通过500 kV单相主变中性点接地引下线的电流分析

李显鹏，章凯峰，钱黎鸣，徐骏

（嘉兴电力局，浙江嘉兴314033）

通过500 kV单相主变中性点接地引下线的电流分析

李显鹏，章凯峰，钱黎鸣，徐骏

（嘉兴电力局，浙江嘉兴314033）

为保证中性点可靠接地，某些500 kV单相主变中性点接地方式为∏型。运行中发现在此接地方式下，系统正常时两接地引下线中会出现较大的异常电流。为此，建立了∏型接地方式的电路模型，应用叠加定理对电路进行了分析，认为在∏型接地方式下，3台单相主变间的两段中性点汇流母线存在电阻，是两接地引下线中出现异常电流的原因，现场实测数据验证了模型的正确性。

变压器；∏型接地；引下线；电流；叠加定理

0 引言

在500 kV系统中，主变压器（简称主变）中性点一般为直接接地[1]。在中性点直接接地系统中，当发生单相故障时，流经中性点的故障电流很大。为保证系统安全，要求主变中性点接地线可靠接地，相关规定[2]要求变压器中性点应有2根与主接地网不同地点连接的接地引下线。按此要求，系统中许多500 kV主变中性点的接地引下线为Π型接地方式。

在系统正常运行时，主变中性点会因系统不平衡而流过较小的电流，一般小于10 A，但现场运行[3-5]发现，主变中性点经Π型接地后，系统在正常运行时，引下线中会出现高达155 A的接地电流，明显大于主变中性点电流正常值。

两接地引下线中长期存在较大的接地电流，可能会使引下线及接地网的接头处出现过热，加速引下线及接地网老化；主变周围磁场很强，引下线中持续存在电流，会使得引下线持续受到磁场力，这些都给主变安全运行带来隐患。

文献[3-5]建立了Π型接地的电路模型，对中性点接地引下线中电流进行了分析。文献[3]的Π型接地电路模型中将接地网电阻简化为两端都接地，这样简化会使得接地引下线中电流直接流入大地，而不会流经接地网电阻，这与文中接地网电阻越小、引下线中电流越大的结论相矛盾。文献[4]仅对模型进行了定性分析，未进行定量分析，得出的结论不够严谨。在文献[5]的简化电路中，B相流入中性线电流被认为无作用而被简化，因此简化模型的物理意义不够清晰。

以下通过建立Π型接地方式的电路模型，应用叠加定理对引下线中电流进行了分析，模型物理意义明确。

1 Π型接地线的电路模型及分析

系统中运行的主变中性点汇流母线经Π型接地的接线如图1所示。

图1 Π型接地方式

3台单相主变的电流流入中性点汇流母线，不平衡量经两侧的引下线流向接地网，再经接地网流入大地，将Π型接地的电路简化为图2所示模型。

图2 ∏型接地的电路模型

由叠加定理可知，流过两接地引下线的电流分别为：

一般情况下，主变三相不平衡引起的主变中性点电流较小，可认为三相电路近似对称，即，则有：

由于任意一段汇流母线都存在电阻，即RAB≠0，RBC≠0，由式（10），（11）可知I1≠0，I2≠0，即在系统正常时，中性线的两端引下线会存在电流。引下线中电流大小与主变负载大小、两段中性点汇流母线电阻、引下线的电阻有关。AB段汇流母线与BC段汇流母线电阻存在差异，两段接地引下线电阻也会不同。各接线头间的接触电阻、接地网电阻会随着投运时间的增长而发生腐蚀而导致电阻变化，因此即使系统运行工况完全一样，两接地引下线中的电流都可能会发生变化。

由式（11）可知，在系统正常时，两接地引下线中电流特征为：幅值接近于相等，方向接近于相反。

2 算例验证

对某500 kV变压器Π型接地线进行的实际测量显示，RAB+RBC＝1.4 mΩ，R1+R2+RAB+RBC＝6.7 mΩ，中性点接地引下线电流与负载电流关系的实测数据[5]见表1。

表1 接地引下线中电流

假设RAB＝RBC，R1＝R2，由式（10）可得：

可见，对于接地引下线中电流与负载电流之比，实测数据与理论推导的结果近似相等，因此，实测数据验证了本文理论模型的正确性。实测数据与理论推导结果之间的差异可能由主变三相负载不平衡、两段汇流母线的电阻及两段接地引下线电阻不完全相等等因素造成，另外，测量方法及测量仪器也可能会带来一定的误差。

3 接地方式改进措施

为避免Π型接地带来的不利影响，同时满足中性点两点接地的要求，需对主变中性点Π型接地方式进行调整。建议将Π型接地改为一端两点接地，即将一侧接地引下线改接到另一侧，如图3所示，或拆除一侧接地引下线，另一侧接地引下线与接地网增加1个连接点，如图4所示，使中性点汇流母线与接地网保持2个不同的连接点。当一个连接点因锈蚀等原因连接不可靠时，另一个连接点也能确保主变中性点可靠接地。

接地引下线采用一端两点接地后，A，B，C 3台单相主变中性点电流先汇流，再流向同一侧的两根引下线。此时，中性点汇流母线电阻就不起作用，三相汇流后中性点电流很小，再分流流向两引下线。此接线方式下，系统正常运行时两接地线中不会出现大的电流。因此，一端两点接地方案即可满足主变中性点两点接地要求，也能避免∏型接地引起两接地引下线出现异常电流的情况。

图3 一端两点接地接线A

图4 一端两点接地接线B

4 结语

500 kV单相主变中性点经Π型接地时，由于3台单相主变间的两段汇流母线存在电阻，导致在系统正常运行时，两接地引下线中会出现较大的异常电流，电流大小与主变负载电流、3台单相主变间的两段汇流母线电阻、接地引下线电阻有关。建议将Π型接地方式改为一端两点接地，在满足中性点经两点接地的同时，接地引下线在系统正常时不再出现异常电流，可消除Π型接地带来的不利影响。

[1]陈珩.电力系统稳态分析[M].北京∶中国电力出版社，1995.

[2]国家电网公司.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[M].北京∶中国电力出版社，2001.

[3]王若星，王超，胡志勇，等.500 kV变压器组Π形接地引下线电流分析及处理[J].变压器，2011，48（1）∶74-76.

[4]唐芳轩.500 kV单相变压器组中性点接地方式探讨[J].高压电器，2004，40（3）∶233-234.

[5]李德佳.单相变压器组中性点“Π”型接地产生环流的原因分析[J].变压器，2005，42（12）∶32-33.

（本文编辑：杨勇）

Analysis on Grounding Down Lead Current of Neutral Points for 500 kV Single-phase Transformers

LI Xian-peng，ZHANG Kai-feng，QIAN Li-ming，XU Jun
（Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

Some neutral points of 500 kV single-phase transformers use∏grounding to ensure the reliability. High abnormal current is found in the two grounding down leads during normal operation of power system in this mode of grounding.Therefore，the circuit model of∏grounding is established.Through the analysis on the circuit by superposition theorem，it is found that the resistance of the two neutral point buses between three single-phase transformers led to the abnormal current of the two grounding down leads.The field test verifies the validity of the model.

transtormer；∏grounding；down lead；current；superposition theorem

TM407

：B

：1007-1881（2012）03-0022-03

2011-10-19

李显鹏（1984-），男，湖北汉川人，硕士，工程师，从事变电运行工作。