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摘要：本文以变压器经小电抗接地限制短路电流的理论为前提，对500kV变压器经小电抗接地的应用进行分析，并根据不同地方小电抗阻值提出了合理的应用方案，分析了绝缘和接地配合等问题，希望可以给500kV变压器经小电抗组接地的应用提供参考。
关键词：500kV；变压器；经小电抗接地；应用
随着电力事业的不断发展，电网规模也发生了巨大变化，社会用电水平不断提高。目前，500kV变压器大部分均为中性点直接接地，在此种普遍方式下，容易造成220kV母线短路电流过大。经过对资料的收集和分析，笔者认为可以利用500kV主变中性点经小电抗接地实现电流控制。本文主要根据小电抗实际工程应用及其不同方式下中性点产生的限流效果，针对性的提出一些建议，并阐述了使用小电抗应该注意的问题和方法。
1.中性点小电抗限流理论
在理论研究中，可以将1、2、3分别表示为高、中、低三个绕组，X1、X2、X3分别为中性点直接接地时高、中、低侧的等值零序电阻，X`1、X`2、X`3表示高、中、低等值零序电抗，k=U1/U2。中性点经过小电抗自耦变压器零序得知电路可以形成三角等值电抗，可以表示为：
X`1=X1+3Xn（1-k）；
X`2=X2+3Xn（k-1）k；
X`3=X3+3Xnk。
从上式分析可知，如果Xn=0，变压器就会直接接地，将会导致500kV变电耦合零序电阻较小，并产生短路电流等问题。如果在中性点加入电抗Xn后，就会同时增加X`1、X`2和X`3，在减少了系统短路电流的同时，不会影响三相短路电流大小。
2.选择小电抗参数
经过分析发现，给主变中性点接入阻抗，可以有效降低系统中的短路电流。但是进行实际操作时，既要对系统限流和中性点的绝缘能力进行考虑，同时还要满足正序阻抗比值必须小于等于3，即|Z0/Z1|≤3。为了保证电抗值选取合理可以对主变加载小电抗后的短路电流进行计算。从小电抗计算结果可以看出，当电阻值在0-10Ω变化时，电路电流将下降6.85kA，此时效果最好。在9-18Ω变化时，单向接地短路电流下降在1.47Ω。如果小电抗在20Ω以上，电箱接地短路电流基本趋于饱和。而且随着单向接地电流的反复变化，零序阻抗也会变化，产生了短路电流大于单项接地电流的问题。从某变电站短路电流随着中性点变化的图中可以看出，在小电抗持续增加的影响下，某变电站短路电流已经超过了单相短路电流，所以必须对两相接地短路电流水平进行计算。
3.自耦变压器中性点经可控小电阻接地
自耦变压器中性点经电阻器接地，具有阻尼特性好、装置简单可靠、价格较低等优点，能有效地抑制直流偏磁对变压器和电力系统的影响。但系统内自耦变压器中性点都经电阻器接地，使系统由中性点有效接地向非有效接地转化，会对全系统零序网络产生负面影响。随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，采用晶闸管静态开关控制自耦变压器中性点接地电阻器的设想是一个可以探讨的方案。其工作原理如图1所示。自耦变压器中性点经接地电阻器疗和零序电流互感器OTA直接接地，接地电阻器两端跨接一对反向联接的可控晶闸管静态开关K和金属氧化物限压器MOV。零序电流互感器的电流信号输出到实时监测控制器。正常运行时，晶闸管静态开关导通，将接地电阻器短接，自耦变压器中性点为有效接地状态。当发生直流偏磁电流流入自耦变压器中性点或单相接地电流超过某一定值时，实时监测控制器迅速启动，关闭（截止）晶闸管静态开关，接地电阻器投入，起到抑制接地电流的作用。系统恢复正常后，晶闸管静态开关导通，接地电阻器自动退出，变压器中性点恢复正常有效接地运行方式。这样，正常运行时接地电阻器中没有零序电流流过，不会有损耗，同时也保证了全系统零序网络的有效接地。微机型实时监测控制器应具备以下功能：实时在线监测零序电流的幅值、谐波分量峰值、波形等，并通过通讯接口将有关数据、波形等实时传送到网络监控系统的报警系统、打印机、CRT、RTU，自动控制晶闸管的导通和截止。中性点的零序电流互感器应选用铁心带有间隙、在暂态过程中铁心不容易饱和的TPY级电流互感器，或采用具有广泛应用前景的基于Rogowski线圈为感应探头的电子式电流互感器，以保证电流互感器传变特性的正确性。
4.自耦变压器中性点经动态短路电流限制器接地
自耦变压器中性点经可控小电阻接地的方案，对限制系统不对称短路引起的零序电流，效果不如经小电抗接地方式好，同时只对抑制直流偏磁电流有效，但又不能完全阻断直流偏磁电流入侵变压器中性点。可以将灵活交流输电技术中的可控串联补偿装置加以改进和发展，构成一个带电力电子装置的动态短路电流限制器。动态短路电流限制器是在可控硅保护型串联补偿装置的基础上加外接电抗器组成的，从结构上讲基于可控串联补偿技术的短路电流限制器为一电感、电容串联谐振型短路电流限制器，是采用电感、电容串联的电路拓扑结构，依据串联谐振的原理，使限制器在系统正常情况下呈现零阻抗，在系统短路时通过导通晶闸管迅速转换到限流电抗器的阻抗值，起到快速限制短路电流的目的。可以将该技术加以改进，将其应用到自耦变压器中性点接地系统。自耦变压器中性点经动态短路电流限制器接地的工作原理如图2所示。正常运行时，晶闸管1K和2K均为截止状态，变压器中性点为有效接地状态。当单相接地电流超过某一定值时，在实时监测控制器的控制下，晶闸管1K迅速导通，将电容器旁路，变压器中性点经电抗器接地，起到限制零序电流的作用。当直流偏磁电流“入侵”变压器中性点时，在实时监测控制器的控制下，晶闸管2K迅速导通，将电抗器旁路，变压器中性点经电容器接地，起到完全阻断直流偏磁电流的作用。系统恢复正常后，1K和2K截止，变压器中性点恢复正常有效接地运行方式。
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7.结语
本文主要对500kV变压器经小电抗接地的应用进行了分析，借助相关理论知识和具体实例展示了中性点接入小电抗之后的限流效果，同时还提出了一些使用建议，并分析了加入小电抗之后，500kV变压器取得的效果，希望可以促进电网行业的发展。
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论文作者:李硕
论文发表刊物:《河南电力》2019年7期
论文发表时间:2020/1/3
标签：电抗论文; 电流论文; 变压器论文; 晶闸管论文; 电阻器论文; 系统论文; 磁电论文; 《河南电力》2019年7期论文;