通過500 kV單相主變中性點接地引下線的電流分析

李顯鵬，章凱峰，錢黎鳴，徐駿

（嘉興電力局，浙江嘉興314033）

通過500 kV單相主變中性點接地引下線的電流分析

李顯鵬，章凱峰，錢黎鳴，徐駿

（嘉興電力局，浙江嘉興314033）

為保證中性點可靠接地，某些500 kV單相主變中性點接地方式為∏型。運行中發現在此接地方式下，系統正常時兩接地引下線中會出現較大的異常電流。為此，建立了∏型接地方式的電路模型，應用疊加定理對電路進行了分析，認為在∏型接地方式下，3臺單相主變間的兩段中性點匯流母線存在電阻，是兩接地引下線中出現異常電流的原因，現場實測數據驗證了模型的正確性。

變壓器；∏型接地；引下線；電流；疊加定理

0 引言

在500 kV系統中，主變壓器（簡稱主變）中性點一般為直接接地[1]。在中性點直接接地系統中，當發生單相故障時，流經中性點的故障電流很大。為保證系統安全，要求主變中性點接地線可靠接地，相關規定[2]要求變壓器中性點應有2根與主接地網不同地點連接的接地引下線。按此要求，系統中許多500 kV主變中性點的接地引下線為Π型接地方式。

在系統正常運行時，主變中性點會因系統不平衡而流過較小的電流，一般小于10 A，但現場運行[3-5]發現，主變中性點經Π型接地后，系統在正常運行時，引下線中會出現高達155 A的接地電流，明顯大于主變中性點電流正常值。

兩接地引下線中長期存在較大的接地電流，可能會使引下線及接地網的接頭處出現過熱，加速引下線及接地網老化；主變周圍磁場很強，引下線中持續存在電流，會使得引下線持續受到磁場力，這些都給主變安全運行帶來隱患。

文獻[3-5]建立了Π型接地的電路模型，對中性點接地引下線中電流進行了分析。文獻[3]的Π型接地電路模型中將接地網電阻簡化為兩端都接地，這樣簡化會使得接地引下線中電流直接流入大地，而不會流經接地網電阻，這與文中接地網電阻越小、引下線中電流越大的結論相矛盾。文獻[4]僅對模型進行了定性分析，未進行定量分析，得出的結論不夠嚴謹。在文獻[5]的簡化電路中，B相流入中性線電流被認為無作用而被簡化，因此簡化模型的物理意義不夠清晰。

以下通過建立Π型接地方式的電路模型，應用疊加定理對引下線中電流進行了分析，模型物理意義明確。

1 Π型接地線的電路模型及分析

系統中運行的主變中性點匯流母線經Π型接地的接線如圖1所示。

圖1 Π型接地方式

3臺單相主變的電流流入中性點匯流母線，不平衡量經兩側的引下線流向接地網，再經接地網流入大地，將Π型接地的電路簡化為圖2所示模型。

圖2 ∏型接地的電路模型

由疊加定理可知，流過兩接地引下線的電流分別為：

一般情況下，主變三相不平衡引起的主變中性點電流較小，可認為三相電路近似對稱，即，則有：

由于任意一段匯流母線都存在電阻，即RAB≠0，RBC≠0，由式（10），（11）可知I1≠0，I2≠0，即在系統正常時，中性線的兩端引下線會存在電流。引下線中電流大小與主變負載大小、兩段中性點匯流母線電阻、引下線的電阻有關。AB段匯流母線與BC段匯流母線電阻存在差異，兩段接地引下線電阻也會不同。各接線頭間的接觸電阻、接地網電阻會隨著投運時間的增長而發生腐蝕而導致電阻變化，因此即使系統運行工況完全一樣，兩接地引下線中的電流都可能會發生變化。

由式（11）可知，在系統正常時，兩接地引下線中電流特征為：幅值接近于相等，方向接近于相反。

2 算例驗證

對某500 kV變壓器Π型接地線進行的實際測量顯示，RAB+RBC＝1.4 mΩ，R1+R2+RAB+RBC＝6.7 mΩ，中性點接地引下線電流與負載電流關系的實測數據[5]見表1。

表1 接地引下線中電流

假設RAB＝RBC，R1＝R2，由式（10）可得：

可見，對于接地引下線中電流與負載電流之比，實測數據與理論推導的結果近似相等，因此，實測數據驗證了本文理論模型的正確性。實測數據與理論推導結果之間的差異可能由主變三相負載不平衡、兩段匯流母線的電阻及兩段接地引下線電阻不完全相等等因素造成，另外，測量方法及測量儀器也可能會帶來一定的誤差。

3 接地方式改進措施

為避免Π型接地帶來的不利影響，同時滿足中性點兩點接地的要求，需對主變中性點Π型接地方式進行調整。建議將Π型接地改為一端兩點接地，即將一側接地引下線改接到另一側，如圖3所示，或拆除一側接地引下線，另一側接地引下線與接地網增加1個連接點，如圖4所示，使中性點匯流母線與接地網保持2個不同的連接點。當一個連接點因銹蝕等原因連接不可靠時，另一個連接點也能確保主變中性點可靠接地。

接地引下線采用一端兩點接地后，A，B，C 3臺單相主變中性點電流先匯流，再流向同一側的兩根引下線。此時，中性點匯流母線電阻就不起作用，三相匯流后中性點電流很小，再分流流向兩引下線。此接線方式下，系統正常運行時兩接地線中不會出現大的電流。因此，一端兩點接地方案即可滿足主變中性點兩點接地要求，也能避免∏型接地引起兩接地引下線出現異常電流的情況。

圖3 一端兩點接地接線A

圖4 一端兩點接地接線B

4 結語

500 kV單相主變中性點經Π型接地時，由于3臺單相主變間的兩段匯流母線存在電阻，導致在系統正常運行時，兩接地引下線中會出現較大的異常電流，電流大小與主變負載電流、3臺單相主變間的兩段匯流母線電阻、接地引下線電阻有關。建議將Π型接地方式改為一端兩點接地，在滿足中性點經兩點接地的同時，接地引下線在系統正常時不再出現異常電流，可消除Π型接地帶來的不利影響。

[1]陳珩.電力系統穩態分析[M].北京∶中國電力出版社，1995.

[2]國家電網公司.防止電力生產重大事故的二十五項重點要求[M].北京∶中國電力出版社，2001.

[3]王若星，王超，胡志勇，等.500 kV變壓器組Π形接地引下線電流分析及處理[J].變壓器，2011，48（1）∶74-76.

[4]唐芳軒.500 kV單相變壓器組中性點接地方式探討[J].高壓電器，2004，40（3）∶233-234.

[5]李德佳.單相變壓器組中性點“Π”型接地產生環流的原因分析[J].變壓器，2005，42（12）∶32-33.

（本文編輯：楊勇）

Analysis on Grounding Down Lead Current of Neutral Points for 500 kV Single-phase Transformers

LI Xian-peng，ZHANG Kai-feng，QIAN Li-ming，XU Jun
（Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

Some neutral points of 500 kV single-phase transformers use∏grounding to ensure the reliability. High abnormal current is found in the two grounding down leads during normal operation of power system in this mode of grounding.Therefore，the circuit model of∏grounding is established.Through the analysis on the circuit by superposition theorem，it is found that the resistance of the two neutral point buses between three single-phase transformers led to the abnormal current of the two grounding down leads.The field test verifies the validity of the model.

transtormer；∏grounding；down lead；current；superposition theorem

TM407

：B

：1007-1881（2012）03-0022-03

2011-10-19

李顯鵬（1984-），男，湖北漢川人，碩士，工程師，從事變電運行工作。