趙永來 張寧寧

摘 要：本文主要通過對主變中性點加裝小電抗器數(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相關(guān)防范措施、提高工程設(shè)備驗收標準。分析了目前主變小電抗接線方式，建議推廣小電抗與接地并聯(lián)不帶隔離開關(guān)的接線方式。

關(guān)鍵詞：中性點小電抗；短路電流；接觸電位差；跨步電位差

近年來遼寧電網(wǎng)裝機容量有所增加，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也不斷增強。然而區(qū)域電網(wǎng)發(fā)展在滿足負荷快速增長的同時，出現(xiàn)了短路容量超標的問題。本文針對撫順500kV變電站受該區(qū)域電源分布影響，由于部分節(jié)點電源接入過于集中，變電站內(nèi)系統(tǒng)接地點較多，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，對限制電網(wǎng)運行和發(fā)展具有一定的影響[2]。為解決單相短路電流超標、同時考慮地區(qū)接線方式以及經(jīng)濟成本等因素，采用在500kV自耦變壓器中性點加裝小電抗器是一項有效的措施[3]。

1 主變中性點加小電抗原理

自耦變壓器中性點接小電抗器電抗表達式數(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，并且不會改變?nèi)喽搪冯娏鞯拇笮　?/p>

2 不同運行方式的短路電流預(yù)算

1）主變中性點均接小電抗運行時： 500kV線路側(cè)單相短路電流為25.8kA，每臺主變中性點入地電流0.53kA，入地短路電流24.1kA；220kV線路側(cè)單相短路電流為26.9kA，每臺主變中性點入地電流4.5kA，入地短路電流14.2kA。

2）一臺主變中性點接地，另一條直接接地運行時： 500kV線路側(cè)單相短路電流為27.9kA，每臺主變中性點入地電流0.81kA，入地短路電流26.3kA；220kV線路側(cè)單相短路電流為27.2kA，每臺主變中性點入地電流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 單相接地短路時入地電流i0

4 小電抗電氣主接線分析

撫順500kV變電站主變中性點預(yù)加裝小電抗該方案變壓器可以在直接接地和經(jīng)小電抗接地之間進行靈活切換。該方法在變壓器中性點與小電抗器之間裝設(shè)隔離開關(guān)三和個接地開關(guān)，其中一個接地開關(guān)連接在原來主變直接接地的中性點母線上，通過投切可以將中性點直接接地。由于隔離開關(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方式應(yīng)用比較廣泛，目前基本沒有因該接線出現(xiàn)事故現(xiàn)象。

通過近幾年對主變中性點測量記錄值顯示，系統(tǒng)正常運行時中性點小電抗通過電流值特別低，所承受的對地電壓也特別小，因此主變中性點小電抗發(fā)生故障成為小概率事件。為防止主變中性點因誤操作，錯誤拉開隔離開關(guān)而造成主變中性點失去接地點；同時又為節(jié)省建設(shè)投資成本，防止二次回路接線復(fù)雜化；建議在主變和小電抗器前僅裝設(shè)一組接地開關(guān)，不裝設(shè)隔離開關(guān)。并完善接地開關(guān)的防誤閉鎖功能，來防止主變中性點接地系統(tǒng)失去接地點而造成的隱患。

5 結(jié)語

（1）撫順500kV變電站周邊電網(wǎng)電廠的規(guī)劃擴建，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，對系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行造成隱患。通過分析系統(tǒng)接線原理，采用加裝小電抗是一項有效措施。

（2）由于現(xiàn)場主變周邊無明顯空閑區(qū)域，防止工程復(fù)雜化，將小電抗計劃安裝在主變與三次母線之間。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，需要考慮中性點系統(tǒng)接觸電壓和跨步電壓的影響，對此應(yīng)加強防護措施，提高工程施工質(zhì)量，警示運維人員加強驗收力度。

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

參考文獻：

[1]姜志鵬.干式空心電抗器溫度場計算試驗分析[J].電工技術(shù)學(xué)報，2017，32 （3）：218-224.

[2]李世軍.集成濾波電抗繞組變壓器數(shù)學(xué)模型[J]. 電工技術(shù)學(xué)報，2015，30 （14）：201-207.

[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)測研究[J].電工技術(shù)學(xué)報，2015， 30 （13）：27-31.

作者簡介：趙永來（1986-），男，碩士，工程師，從事變電運維工作。