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摘要：结合500kV桂山站主变中性点加装小电抗工程实例，分析了变压器中性点经小电抗接地对限制220kV母线短路电流的作用；介绍了变压器中性点设备的配置情况、作用与要求；从变电运行管理的角度，提出了变压器中性点经小电抗接地运行的注意事项。 关键词：变压器 短路电流 中性点 小电抗 接地 引言：随着电网的迅速发展，电网结构不断加强，电网的短路电流水平日益提高。另外，目前电力系统中，500kV变压器几乎均采用自耦变压器，造成部分500kV变电站出现220kV母线的单相短路电流高于三相短路电流、单相短路电流超过或接近设备的额定开断容量的现象。为限制220kV母线的单相短路电流，广东电网2011年在16个500kV变电站加装变压器中性点小电抗。 1、中性点经小电抗接地对限制短路电流的作用 1.1变压器采取措施限制220kV短路电流的方法 通过对变压器采取措施，达到限制220kV系统短路电流的目的，方法主要有三种。 （1）增大变压器的短路阻抗 这一措施对降低短路电流有明显效果。但随着变压器短路阻抗的增加，其自身的无功损耗也相应增加，对系统电压水平影响较大，而且该措施存在一定的设计与制造难度。 （2）用普通三圈变替代自耦变压器 这一措施对降低短路电流有一定的效果。但要明显降低短路电流，必须增大普通三圈变的短路阻抗，也会使系统无功损耗增加，降低系统电压水平。 （3）变压器中性点经小电抗接地 这一措施可有效降低220kV母线的单相短路电流，但对降低三相短路电流基本无效。由于广东电网的500kV变压器多采用自耦变，其单相短路电流高，甚至出现单相短路电流高于三相短路电流的现象。因此，在自耦变压器的中性点安装小电抗，来限制220kV母线的短路电流是有效的。而且该方法不受电网的限制，容易推广，投资较小，施工简单。 1.2中性点经小电抗接地对限制短路电流的理论分析 从理论分析，由于自耦变压器中压侧电抗为零或接近为零，所以使用自耦变压器的500kV变电站中压侧零序电抗很小，从而造成220kV系统单相短路电流很大。 自耦变压器中性点经小电抗接地后，其零序等值电路中，包含有与中性点接地电抗有关的附加值，即零序电抗与接地电抗有关。通过对小电抗的阻值进行合理取值，就可以有效的降低单相短路电流。 1.3中性点经小电抗接地对限制短路电流的实际作用 500kV桂山变电站500kV采用3/2断路器接线，出线4回，远期8回，最终建成6个完整串，4台主变全部进串。220kV采用双母线双分段接线，出线6回，远期14回。 根据桂山站的主变参数，在2011年夏大方式下，桂山站两台主变并列运行时，220kV母线三相短路电流42.5kA，单相短路电流达到51kA，高于三相短路电流8.5kA，已经超过50kA的限值水平，不满足电网运行的要求，需采取措施，降低单相短路电流。尽管桂山供电区可进一步解环运行，短路电流有所下降，但检修方式下桂山站仍然有与外区联络运行的需要。而且远期随着桂山站主变扩建和区内220kV电源的接入，桂山站220kV母线单相短路电流水平还会进一步提高，有必要留有一定的裕度。 综上所述，为限制2011年桂山站单相短路电流，提高桂山站近区供电可靠性，增强桂山站短路电流水平对电网发展的适应性，提高桂山站及中珠电网运行方式的灵活性，有必要在桂山站主变中性点加装小电抗，限制220kV母线的单相短路电流。 桂山站主变中性点加装小电抗后，220kV单相短路电流可由51kA降至45kA以下，在50kA限值水平以下，满足电网运行要求。因此，桂山站主变中性点加装小电抗是有效的。 2、中性点设备的配置 500kV桂山站主变中性点加装小电抗工程中，中性点加装的设备有中性点小电抗、旁路隔离开关、避雷器与放电间隙、交流零序CT、直流测量装置，其接线方式如图1所示。 图1500kV桂山站主变中性点设备配置情况（粗线部分） 2.1中性点小电抗 根据对500kV桂山站短路电流分析，主变中性点加装小电抗的容量与220kV母线短路电流结果的关系见表1 由计算结果可知，对于限制单相短路电流，小电抗在0～15范围内，单位电抗下降率为0.51kA/Ω，在15～25范围内，单位电抗下降率仅为0.11kA/Ω。当小电抗值为15欧时，单相短路电流降至约43.4kA，继续增加小电抗的阻抗值对降低短路电流的效果已不明显，进一步增加小电抗电阻抗值的意义不大。 因此，综合考虑桂山站按加装小电抗限制短路电流的效果，并考虑保留一定的裕度，小电抗阻抗值选取15Ω较为适宜。 2.2旁路隔离开关 为确保自耦变压器中性点在任何情况下都处于接地运行状态，变压器中性点与小电抗之间不安装隔离开关，以防止发生误操作而造成变压器中性失地运行。为提供电网调度可能的接地点调整运行要求，方便变压器中性点在直接接地与经小电抗接地之间灵活选择，小电抗安装并联旁路隔离开关，隔离开关采用电动操作机构，以满足调度远方控制要求。 2.3避雷器与放电间隔 为防止变压器当高压侧雷电进波在变压器中性点产生过电压，在小电抗与变压器中性点之间安装避雷器。根据GB311规定[1]，经小电抗接地的变压器中性点绝缘水平要求为“雷电冲击全波和截波耐受电压峰值325KV、短时工频耐受电压有效值140kV”，与66KV电压等级设备绝缘水平相同，因此所选避雷器为66KV电压等级的避雷器。 由于避雷器无法对工频过电压起到保护作用，在避雷器安装处并联放电间隙。综合变压器工频耐压水平、电抗器可能出现的最大工频电压及避雷器允许的工频过电压能力，放电间隙选取26cm。 2.4交流零序CT 由于500kV自耦变压器为分相变压器，变压器中性点套管电流互感器中除流过零序电流外，还流过正序和负序电流，变比一般不能太小，因此无法通过套管电流互感器准确获得变压器零序电流值。为了准确测量小电抗中流过的零序电流，在电抗器接地端装设一只小变比的电流互感器。 2.5直流测量装置 目前广东电网范围内有多条直流输电线路，形成了复杂的交、直流输电系统，当直流系统发生单极闭锁、单极运行时，强大的直流电流通过接地极、大地形成电场，在一定范围内的交流变压器中性点也将产生直流电流。而500kV桂山站在广东电网直流落点区域内，因此中性点必须安装直流测量装置，直流电流值通过变压器测控装置上送主控室后台机与调度端。 |
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