电网中主变中性点接地方式与可靠性探讨.doc

电网中变压器中性点接地方式与可靠性探讨 摘要：现代电网中变压器中性点接地方式的选择，对电网运行的安全性、经济性、可靠性具有举足轻重的意义，它与电网的绝缘水平、保护配置、系统的供电可靠性、发生接地故障时的短路电流及分布等关系密切。阐述了目前高压电网中性点接地的主要方式及分类，对不同情况下变压器中性点接地方式及相应的运行可靠性进行了探讨。 关键词：变压器，中性点，接地方式，可靠性 前 言 电网中变压器中性点接地方式的选择，是一个关系到电网安全运行的综合性问题。它与电网的绝缘水平、保护配置、系统的供电可靠性、发生接地故障时的短路电流及分布等关系密切。 在我国，目前采用的是以三相交流输电为主的交流电网，在110 kV电压等级的电网中经常采取变压器中性点直接接地的方式，由于此种情况下发生单相接地故障时，接地短路电流很大，故称为大电流接地系统。其特点是当系统发生接地故障，尤其是发生单相接地故障时，非故障相的对地电压不升高，接地相的故障电流较大。在大电流接地电网中，接地电流的大小和分布以及零序电压的水平，主要取决于电网中性点直接接地变压器的分布。在电网发生的故障中，接地故障占80%以上。因此，合理地选择主变中性点接地方式，快速切除故障，可提高系统供电的可靠性，同时还能减小故障电流对设备的危害，对电网的安全经济运行具有重要的作用。 1、变压器中性点接地方式 1.1、220kV主变中性点接地方式 在现代电网中，区域电网一般以220kV变电站为主电源，以110 kV线路为骨架形成区域电网。对于变压器中性点接地方式的安排，一般遵循的原则是尽量使得电网零序网络中的零序阻抗保持不变，具体到各变电站则应遵循以下原则： （1）当变电站只有一台变压器时，除无电源的用户侧变压器经计算可不接地外，电网中变电站的变压器一般均接地，此时计算保护定值时，可只考虑变压器中性点直接接地的正常运行方式。变压器停用时，若零序阻抗较大，则应做特殊运行方式处理。 （2）当变电站有两台变压器时，正常应选择一台变压器中性点直接接地，当变压器停用时，将另一台变压器中性点改为直接接地，如果由于某些特殊原因两台变压器都必须中性点直接接地时，其中一台变压器停用的情况下，保护定值计算应作特殊运行方式处理。 （3）双母线运行的变电站有三台或以上变压器时，正常应选择两台变压器中性点直接接地，并把他们分别接于不同的母线上，确保每条母线有且只有一个中性点接地。当其中一台变压器停用时，将另一台中性点不解地变压器改为直接接地，若不能保持不同母线上各有一个接地点时，保护定值计算应作特殊运行方式处理。 基于上述原则， 在实际运行中，一般根据变电站220kV母线及110kV母线运行方式安排主变中性点接地方式。例如对于有单台主变的220 kV变电站，其主变的220 kV侧和110 kV侧中性点都直接接地。 而对于有2台主变的220 kV变电站，则有2种不同的主变中性点接地方式:方式1： 根据110kV侧及220kV侧母线运行方式，保证每个电压等级每条母线有且只有一个中性点接地，如安排其中1台主变的高、中压侧均接地，而另1台主变的高、中压侧均不接地； 方式2： 使其中1台主变的高、中压侧均接地，但另1台主变只有中压侧接地。为便于讨论，用模拟电网对这两种方式进行分析。 变电站一次接线见图1，零序阻抗图见图2。 图1某变电站一次接线图 图2 零序阻抗图 由于方式1比方式2少1条零序支路，110 kV系统发生接地故障时，与方式2相比具有如下特点: 产生的故障电流小，对设备的危害小；高、中压电网在零序网络中的联系不如方式2紧密，相互间的影响小，保护上下级的配合较容易。 假设图1中线路1和线路2为同杆塔架设线路，分别接于110 kV的I段、1l段母线。线路1发生接地故障时，如果1121开关由于机构的原因拒动，而由于110 kV开关大多未配置断路器失灵保护，此时只能靠变压器中压侧的中性点零序过流保护动作而跳开母联断路器隔离故障点，再跳开变压器中压侧开关切除故障，这时如果接在110 kV的1l段母线上的线路2再发生接地故障，对于方式上因接地点丢失，系统由大电流接地系统变为小电流接地系统，接地保护无法发挥作用，只能等接地故障发展成为相间故障时，由相间保护切除故障，因而延长了故障切除的时间，对设备造成较大的危害；对于方式2因为有2台主变的中压侧接地，在出现上述情况时，仍有1台主变的中压侧接地而使接地保护能继续发挥作用，从而快速切除故障。由此可见，如果充分考虑设备选型时的安全裕度和保护整定计算的上下级配合，则方式2对保证电网安全运行的优势更加明显。 1.2、电厂升压站主变的接地运行方式 如果中、低压侧有发电机，并网的升压变电站至少应有1台主变中性点直接接地。原因如下: （1）、发电机输送功率越大，功率因数越小，发电机的暂态电势越高