浅议光伏电站中Z型接地变压器的安装位置

摘要：对多级串供的光伏电站中接地变的安装位置进行了简单探讨，对不同线路故障时零序保护的动作行为进行分析，从而确定接地变的正确安装位置。

关鍵词：新能源电站;接地变压器;安装位置

0    引言

在光伏电站的建设过程中，往往是多个业主单位不同步建设各自的变电站，导致单台主变的中低压系统中所接的接地变数量及安装位置不统一，因而在部分线路故障时，零序保护不能可靠动作。本文仅讨论单台变压器的35 kV系统由多级变电站串供，一台接地变安装在下级变电站时对零序保护的影响，通过分析最终确定一台接地变的安装位置，从而为多站设计、项目评审、现场验收等环节提供技术支撑。

如图1所示，接地变安装在下级35 kV开关站的母线上。现对不同线路故障时流过故障线路、典型非故障线路的零序电流进行分析，探讨零序保护定值的灵敏度及配合问题，以便判断接地变安装在下级变电站是否合适。

1    下级变电站光伏出线故障时的相关故障分析

当35 kV开关站的35 kV光伏1线发生单相接地故障时，如图1所示，各回路的零序电流值如下：

35 kV光伏1线：10=r+cn+cj1。其中Ir为接地变提供的阻性电流，Icn为该35 kV光伏n线的线路电容电流，Icj1为本35 kV集电线路1的电容电流。由于Ir远远大于线路的电容电流，故上式可按如下公式近似计算：10+r。即故障线路光伏1线的零序电流约为接地变的阻性电流。

35 kV集电线路1：j10+cn。系统对地的电容电流和接地变提供的阻性电流通过大地从接地点进入35 kV电力系统，再由集电1回通过主变压器的低压侧三角形绕组构成三相之间的通路，最后又通过集电1回流回各出线及接地变回路，即集电1回感受的零序电流是110 kV变电站35 kV母线所接的非35 kV开关站的其他正常线路的电容电流，也即对应图中的光伏n线，此电流一般由电缆长度决定，但远远小于接地变所提供的阻性电流。

综上所述，光伏1线故障时，本线路感受的零序电流足够大，使零序保护有足够的灵敏度，满足保护要求。集电线路1却感受不到足够大的零序电流，在光伏1线保护或开关拒动时，集电线路1不能作为光伏1线的远后备将其切除，不满足相关规定。

2    下级变电站集电线路故障时的相关故障分析

当35 kV开关站的35 kV集电1回发生单相接地故障时，如图2所示，各回路的零序电流值如下：

35 kV光伏1线：10+c1。其中Ic1为本线路自身的电容电流，即正常线路光伏1线的零序电流为自身容性电流。

35 kV集电1回110 kV变电站侧：j10+cn。即110 kV变电站侧的零序电流为110 kV变电站35 kV母线所接的非35 kV开关站的其他正常线路的对地电容电流，也即图中的光伏n线。

从上述分析可知，当110 kV变电站35 kV集电1回故障时，由于接地变安装在线路的下级开关站，导致线路感受的零序电流为其他站的电路电容电流之和，但远远小于接地变的阻性电流，不满足零序保护的灵敏度，即本线路故障时零序保护无法动作，显然是不满足要求的。

3    其他变电站光伏进线故障时的相关故障分析

当110 kV开关站35 kV母线所接的其他线路发生故障时，如图3所示，各回路的零序电流值如下：

35 kV光伏n线：n0=r+c1+cj1。即故障线路感受的零序电流能满足零序保护整定的灵敏度。

35 kV集电1回：10=r+c1。由于Ir远远大于线路的零序电流，故上式可按如下公式近似计算：10=r。即集电1回的零序电流约为接地变的阻性电流。

由上可知，其他站线路故障时，35 kV集电1回将有足够的灵敏度，但如果其他站故障线路保护或开关拒动，35 kV集电1回将作为后备保护动作而跳闸，由于35 kV集电1回替代了接地变，故此时需要35 kV集电1回的零序保护联跳110 kV主变低压侧开关。由此也带来了一些问题：如果光伏n线的零序保护未正确动作，将会导致35 kV开关站整站切除。

4    结语

在涉及多级变电站串供的光伏电站群设计初期，必须将接地变集中安装在110 kV变电站的35 kV母线上，这样有利于后期的定值计算、零序保护配合及事故排查。

[参考文献]

[1] 水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册：电气一次部分[M].北京：中国电力出版社，1989.

[2] 贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2004.

[3] 3 kV～110 kV电网继电保护装置运行整定规程：DL/T 584—2007[S].

[4] 光伏发电站继电保护技术规范：GB/T 32900—2016[S].

[5] 戴靖波.浅析中性点经小电阻接地电网中Z形接地变压器[J].变压器，2005，42（2）：18-21.

[6] 韩挺，胡德飞.Znyn曲折接线接地变压器的原理及试验方法[J].水利电力机械，2004，26（6）：37-40.

[7] 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合：DL/T 620—1997[S].

[8] 乔奎.光伏电站低电阻接地系统的零序保护整定[J].电工技术，2018（17）：46-48.

收稿日期：2020-07-30

作者简介：王宏（1983—），男，青海格尔木人，工程师，主要从事电力系统营销安全管理工作。