主變中性點加裝小電抗應用分析

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學模型分析、不同接地方式的短路電流數據、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入地電流增大，建議在施工方面加強相關防范措施、提高工程設備驗收標準。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不帶隔離開關的接線方式。

關鍵詞：中性點小電抗；短路電流；接觸電位差；跨步電位差

近年來遼寧電網裝機容量有所增加，網架結構也不斷增強。然而區域電網發展在滿足負荷快速增長的同時，出現了短路容量超標的問題。本文針對撫順500kV變電站受該區域電源分布影響，由于部分節點電源接入過于集中，變電站內系統接地點較多，接地方式缺乏優化[1]，因此造成變電站內出現單相短路電流高于三相短路電流現象，對限制電網運行和發展具有一定的影響[2]。為解決單相短路電流超標、同時考慮地區接線方式以及經濟成本等因素，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學模型，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，能有效降低系統的單相短路電流，并且不會改變三相短路電流的大小。

2 不同運行方式的短路電流預算

1）主變中性點均接小電抗運行時： 500kV線路側單相短路電流為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流入系統中性點的短路電流；β1=0.5、β2=0.15分別為站內站外短路電流工頻分流系數。

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加裝小電抗該方案變壓器可以在直接接地和經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隔離開關三和個接地開關，其中一個接地開關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。由于隔離開關可將主變與小電抗分離，因此有利于相關設備的檢修。此方案在東北地區的500kV變電站加裝小電抗接線方式應用比較廣泛，目前基本沒有因該接線出現事故現象。

通過近幾年對主變中性點測量記錄值顯示，系統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，錯誤拉開隔離開關而造成主變中性點失去接地點；同時又為節省建設投資成本，防止二次回路接線復雜化；建議在主變和小電抗器前僅裝設一組接地開關，不裝設隔離開關。并完善接地開關的防誤閉鎖功能，來防止主變中性點接地系統失去接地點而造成的隱患。

5 結語

（1）撫順500kV變電站周邊電網電廠的規劃擴建，導致該區域電網短路容量不能得到充分的利用，可能出現單相短路電流增大，對系統安全穩定運行造成隱患。通過分析系統接線原理，采用加裝小電抗是一項有效措施。

（2）由于現場主變周邊無明顯空閑區域，防止工程復雜化，將小電抗計劃安裝在主變與三次母線之間。系統加裝小電抗可以減小短路入地電流，但相應的增加了接地網的入地電流。由于區域狹小，地網比較雜化，因此為保證人身設備安全，需要考慮中性點系統接觸電壓和跨步電壓的影響，對此應加強防護措施，提高工程施工質量，警示運維人員加強驗收力度。

（3）針對目前東北地區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一組接地開關，不裝設隔離開關。此接線方式不僅可以節約工程投資成本，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].電工技術學報，2017，32 （3）：218-224.

[2]李世軍.集成濾波電抗繞組變壓器數學模型[J]. 電工技術學報，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變監測研究[J].電工技術學報，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。