淺議光伏電站中Z型接地變壓器的安裝位置

摘要：對多級串供的光伏電站中接地變的安裝位置進行了簡單探討，對不同線路故障時零序保護的動作行為進行分析，從而確定接地變的正確安裝位置。

關鍵詞：新能源電站;接地變壓器;安裝位置

0 ? ?引言

在光伏電站的建設過程中，往往是多個業主單位不同步建設各自的變電站，導致單臺主變的中低壓系統中所接的接地變數量及安裝位置不統一，因而在部分線路故障時，零序保護不能可靠動作。本文僅討論單臺變壓器的35 kV系統由多級變電站串供，一臺接地變安裝在下級變電站時對零序保護的影響，通過分析最終確定一臺接地變的安裝位置，從而為多站設計、項目評審、現場驗收等環節提供技術支撐。

如圖1所示，接地變安裝在下級35 kV開關站的母線上。現對不同線路故障時流過故障線路、典型非故障線路的零序電流進行分析，探討零序保護定值的靈敏度及配合問題，以便判斷接地變安裝在下級變電站是否合適。

1 ? ?下級變電站光伏出線故障時的相關故障分析

當35 kV開關站的35 kV光伏1線發生單相接地故障時，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遠遠大于線路的電容電流，故上式可按如下公式近似計算：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。系統對地的電容電流和接地變提供的阻性電流通過大地從接地點進入35 kV電力系統，再由集電1回通過主變壓器的低壓側三角形繞組構成三相之間的通路，最后又通過集電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開關站的其他正常線路的電容電流，也即對應圖中的光伏n線，此電流一般由電纜長度決定，但遠遠小于接地變所提供的阻性電流。

綜上所述，光伏1線故障時，本線路感受的零序電流足夠大，使零序保護有足夠的靈敏度，滿足保護要求。集電線路1卻感受不到足夠大的零序電流，在光伏1線保護或開關拒動時，集電線路1不能作為光伏1線的遠后備將其切除，不滿足相關規定。

2 ? ?下級變電站集電線路故障時的相關故障分析

當35 kV開關站的35 kV集電1回發生單相接地故障時，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：j10+cn。即110 kV變電站側的零序電流為110 kV變電站35 kV母線所接的非35 kV開關站的其他正常線路的對地電容電流，也即圖中的光伏n線。

從上述分析可知，當110 kV變電站35 kV集電1回故障時，由于接地變安裝在線路的下級開關站，導致線路感受的零序電流為其他站的電路電容電流之和，但遠遠小于接地變的阻性電流，不滿足零序保護的靈敏度，即本線路故障時零序保護無法動作，顯然是不滿足要求的。

3 ? ?其他變電站光伏進線故障時的相關故障分析

當110 kV開關站35 kV母線所接的其他線路發生故障時，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整定的靈敏度。

35 kV集電1回：10=r+c1。由于Ir遠遠大于線路的零序電流，故上式可按如下公式近似計算：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，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或開關拒動，35 kV集電1回將作為后備保護動作而跳閘，由于35 kV集電1回替代了接地變，故此時需要35 kV集電1回的零序保護聯跳110 kV主變低壓側開關。由此也帶來了一些問題：如果光伏n線的零序保護未正確動作，將會導致35 kV開關站整站切除。

4 ? ?結語

在涉及多級變電站串供的光伏電站群設計初期，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算、零序保護配合及事故排查。

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收稿日期：2020-07-30

作者簡介：王宏（1983—），男，青海格爾木人，工程師，主要從事電力系統營銷安全管理工作。