500kV自耦變壓器中性點小電抗對短路電流的影響

李立峰

【摘 要】目前內蒙古網內部分變電站220kV側的單相短路電流已經超出現有設備的遮斷容量。本文通過研究對比得出：在主變中性點裝設小電抗，是目前國內較為通用的降低單相自耦變壓器220kV側單相短路電流的措施，并進行了詳細的分析計算。其結果表明：采用該方法后，220kV側單相短路電流水平降低明顯，不會對地區負荷供電可靠性和安全性產生不利影響，能夠較快的解決變電站220kV側單相短路電流水平超標問題，且運行狀況良好。

【關鍵詞】500kV；自耦變壓器；小電抗；短路電流

1 內蒙古電網短路電流水平

目前，內蒙古電網已形成“兩橫四縱”的500kV主干網架結構。各盟市供電區域均形成220kV主供電的網架結構。其中，呼和浩特、包頭、烏海地區已形成220kV城市環網。隨著內蒙古電網范圍內負荷的不斷增長，現有網架結構不斷加強，根據電網規劃，“十三五”內蒙古電網將進一步加強，到2020年內蒙古電網將形成“三橫五縱”的500kV電網網架結構。目前內蒙古網內部分變電站的220kV側的單相短路電流已經超出現有設備的遮斷容量。

從表1可以看出，變電站A、變電站B、變電站C的220kV側的三相短路電流在47kA以內，220kV側單相短路電流均已超出現有設備的遮斷容量（50kA）。

2 限制短路電流的措施

2.1 減少接地點

減少附近供電區內接地點，經計算可以降低220kV側單相短路電流水平，但作用不明顯。

2.2 主變分裂運行

主變分裂運行，主變分裂運行后可以明顯降低220kV側單相短路電流水平，但是該限制措施的實施受現有變電站主變規模的限制，部分變電站不具備分裂運行的條件，部分變電站現有2臺或3臺主變，主變分裂運行會降低供電可靠性。由于地區負荷增長情況，新建變電站投產初期四臺主變同時投產沒有必要，且造價太高投產周期較長；舊站擴建主變也受場地、造價及建設周期的限制，具體實施的難度相對較大。

2.3 改變地區電網網架結構

隨著500kV電網的不斷加強和完善，內蒙古電網各分供電區之間功率交換主要由500kV電網承擔，220kV電網逐步向地區供電網轉化，分區之間的220kV線路的功能由目前起主網作用逐步轉變成互為備用的性質，內蒙古電網內部各分供電區之間的220kV聯絡線將逐步解開運行。解開運行后會明顯降低地區的短路水平。但是該方案的實施也需要完備的網架結構才能實施，需要網架結構逐步完善后才能實現，無法在短時間內解決短路電流超標問題。

2.4 裝設中性點小電抗

近年來國內各地區電網均隨著裝機容量和電網規模的不斷增加，出現了不同程度的500kV變電站220kV母線側單相短路電流超標問題，在主變中性點裝設小電抗，站內改造工程量較少，占地較小，工期短，投資少，見效快，是目前國內較為通用的降低500kV變電站220kV側單相短路電流超標的有效措施。目前該方法在全國應用的較為普遍，且運行狀況良好。

3 500kV自耦變壓器中性點小電抗對短路電流的影響

3.1 小電抗阻值對短路電流的影響

中性點小電抗主要參數是小電抗的阻值，小電抗阻值的選取直接影響變電站的短路電流。下面以變電站A為例，對小電抗阻值對短路電流的影響做一詳細的說明，見表2。

從表2的計算結果可以看出，在主變中性點裝設小電抗，可以有效的降低500kV變電站220kV側的單相短路電流。隨著阻值的增大，上述各變電站220kV側的單相短路電流降幅明顯；500kV側單相短路電流變化較小；小電抗的裝設對500kV及220kV側三相短路電流基本沒有影響。

中性點加裝小電抗的阻值對變電站220kV側單相短路電流的影響程度，以變電站A、變電站B、變電站C為例，計算結果見表3。

從表3的計算結果可以看出，小電抗阻值從0增長至20Ω時，220kV側單相短路電流降幅較大，變電站A的降幅從50.20kA降低至43.57kA，變電站B的降幅從53.18kA降低至42.42kA，降幅最大為10.76kA，最小也達到6.63kA；阻值選取大于20Ω，單相短路電流降幅減小，趨于平緩，小電抗的作用趨于飽和，效果不明顯；由于主變參數、系統運行方式等因素的影響短路電流的降幅不盡相同。詳見圖1所示。

3.2 小電抗裝設臺數對單相短路電流的影響

為更為詳細的分析小電抗裝設方案，對裝設15Ω中性點小電抗情況下，主變中性點小電抗臺數進行了分析計算。計算結果見表4。

從計算結果可以看出，隨著主變中性點加裝小電抗數量的增多，變電站220kV側單相短路電流降幅明顯。

4 結論

通過前述分析，在主變中性點裝設小電抗，是目前國內較為通用的降低單相自耦變壓器220kV側單相短路電流的措施，該方法適用于單相短路電流大于三相短路電流的情況。采用該方法后，220kV側單相短路電流水平降低明顯。由于主變參數、系統運行方式等因素的影響短路電流的降幅不盡相同。該措施投資少、工期短，不會對地區負荷供電可靠性和安全性產生不利影響，能夠較快的解決變電站220kV側單相短路電流水平超標問題。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]