芻議變壓器中性點經(jīng)小阻抗接地

林涵

摘 要：對于并聯(lián)的多組變壓器，通常采用一臺接地、其它均不接地的運行方式。其優(yōu)點是系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，中性點的點位近似為零，非故障相的對地電壓接近于相電壓，這樣設(shè)備、線路的對地絕緣可以按相電壓進行設(shè)計，從而降低了造價，節(jié)約了投資。其缺點一是由于中性點直接接地系統(tǒng)在單相短路時須斷開故障線路，中斷對用戶的供電，降低了供電可靠性。

關(guān)鍵詞：變壓器;中性點;接地

目前，國內(nèi)大部分220kV變壓器中性點采用直接接地運行，部分采用非直接接地方式。對于并聯(lián)的多組變壓器，通常采用一臺接地、其它均不接地的運行方式。其優(yōu)點是系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，中性點的點位近似為零，非故障相的對地電壓接近于相電壓，這樣設(shè)備、線路的對地絕緣可以按相電壓進行設(shè)計，從而降低了造價，節(jié)約了投資。其缺點一是由于中性點直接接地系統(tǒng)在單相短路時須斷開故障線路，中斷對用戶的供電，降低了供電可靠性，為了克服這一缺點，目前在中性點直接接地系統(tǒng)中，廣泛裝設(shè)了自動合閘裝置;二是單相接地短路時的短路電流很大，甚至可能超過三相短路電流的數(shù)值;三是由于較大的單相短路電流只在一相回路內(nèi)通過，將在三相導(dǎo)線周圍形成較強的單相磁場，對附近的通信線路產(chǎn)生電磁干擾。

220kV變壓器中性點經(jīng)小電抗接地方式的可使電力系統(tǒng)中性點過電壓水平大幅度的降低，限制短路電流，提高供電系統(tǒng)的可靠性和安全性，同時可降低變壓器絕緣等級，節(jié)約變壓器生產(chǎn)成本，具有極大的經(jīng)濟效益。

1.電氣制動和變壓器中心點經(jīng)小電阻接地

一是電氣制動。當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生短路時，發(fā)電機輸出的有功功率急劇減少，發(fā)電機組因功率過剩而加速，如能迅速投入制動電阻，消耗發(fā)電機組的有功功率以制動發(fā)電機，使發(fā)電機不失步，仍能同步運行，從而提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。運用電氣制動提高暫態(tài)穩(wěn)定性時，制動電阻的大小及其投切時間要選擇恰當(dāng)。否則，或者會發(fā)生所謂的欠制動，即制動作用過小，發(fā)電機仍要失步;或者發(fā)生過制動，卻制動過大，發(fā)電機雖在第一次振蕩中沒有失步，卻在切除故障和切除制動電阻后的第二次振蕩中或以后失步了。過制動現(xiàn)象也可用等面積定則解釋。因此在考慮某個具體電力系統(tǒng)中如何使用電氣制動時，應(yīng)通過一系列計算，求出不同輸送功率下制動電阻的上下限和投切時間，然后選擇一個恰當(dāng)?shù)姆桨浮?/p>

二是變壓器中性點經(jīng)小電阻接地。變壓器中性點經(jīng)小電阻接地就是對接地性短路故障的電氣制動。短路電流的零序分量通過變壓器中性點所接電阻R時，將產(chǎn)生有功功率損耗。在短路靠近送電端時，它主要由送電端發(fā)電廠供給;接近受電端時，則主要由受電端系統(tǒng)供給。送電端發(fā)電機由于要供給這部分功率損耗，短路時它們的加速度就要減緩，或者說這些電阻中的功率損耗起了制動作用，因而提高了系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。因此對于不是無限大容量母線的實際電力系統(tǒng)，一般只在送電端變壓器中性點接入小電阻。如果在受電端變壓器中性點接小電阻，則由于電阻上的功率消耗，大部分將由受電端發(fā)電機負(fù)擔(dān)，使本來處于減速的受電端發(fā)電機加重負(fù)擔(dān)，惡化了系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

中性點連接的小電阻和連接三相上的制動電阻不完全相同，它的制動作用因短路點距送、受電短的遠近及短路的種類而異。因此在考慮某個具體系統(tǒng)中如何使用這一個措施，也應(yīng)通過一系列計算方能確定適當(dāng)?shù)碾娮柚怠?/p>

變壓器中性點所接的用以提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的小電阻或小電抗的數(shù)值很小，若以變壓器的額定容量為基準(zhǔn)，其電阻或電抗百分?jǐn)?shù)一般不超過百分之幾，因此并不改變電力系統(tǒng)中性點工作方式的性質(zhì)。

2.變壓器中性點經(jīng)小電阻接地的優(yōu)越性

隨著電力系統(tǒng)的不斷擴大，電網(wǎng)容量逐步增加，大量變壓器中性點如果采用直接接地的方式。在這種系統(tǒng)下發(fā)生單相接地故障時，故障相便直接經(jīng)過大地而形成單相短路。在這種情況下，中性點的點位不發(fā)生位移，其對地電壓仍保持為零;接地點非故障相對地電壓的升高或降低的數(shù)值，與電力系統(tǒng)的零序電抗和正序電抗的比值有密切關(guān)系。當(dāng)>時，接地點非故障相對地電壓有最大值，可達到正常相的1.25倍。當(dāng)=時，接地點非故障相對地電壓保持不變;當(dāng)<時，接地點非故障相對地電壓低于正常時的相電壓。

這種接地方式會使得系統(tǒng)零序電抗大大降低，可能產(chǎn)生大的短路電流。電網(wǎng)中性點接地的目的是為了保證電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行，繼電保護的可靠動作和限制系統(tǒng)過電壓，最有效的方法四系統(tǒng)中所有變壓器中性點直接接地，并使中性點上出現(xiàn)較高的電壓這可能造成下列缺點：

一是發(fā)生單相接地時，線路或設(shè)備必須立即切除，降低了供電的連續(xù)性;

二是由于單相接地短路電流較大，引起電壓急劇降低，以致影響系統(tǒng)的穩(wěn)定;

三是單相接地短路電流講產(chǎn)生很大的電動力效應(yīng)及熱效應(yīng)，可能使故障范圍擴大和損壞設(shè)備;

四是單相接地短路電流可能超過三相短路電流，使高壓熔斷器的選擇必須按照單相短路的條件進行校驗，并且由于高壓斷路器的跳閘次數(shù)增多，增大了斷路器的維修工作量;

五是單相接地短路電流在導(dǎo)線周圍形成較強的單相磁場，使鄰近的通信線路和信號裝置受到干擾;

為了限制單相接地的短路電流，我國在不超過220kV的系統(tǒng)中，多采用減少中性點接地數(shù)目，增大零序電抗的方法。通常在整個系統(tǒng)中僅僅保留2～3個中性點直接接地，其余的中性點不接地。但是應(yīng)當(dāng)注意的是，在倒閘操作或事故跳閘之后有可能把系統(tǒng)解列成幾個部分，從而使系統(tǒng)的某些部分失去接地的中性點，并使中性點上出現(xiàn)較高的過電壓。為了避免出現(xiàn)嚴(yán)重后果，通常在那些不接地的中性點上裝設(shè)專用避雷器予以保護。

總 結(jié)

因此，我們可以考慮將中性點經(jīng)小阻抗接地，其著眼點是為了增大零序電抗，以限制單相短路電流，并且每臺變壓器的中性點均經(jīng)過小阻抗接地。這樣即使系統(tǒng)被解列為幾個部分，也不會出現(xiàn)有中性點不接地的變壓器，因而對主變壓器中性點絕緣水平的要求可大大降低。

參考文獻

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