淺議光伏電站中Z型接地變壓器的安裝位置

摘要：對(duì)多級(jí)串供的光伏電站中接地變的安裝位置進(jìn)行了簡(jiǎn)單探討，對(duì)不同線路故障時(shí)零序保護(hù)的動(dòng)作行為進(jìn)行分析，從而確定接地變的正確安裝位置。

關(guān)鍵詞：新能源電站;接地變壓器;安裝位置

0 ? ?引言

在光伏電站的建設(shè)過(guò)程中，往往是多個(gè)業(yè)主單位不同步建設(shè)各自的變電站，導(dǎo)致單臺(tái)主變的中低壓系統(tǒng)中所接的接地變數(shù)量及安裝位置不統(tǒng)一，因而在部分線路故障時(shí)，零序保護(hù)不能可靠動(dòng)作。本文僅討論單臺(tái)變壓器的35 kV系統(tǒng)由多級(jí)變電站串供，一臺(tái)接地變安裝在下級(jí)變電站時(shí)對(duì)零序保護(hù)的影響，通過(guò)分析最終確定一臺(tái)接地變的安裝位置，從而為多站設(shè)計(jì)、項(xiàng)目評(píng)審、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收等環(huán)節(jié)提供技術(shù)支撐。

如圖1所示，接地變安裝在下級(jí)35 kV開(kāi)關(guān)站的母線上。現(xiàn)對(duì)不同線路故障時(shí)流過(guò)故障線路、典型非故障線路的零序電流進(jìn)行分析，探討零序保護(hù)定值的靈敏度及配合問(wèn)題，以便判斷接地變安裝在下級(jí)變電站是否合適。

1 ? ?下級(jí)變電站光伏出線故障時(shí)的相關(guān)故障分析

當(dāng)35 kV開(kāi)關(guān)站的35 kV光伏1線發(fā)生單相接地故障時(shí)，如圖1所示，各回路的零序電流值如下：

35 kV光伏1線：10=r+cn+cj1。其中Ir為接地變提供的阻性電流，Icn為該35 kV光伏n線的線路電容電流，Icj1為本35 kV集電線路1的電容電流。由于Ir遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線路的電容電流，故上式可按如下公式近似計(jì)算：10+r。即故障線路光伏1線的零序電流約為接地變的阻性電流。

35 kV集電線路1：j10+cn。系統(tǒng)對(duì)地的電容電流和接地變提供的阻性電流通過(guò)大地從接地點(diǎn)進(jìn)入35 kV電力系統(tǒng)，再由集電1回通過(guò)主變壓器的低壓側(cè)三角形繞組構(gòu)成三相之間的通路，最后又通過(guò)集電1回流回各出線及接地變回路，即集電1回感受的零序電流是110 kV變電站35 kV母線所接的非35 kV開(kāi)關(guān)站的其他正常線路的電容電流，也即對(duì)應(yīng)圖中的光伏n線，此電流一般由電纜長(zhǎng)度決定，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于接地變所提供的阻性電流。

綜上所述，光伏1線故障時(shí)，本線路感受的零序電流足夠大，使零序保護(hù)有足夠的靈敏度，滿足保護(hù)要求。集電線路1卻感受不到足夠大的零序電流，在光伏1線保護(hù)或開(kāi)關(guān)拒動(dòng)時(shí)，集電線路1不能作為光伏1線的遠(yuǎn)后備將其切除，不滿足相關(guān)規(guī)定。

2 ? ?下級(jí)變電站集電線路故障時(shí)的相關(guān)故障分析

當(dāng)35 kV開(kāi)關(guān)站的35 kV集電1回發(fā)生單相接地故障時(shí)，如圖2所示，各回路的零序電流值如下：

35 kV光伏1線：10+c1。其中Ic1為本線路自身的電容電流，即正常線路光伏1線的零序電流為自身容性電流。

35 kV集電1回110 kV變電站側(cè)：j10+cn。即110 kV變電站側(cè)的零序電流為110 kV變電站35 kV母線所接的非35 kV開(kāi)關(guān)站的其他正常線路的對(duì)地電容電流，也即圖中的光伏n線。

從上述分析可知，當(dāng)110 kV變電站35 kV集電1回故障時(shí)，由于接地變安裝在線路的下級(jí)開(kāi)關(guān)站，導(dǎo)致線路感受的零序電流為其他站的電路電容電流之和，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于接地變的阻性電流，不滿足零序保護(hù)的靈敏度，即本線路故障時(shí)零序保護(hù)無(wú)法動(dòng)作，顯然是不滿足要求的。

3 ? ?其他變電站光伏進(jìn)線故障時(shí)的相關(guān)故障分析

當(dāng)110 kV開(kāi)關(guān)站35 kV母線所接的其他線路發(fā)生故障時(shí)，如圖3所示，各回路的零序電流值如下：

35 kV光伏n線：n0=r+c1+cj1。即故障線路感受的零序電流能滿足零序保護(hù)整定的靈敏度。

35 kV集電1回：10=r+c1。由于Ir遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線路的零序電流，故上式可按如下公式近似計(jì)算：10=r。即集電1回的零序電流約為接地變的阻性電流。

由上可知，其他站線路故障時(shí)，35 kV集電1回將有足夠的靈敏度，但如果其他站故障線路保護(hù)或開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，35 kV集電1回將作為后備保護(hù)動(dòng)作而跳閘，由于35 kV集電1回替代了接地變，故此時(shí)需要35 kV集電1回的零序保護(hù)聯(lián)跳110 kV主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)。由此也帶來(lái)了一些問(wèn)題：如果光伏n線的零序保護(hù)未正確動(dòng)作，將會(huì)導(dǎo)致35 kV開(kāi)關(guān)站整站切除。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

在涉及多級(jí)變電站串供的光伏電站群設(shè)計(jì)初期，必須將接地變集中安裝在110 kV變電站的35 kV母線上，這樣有利于后期的定值計(jì)算、零序保護(hù)配合及事故排查。

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收稿日期：2020-07-30

作者簡(jiǎn)介：王宏（1983—），男，青海格爾木人，工程師，主要從事電力系統(tǒng)營(yíng)銷安全管理工作。