500kV自耦变压器中性点小电抗对短路电流的影响

李立峰

【摘 要】目前内蒙古网内部分变电站220kV侧的单相短路电流已经超出现有设备的遮断容量。本文通过研究对比得出：在主变中性点装设小电抗，是目前国内较为通用的降低单相自耦变压器220kV侧单相短路电流的措施，并进行了详细的分析计算。其结果表明：采用该方法后，220kV侧单相短路电流水平降低明显，不会对地区负荷供电可靠性和安全性产生不利影响，能够较快的解决变电站220kV侧单相短路电流水平超标问题，且运行状况良好。

【关键词】500kV；自耦变压器；小电抗；短路电流

1 内蒙古电网短路电流水平

目前，内蒙古电网已形成“两横四纵”的500kV主干网架结构。各盟市供电区域均形成220kV主供电的网架结构。其中，呼和浩特、包头、乌海地区已形成220kV城市环网。随着内蒙古电网范围内负荷的不断增长，现有网架结构不断加强，根据电网规划，“十三五”内蒙古电网将进一步加强，到2020年内蒙古电网将形成“三横五纵”的500kV电网网架结构。目前内蒙古网内部分变电站的220kV侧的单相短路电流已经超出现有设备的遮断容量。

从表1可以看出，变电站A、变电站B、变电站C的220kV侧的三相短路电流在47kA以内，220kV侧单相短路电流均已超出现有设备的遮断容量（50kA）。

2 限制短路电流的措施

2.1 减少接地点

减少附近供电区内接地点，经计算可以降低220kV侧单相短路电流水平，但作用不明显。

2.2 主变分裂运行

主变分裂运行，主变分裂运行后可以明显降低220kV侧单相短路电流水平，但是该限制措施的实施受现有变电站主变规模的限制，部分变电站不具备分裂运行的条件，部分变电站现有2台或3台主变，主变分裂运行会降低供电可靠性。由于地区负荷增长情况，新建变电站投产初期四台主变同时投产没有必要，且造价太高投产周期较长；旧站扩建主变也受场地、造价及建设周期的限制，具体实施的难度相对较大。

2.3 改变地区电网网架结构

随着500kV电网的不断加强和完善，内蒙古电网各分供电区之间功率交换主要由500kV电网承担，220kV电网逐步向地区供电网转化，分区之间的220kV线路的功能由目前起主网作用逐步转变成互为备用的性质，内蒙古电网内部各分供电区之间的220kV联络线将逐步解开运行。解开运行后会明显降低地区的短路水平。但是该方案的实施也需要完备的网架结构才能实施，需要网架结构逐步完善后才能实现，无法在短时间内解决短路电流超标问题。

2.4 装设中性点小电抗

近年来国内各地区电网均随着装机容量和电网规模的不断增加，出现了不同程度的500kV变电站220kV母线侧单相短路电流超标问题，在主变中性点装设小电抗，站内改造工程量较少，占地较小，工期短，投资少，见效快，是目前国内较为通用的降低500kV变电站220kV侧单相短路电流超标的有效措施。目前该方法在全国应用的较为普遍，且运行状况良好。

3 500kV自耦变压器中性点小电抗对短路电流的影响

3.1 小电抗阻值对短路电流的影响

中性点小电抗主要参数是小电抗的阻值，小电抗阻值的选取直接影响变电站的短路电流。下面以变电站A为例，对小电抗阻值对短路电流的影响做一详细的说明，见表2。

从表2的计算结果可以看出，在主变中性点装设小电抗，可以有效的降低500kV变电站220kV侧的单相短路电流。随着阻值的增大，上述各变电站220kV侧的单相短路电流降幅明显；500kV侧单相短路电流变化较小；小电抗的装设对500kV及220kV侧三相短路电流基本没有影响。

中性点加装小电抗的阻值对变电站220kV侧单相短路电流的影响程度，以变电站A、变电站B、变电站C为例，计算结果见表3。

从表3的计算结果可以看出，小电抗阻值从0增长至20Ω时，220kV侧单相短路电流降幅较大，变电站A的降幅从50.20kA降低至43.57kA，变电站B的降幅从53.18kA降低至42.42kA，降幅最大为10.76kA，最小也达到6.63kA；阻值选取大于20Ω，单相短路电流降幅减小，趋于平缓，小电抗的作用趋于饱和，效果不明显；由于主变参数、系统运行方式等因素的影响短路电流的降幅不尽相同。详见图1所示。

3.2 小电抗装设台数对单相短路电流的影响

为更为详细的分析小电抗装设方案，对装设15Ω中性点小电抗情况下，主变中性点小电抗台数进行了分析计算。计算结果见表4。

从计算结果可以看出，随着主变中性点加装小电抗数量的增多，变电站220kV侧单相短路电流降幅明显。

4 结论

通过前述分析，在主变中性点装设小电抗，是目前国内较为通用的降低单相自耦变压器220kV侧单相短路电流的措施，该方法适用于单相短路电流大于三相短路电流的情况。采用该方法后，220kV侧单相短路电流水平降低明显。由于主变参数、系统运行方式等因素的影响短路电流的降幅不尽相同。该措施投资少、工期短，不会对地区负荷供电可靠性和安全性产生不利影响，能够较快的解决变电站220kV侧单相短路电流水平超标问题。

【参考文献】

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[3]程云志，叶幼君.500kV自耦变压器中性点装设小电抗的应用研究[J].华东电力，2006，11（34）：59-61.

[责任编辑：杨玉洁]