主變中性點(diǎn)加裝小電抗應(yīng)用分析

趙永來(lái) 張寧寧

摘 要：本文主要通過(guò)對(duì)主變中性點(diǎn)加裝小電抗器數(shù)學(xué)模型分析、不同接地方式的短路電流數(shù)據(jù)、接觸電位差和跨步電位差的計(jì)算，得出主變加小電抗器后單相短路接地網(wǎng)入地電流增大，建議在施工方面加強(qiáng)相關(guān)防范措施、提高工程設(shè)備驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。分析了目前主變小電抗接線(xiàn)方式，建議推廣小電抗與接地并聯(lián)不帶隔離開(kāi)關(guān)的接線(xiàn)方式。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn)小電抗；短路電流；接觸電位差；跨步電位差

近年來(lái)遼寧電網(wǎng)裝機(jī)容量有所增加，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也不斷增強(qiáng)。然而區(qū)域電網(wǎng)發(fā)展在滿(mǎn)足負(fù)荷快速增長(zhǎng)的同時(shí)，出現(xiàn)了短路容量超標(biāo)的問(wèn)題。本文針對(duì)撫順500kV變電站受該區(qū)域電源分布影響，由于部分節(jié)點(diǎn)電源接入過(guò)于集中，變電站內(nèi)系統(tǒng)接地點(diǎn)較多，接地方式缺乏優(yōu)化[1]，因此造成變電站內(nèi)出現(xiàn)單相短路電流高于三相短路電流現(xiàn)象，對(duì)限制電網(wǎng)運(yùn)行和發(fā)展具有一定的影響[2]。為解決單相短路電流超標(biāo)、同時(shí)考慮地區(qū)接線(xiàn)方式以及經(jīng)濟(jì)成本等因素，采用在500kV自耦變壓器中性點(diǎn)加裝小電抗器是一項(xiàng)有效的措施[3]。

1 主變中性點(diǎn)加小電抗原理

自耦變壓器中性點(diǎn)接小電抗器電抗表達(dá)式數(shù)學(xué)模型，如下所示。

x*1=12x*12+x*13-x*23=x1+3x01-kx*2=12x*12+x*23-x*13=x2+3x0kk-1x*3=12x*13+x*23-x*12=x3+3x0k

在主變中性點(diǎn)加裝小電抗x0，能有效降低系統(tǒng)的單相短路電流，并且不會(huì)改變?nèi)喽搪冯娏鞯拇笮　?/p>

2 不同運(yùn)行方式的短路電流預(yù)算

1）主變中性點(diǎn)均接小電抗運(yùn)行時(shí)： 500kV線(xiàn)路側(cè)單相短路電流為25.8kA，每臺(tái)主變中性點(diǎn)入地電流0.53kA，入地短路電流24.1kA；220kV線(xiàn)路側(cè)單相短路電流為26.9kA，每臺(tái)主變中性點(diǎn)入地電流4.5kA，入地短路電流14.2kA。

2）一臺(tái)主變中性點(diǎn)接地，另一條直接接地運(yùn)行時(shí)： 500kV線(xiàn)路側(cè)單相短路電流為27.9kA，每臺(tái)主變中性點(diǎn)入地電流0.81kA，入地短路電流26.3kA；220kV線(xiàn)路側(cè)單相短路電流為27.2kA，每臺(tái)主變中性點(diǎn)入地電流6kA，入地短路電流15.8kA。

3 接觸電位差和跨步電位差的分析

接地網(wǎng)入地電流如式（3.1）所示：

其中i為入地短路電流；imax為接地短路電流最大值；i0流入系統(tǒng)中性點(diǎn)的短路電流；β1=0.5、β2=0.15分別為站內(nèi)站外短路電流工頻分流系數(shù)。

直接接地的變壓器在 220kV 單相接地短路時(shí)入地電流i0

4 小電抗電氣主接線(xiàn)分析

撫順500kV變電站主變中性點(diǎn)預(yù)加裝小電抗該方案變壓器可以在直接接地和經(jīng)小電抗接地之間進(jìn)行靈活切換。該方法在變壓器中性點(diǎn)與小電抗器之間裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)三和個(gè)接地開(kāi)關(guān)，其中一個(gè)接地開(kāi)關(guān)連接在原來(lái)主變直接接地的中性點(diǎn)母線(xiàn)上，通過(guò)投切可以將中性點(diǎn)直接接地。由于隔離開(kāi)關(guān)可將主變與小電抗分離，因此有利于相關(guān)設(shè)備的檢修。此方案在東北地區(qū)的500kV變電站加裝小電抗接線(xiàn)方式應(yīng)用比較廣泛，目前基本沒(méi)有因該接線(xiàn)出現(xiàn)事故現(xiàn)象。

通過(guò)近幾年對(duì)主變中性點(diǎn)測(cè)量記錄值顯示，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)小電抗通過(guò)電流值特別低，所承受的對(duì)地電壓也特別小，因此主變中性點(diǎn)小電抗發(fā)生故障成為小概率事件。為防止主變中性點(diǎn)因誤操作，錯(cuò)誤拉開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)而造成主變中性點(diǎn)失去接地點(diǎn)；同時(shí)又為節(jié)省建設(shè)投資成本，防止二次回路接線(xiàn)復(fù)雜化；建議在主變和小電抗器前僅裝設(shè)一組接地開(kāi)關(guān)，不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。并完善接地開(kāi)關(guān)的防誤閉鎖功能，來(lái)防止主變中性點(diǎn)接地系統(tǒng)失去接地點(diǎn)而造成的隱患。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）撫順500kV變電站周邊電網(wǎng)電廠(chǎng)的規(guī)劃擴(kuò)建，導(dǎo)致該區(qū)域電網(wǎng)短路容量不能得到充分的利用，可能出現(xiàn)單相短路電流增大，對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成隱患。通過(guò)分析系統(tǒng)接線(xiàn)原理，采用加裝小電抗是一項(xiàng)有效措施。

（2）由于現(xiàn)場(chǎng)主變周邊無(wú)明顯空閑區(qū)域，防止工程復(fù)雜化，將小電抗計(jì)劃安裝在主變與三次母線(xiàn)之間。系統(tǒng)加裝小電抗可以減小短路入地電流，但相應(yīng)的增加了接地網(wǎng)的入地電流。由于區(qū)域狹小，地網(wǎng)比較雜化，因此為保證人身設(shè)備安全，需要考慮中性點(diǎn)系統(tǒng)接觸電壓和跨步電壓的影響，對(duì)此應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)措施，提高工程施工質(zhì)量，警示運(yùn)維人員加強(qiáng)驗(yàn)收力度。

（3）針對(duì)目前東北地區(qū)主變加裝小電抗的接線(xiàn)方式進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，建議在主變和小電抗器前僅裝設(shè)一組接地開(kāi)關(guān)，不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。此接線(xiàn)方式不僅可以節(jié)約工程投資成本，而且還可以簡(jiǎn)化二次接線(xiàn)，防止主變中性點(diǎn)系統(tǒng)誤操作。

參考文獻(xiàn)：

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[3]周延輝.光纖光柵在干式空心電抗器固化中的應(yīng)變監(jiān)測(cè)研究[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2015， 30 （13）：27-31.

作者簡(jiǎn)介：趙永來(lái)（1986-），男，碩士，工程師，從事變電運(yùn)維工作。