主变中性点加装小电抗应用分析

赵永来 张宁宁

摘 要：本文主要通过对主变中性点加装小电抗器数学模型分析、不同接地方式的短路电流数据、接触电位差和跨步电位差的计算，得出主变加小电抗器后单相短路接地网入地电流增大，建议在施工方面加强相关防范措施、提高工程设备验收标准。分析了目前主变小电抗接线方式，建议推广小电抗与接地并联不带隔离开关的接线方式。

关键词：中性点小电抗；短路电流；接触电位差；跨步电位差

近年来辽宁电网装机容量有所增加，网架结构也不断增强。然而区域电网发展在满足负荷快速增长的同时，出现了短路容量超标的问题。本文针对抚顺500kV变电站受该区域电源分布影响，由于部分节点电源接入过于集中，变电站内系统接地点较多，接地方式缺乏优化[1]，因此造成变电站内出现单相短路电流高于三相短路电流现象，对限制电网运行和发展具有一定的影响[2]。为解决单相短路电流超标、同时考虑地区接线方式以及经济成本等因素，采用在500kV自耦变压器中性点加装小电抗器是一项有效的措施[3]。

1 主变中性点加小电抗原理

自耦變压器中性点接小电抗器电抗表达式数学模型，如下所示。

x*1=12x*12+x*13-x*23=x1+3x01-kx*2=12x*12+x*23-x*13=x2+3x0kk-1x*3=12x*13+x*23-x*12=x3+3x0k

在主变中性点加装小电抗x0，能有效降低系统的单相短路电流，并且不会改变三相短路电流的大小。

2 不同运行方式的短路电流预算

1）主变中性点均接小电抗运行时： 500kV线路侧单相短路电流为25.8kA，每台主变中性点入地电流0.53kA，入地短路电流24.1kA；220kV线路侧单相短路电流为26.9kA，每台主变中性点入地电流4.5kA，入地短路电流14.2kA。

2）一台主变中性点接地，另一条直接接地运行时： 500kV线路侧单相短路电流为27.9kA，每台主变中性点入地电流0.81kA，入地短路电流26.3kA；220kV线路侧单相短路电流为27.2kA，每台主变中性点入地电流6kA，入地短路电流15.8kA。

3 接触电位差和跨步电位差的分析

接地网入地电流如式（3.1）所示：

其中i为入地短路电流；imax为接地短路电流最大值；i0流入系统中性点的短路电流；β1=0.5、β2=0.15分别为站内站外短路电流工频分流系数。

直接接地的变压器在 220kV 单相接地短路时入地电流i0

4 小电抗电气主接线分析

抚顺500kV变电站主变中性点预加装小电抗该方案变压器可以在直接接地和经小电抗接地之间进行灵活切换。该方法在变压器中性点与小电抗器之间装设隔离开关三和个接地开关，其中一个接地开关连接在原来主变直接接地的中性点母线上，通过投切可以将中性点直接接地。由于隔离开关可将主变与小电抗分离，因此有利于相关设备的检修。此方案在东北地区的500kV变电站加装小电抗接线方式应用比较广泛，目前基本没有因该接线出现事故现象。

通过近几年对主变中性点测量记录值显示，系统正常运行时中性点小电抗通过电流值特别低，所承受的对地电压也特别小，因此主变中性点小电抗发生故障成为小概率事件。为防止主变中性点因误操作，错误拉开隔离开关而造成主变中性点失去接地点；同时又为节省建设投资成本，防止二次回路接线复杂化；建议在主变和小电抗器前仅装设一组接地开关，不装设隔离开关。并完善接地开关的防误闭锁功能，来防止主变中性点接地系统失去接地点而造成的隐患。

5 结语

（1）抚顺500kV变电站周边电网电厂的规划扩建，导致该区域电网短路容量不能得到充分的利用，可能出现单相短路电流增大，对系统安全稳定运行造成隐患。通过分析系统接线原理，采用加装小电抗是一项有效措施。

（2）由于现场主变周边无明显空闲区域，防止工程复杂化，将小电抗计划安装在主变与三次母线之间。系统加装小电抗可以减小短路入地电流，但相应的增加了接地网的入地电流。由于区域狭小，地网比较杂化，因此为保证人身设备安全，需要考虑中性点系统接触电压和跨步电压的影响，对此应加强防护措施，提高工程施工质量，警示运维人员加强验收力度。

（3）针对目前东北地区主变加装小电抗的接线方式进行简要分析，建议在主变和小电抗器前仅装设一组接地开关，不装设隔离开关。此接线方式不仅可以节约工程投资成本，而且还可以简化二次接线，防止主变中性点系统误操作。

参考文献：

[1]姜志鹏.干式空心电抗器温度场计算试验分析[J].电工技术学报，2017，32 （3）：218-224.

[2]李世军.集成滤波电抗绕组变压器数学模型[J]. 电工技术学报，2015，30 （14）：201-207.

[3]周延辉.光纤光栅在干式空心电抗器固化中的应变监测研究[J].电工技术学报，2015， 30 （13）：27-31.

作者简介：赵永来（1986-），男，硕士，工程师，从事变电运维工作。