关键词：主变中性点;?接地方式;?电力设备;?设备选型;?降低操作风险;
1 500 kV变压器中性点的接地方式
以某地为落点的直流输电线路以单极———大地回线方式 （某一极线路停电检修）运行时，在直流接地极附近就有直流电流从地下经直接接地的中性点流入交流变压器中，造成直流偏磁问题。为解决此问题，在主变的中性点接地刀闸旁新设一个电容隔直装置，主要是为了使当流经主变中性点的直流电流超过限值时电容隔直装置内的开关断开，使装置内的电容器投入，起到阻断直流电流的作用。
于是500kV变电站的主变由于多方面因素的需要，中性点区域的接线设置如图1所示。
2 500 kV变压器的中性点常规操作
根据《电气操作导则手册》的规定，人员在对主变进行停送电操作时，先合上主变的中性点接地刀闸。这是因为将主变停电时，会产生操作过电压，高电压会对主变绝缘产生破坏，先合上变压器中性点接地刀闸，将稳定其系统电压，保护主变绝缘;而给主变送电时，会产生很大的励磁涌流，对主变本体及相关设备将产生较大的电动力，中性点接地刀闸先合上的话，会更快地衰减其励磁涌流，以保护主要绕阻不受太大电动力影响，以防止过电压危及设备安全。操作完毕后，再将变压器中性点刀闸置于系统要求的位置。
以图1中的接线方式操作为例，在对主变的停电或送电都需要先合上53DK7接地刀闸和合上53000接地刀闸，并且拉开53GZ隔离开关。这样既保证了主变停送电操作时中性点是直接接地的，同时也保护了电容隔直装置不会受到过电压的影响。而在一般情况下主变正常运行时，系统要求的位置是主变的53DK7接地刀闸和53000接地刀闸都处于拉开位置，53GZ隔离开关处于合上的位置，即主变经过小电抗和电容隔直装置接地。
3 500 kV变压器中性点区域的设备优化
根据图1的主变中性点配置及接线，可以有效地解决目前遇到的各种问题，但是在上述的500kV主变中性点常规操作过程中，运行人员需要按照指定的操作顺序对中性点设备进行倒闸操作。运行人员不仅要操作中性点接地刀闸，还需操作中性点小电抗接地刀闸以及隔直装置刀闸;而电容隔直装置内部结构较为复杂，且内部的旁路开关的接地不够直观。操作步骤复杂将导致操作时间和操作风险增加，误操作甚至导致主变或附属设备的损坏，进而影响电网的正常运行，所以此配置方式存在人员操作步骤烦琐的弊端。
为了优化500kV主变中性点的操作步骤，同时解决直流偏磁及限制单相短路电流过大的问题，对500kV变压器中性点接地方式进行改良。首先在500kV变电站的主变中性点接地刀闸旁并联一个小电容器，减少了电容隔直装置。然后对中性点接地刀闸加装自动控制装置。通常情况下，由智能化系统远程自动操作接地刀闸的合与分。最后实时监测中性点元件电流及电压的情况，在中性点安装直流电流互感器和交流电流互感器，小电容器两端安装直流电压互感器。
当没有直流电流流过主变压器的中性点时，接地刀闸就一直保持在合上位置，即直接接地。自动控制的状态下，当直流电流互感器检测到流过主变压器中性点的直流电流超过预设的限值时，接地隔离开关就自动被拉开，通过小电容器接地，使直流电流被阻隔。当需要对主变停送电时，中性点接地刀闸的控制改为人工操作，合上接地刀闸并将接地刀闸“远方/就地”切换开关切换至“就地”位置，使自动控制系统不能对接地刀闸进行控制，避免了运行人员在进行其他操作过程中，中性点接地刀闸被自动拉开，导致人员或电力设备发生事故。改良的接线如图2所示。
如图2所示，通常在中性点直接接地的情况下，即53000接地刀闸在合上位置，当监测到直流电流连续时间内超过设定的电流，并且交流电流低于设定的电流时，中性点接地刀闸将自动执行拉开的指令。在中性点接地隔离开关处于拉开的状态时，即53000接地刀闸在拉开位置，若小电容器两端的直流电压连续时间低于设定的电压，或者交流电流超过了设定的电流，则中性点接地隔离开关就自动执行合上的指令。
在停送主变的操作中，运行人员只需将53000接地刀闸和53DK7接地刀闸合上即可满足主变中性点的直接接地，同时也保护了小电抗和小电容器。这样的改良将大大减少运行人员的操作步骤，有效降低操作风险，减少误操作的可能性。
4 中性点电力设备的选型建议
常规敞开式刀闸的分合闸时间较长，当电网发生不对称短路故障时，接地刀闸应快速接地，而常规刀闸的响应速度不能满足快速性的要求，为提高接地刀闸的分合速度，建议选择带电动弹簧机构的接地刀闸。因主变中性点加装小电抗以及小电容器，存在一定的感应电压和感应电流，为具备较高的开合感应电压和感应电流的能力，推荐接地刀闸具备B类投切水平。
根据串联谐振发生的公式,?，关于电容器与电抗器的参数选择，应有效避免发生串联谐振现象。
5 结语
电力系统的主变压器中性点接地影响着电网的安全稳定运行，流经主变的中性点的电流存在交流与直流分量，其大小与电网的结构有关。为了减轻电流对主变的影响，在中性点加装了各种电力设备来控制和保护主变，但与此同时，电力设备的繁多也带来了操作烦琐的风险。
为此，在目前常规的接线基础上优化了500kV主变中性点的电力设备及接线，关于此改良方案:
（1）保留了最直观的接地刀闸，满足主变中性点直接接地的需求;
（2）保留中性点小电抗，满足主变中性点限制短路电流的需求;
（3）减少了电容隔直装置，采用直观的小电容器，满足主变中性点隔断直流电流的需求;
（4）增加了自动控制接地刀闸的智能化系统，与电流互感器、电压互感器配合，实现了适应中性点各种接地方式的自动调整;
（5）简化了运行人员的烦琐操作，需要操作的中性点接地刀闸减少为2把;
（6）给中性点电力设备的选型提供了一些建议，为今后未来的500kV变电站建设主变中性点区域方案设计提供了参考的方向。
参考文献
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论文作者:张一博
论文发表刊物:《中国电业》2019年14期
论文发表时间:2019/11/15
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