗接地与普通变压器不同,自耦变压器中有两个直接电气联系的自耦绕组,由于自耦变压器的两个自耦绕组共用一个中性点和接地阻抗,因此,中性点的入地电流,应等于两个自耦绕组零序电流之差的三倍[9]。当自耦变压器的中性点经小电抗接地时,中性点的电位,不像普通变压器那样只取决于一个绕组的零序电流,而要受两个绕组零序电流的影响。因此,中性点接地电抗对零序等值电路及其参数的影响,也与普通变压器不同。

设X1、X2、X3为中性点直接接地时的高、中、低压侧的等值零序电抗,X'1、X'2、X'3为中性点经小电抗接地后的高、中、低压等值零序电抗,Xn为归算到高压侧的中性点电抗值。计算可以得出中性点经小电抗接地的自耦变压器高、中、低侧等值零序电抗分别为:

由此可得:在中性点经电抗接地的自耦变压器的零序等值电路中,包括三角形在内的各侧等值电抗,均包含有与中性点接地电抗有关的附加项,而普通变压器则仅在中性点电抗接入侧增加附加项。

1.2 中性点小电抗接地增大零序阻抗的原理

一般可认为系统的正序阻抗等于负序阻抗,单相接地短路电流可以表示成:

式中:Ik(1)是单相短路电流;Vk(0)为故障前瞬间故障点对地电压;Zk1为故障点正序自阻抗;Zk0为故障点零序自阻抗。可见,单相短路电流不仅受到正序自阻抗的影响还受到零序自阻抗的影响。

根据参考文献[10-13]的双端等值方法来分析500kV站的自阻抗成分。构建双端电源等值电路,分别保留500kV站点的500kV母线和220kV母线,等值时断开二者之间的变压器,等值完成后再与等值支路并联。等值结果如图1所示:

图1中,ZH0、ZM0、ZL0分别为变压器T型等值电路的零序阻抗,Zeq0为等值联络阻抗,是表征电磁环网的零序等值阻抗,ZHS0为500kV母线对地的零序等值阻抗,ZMS0是220kV母线对地零序等值阻抗。

为了便于分析,利用星网变换,图1可简化成图2所示。

由图2可以看出,电网500kV侧零序自阻抗可写成:

220kV侧的零序自阻抗Zk M0可以写成:

可见,自耦变中性点经小电抗接地后,通过增大Zhl0、Zhm0和Zml0的值从而增大短路点的零序阻抗,以降低其单相短路电流。

2 广东500kV电网主变小电抗接地应用研究

2.1 广东电网典型变电站单相短路电流概况

500kV香山站地处广东电网的中珠地区,是该地区唯一的500kV变电站。其220kV母线的三相短路电流为43.4kA,单相短路电流为51.3kA,已超出其断路器的遮断电流限制。为限制其单相短路电流,目前不得不将站内220kV母线分裂运行。

2009年夏大方式下(假设220kV母线不分母),香山站短路电流情况见表1所示。

香山站是中珠地区唯一的500kV变电站,同时是珠海电厂、铜鼓电厂的电力转送点,在500kV网络采取跳通、断线等措施均会对潮流分布和稳定有较大影响。根据2009年夏大的500kV主网分区供电方案,跳通和断线区域距离香山站较远,对香山站的影响不大,并不能将220kV变电站单相短路电流有效控制在限值以内。因此对于该站点,利用自耦变中性点电加小电抗的方法来限制其单相短路电流是很有意义的。

2.2 中性点经小电抗接地对短路电流的限制效果

为了避免运行和故障过程中的环流,因此在进行主变中性点接入小电抗应用研究中,在并联的两台变压器中性点接入同样大小的小电抗。

香山站#1、#2变均为自耦变,高、中压侧并联运行,因此在计算过程中,分别在两台变中性点接入5-30欧的小电抗,分析接入小电抗后对220kV母线侧短路电流的影响和由此产生的问题。

由以上结果可知:

(1)采用自耦变中性点电加小电抗的方法,不需采取母线分裂的手段,就可以将其220kV单相短路电流限制在50kA以下。

(2)自耦变压器中性点经小电抗接地,对220kV单相短路电流限制效果理想,而对500kV单相短路电流限制效果非常有限。这是因为500kV侧其零序阻抗主要由ZHS0决定,改变增大变压器支路的Zhl0、Zhm0和Zml0的值对其影响不大。

(3)对于香山站而言,合适的阻抗值在5-15Ω的范围内,更大的阻抗难以获得相应的效果,短路电流的继续减少已不明显,小电抗的作用趋于饱和。

3 自耦变中性点经小电抗接地对电网的影响

3.1 对中性点电压的影响

变压器主变中性点经小电抗接地后,由于不对称接地故障产生的三倍零序电流过中性点电抗,将在变压器中性点产生一定的电压,对变压器的绝缘提出了一定的要求,因此有必要计算在接入不同电抗并在不同位置发生不对称接地故障时所产生的过电压。

表3给出了在主变中性点接入不同阻抗值的小电抗后,主变220kV和500kV母线单相短路在变压器中性点产生的电压。可以看到,由于220kV侧故障后的零序电流更大,因此在中性点所产生的零序电压也更高。

从以上的计算结果,建议小电抗的取值为15Ω最为适宜。如果小电抗取值太小,那必然中性点接地电流很大,这对小电抗的技术参数也要求更苛刻,也不利于工程应用;但若小电抗取值太大则主变中性点过电压水平提升,导致主变中性点绝缘抬升一个档次,会增加主变成本。

3.2 对非故障相母线电压的影响

由于变压器中性点经小电抗接地,在发生不对称故障后,由于中性点电压的偏移,也使故障点附近母线的相电压大小发生偏移,如图3所示。

图3中,下标中的字母a、b、c表示括号内的数字表示电气量的序分量标志,虚线表示无故障时的正序分量相量,实线表示故障后的实际电量。

表4和表5分别给出了在主变高、中压侧母线故障时,母线非故障相相电压。

表中可以看到,当在主变中性点接入小电抗后,由于中性点电压的偏移,使故障侧非故障相的电压升高较多,普遍超过10%,因此需要在应用时考虑相应的过电压问题。

此外,从上述数据分析可知:(1)故障侧的非故障相电压偏移随中性点小电抗的增大而增高,非故障侧的非故障相电压偏移随之降低,偏移幅度都逐渐减小。(2)中性点接小电抗后,故障侧非故障相电压升高较多,而另一侧电压升高较少。

4 结语

(1)在500kV自耦变中性点接入小电抗能够有效降低变电站中压侧(220kV侧)单相短路电流,利于将短路电流控制在安全水平,但对于高压侧(500kV侧)效果不明显。由于电网中存在零序分支,抑制效果随着小电抗阻抗值的增大而衰减,从计算结果分析,电抗值一般选择10-15欧,过大的小电抗会带来中性点电抗体积、成本增大的问题。(2)由于中性点经小电抗接地后,超高压电网从有效接地向非有效接地转化,在不对称故障时三倍零序电流在中性点小电抗上产生过电压电压,并对周边系统的电压产生一定的影响,而且这一影响随着小电抗的增大而逐步增大,从计算结果来看,220kV侧单相接地故障的中性点电压大于500kV侧中性点电压,因此在实际应用过程中,必须经过仔细核算以确定相应的主变绝缘水平。

摘要：广东电网500kV主网中自耦变压器的大量应用,使得系统零序阻抗迅速减小,导致单相短路电流超过三相短路电流,甚至超过了断路器遮断电流。针对部分站点三相短路电流较小、单相短路电流超标的特殊情况,本文提出在广东电网相关站点采用500kV自耦变压器中性点小电抗接地的方式,以降低单相接地短路电流水平,从而避免使用分母的方式限制短路电流。以广东电网典型500kV站点为算例,分析和计算该方法对短路电流的限制效果,并进一步对中性点电抗器的小电抗取值、主变中性点的过电压保护和绝缘配合问题进行了探讨。