500KV变压器中性点接地方式

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5 0 V变压器中性点接地方式 0k长江流域规划办舟宣 5 0-压器中性点接地方式，是涉及珂 0 v变舒康甫

限制单相短路电流和提高系统稳定的要求来撕以确定。这类变压器中性点绝缘水平较低，对 5|统，一般不超过 6 k 0 v系 0 V级绝缘水平 .根据我国电力系统运行情况，目前还大置

电力系统、高压、继电保护、通信及设备制造等各方面的练台性技术问题.早在 1 7年， 9550 0 kV电压等级确定为我国超高压电压等级时，对 5 0 V变压器中性点接地方式 .就有两 0k种不同意见一是认为 5 0压器中性点接 0lV变地方式应沿用 2 0 V系统所采用的有效接地方 2k式，即部分变压器中性点接地 这样可采用简单可靠的零序继电保护；断路器遮断容量不受单相短路电流的限制：同时单相接地对通信线路的干扰也较小。另一种是认为 5 0 V变压器 0k中性点应采用极有效接地方式，即变压器中性

采用零序继电保护，接地距离保护还在试运行 阶段。即使今后 5 0 -统实现了接地距离保 0k v系护，但对 l 0 V 2 0 V系统大量零序继电保 lk 2k

护，需要一段较长的时向，进行全面的改造. 能否找到一种新的接地方式，既具有极有效接地系统的优越性，又能满足有效接地系统采用零序继电保护的目的，这是需待研究的问题 .现就 50 0 kV有效接地系统和经小电抗接地

点全部接地或部分变压器中性点经小阻抗接地 .这样可降低变压器中性点绝缘水平；便于变压器制造；同时减轻了变压器的运输重量，

极有效接地系统，压器中性点承受的过电压、变 保护方式和绝缘水平，进行具体分析和商榷 .一

,

扩大三相变压器应用范围；进一步降低系统内 部过电压水平：不会产生部分接地方式所带来的一系列过电压事放；不存在过于复杂的变压

5 0 V变压器中性点过 0k、

电

压

在有效和扳有效接地系统中，不接地变压器中性点和经小电抗接地的中性点，将承受各

器中性

点过电压保护. 在有效接地系统中，变压器中性点接地的数目和分布，应根据系统运行方式和零序继电保护要求来加以确定。因此，变压器中性点可以接地，也可以不接地 .这类变压器中性点绝缘水平较高， 般为靖部绝缘之半。

种过电压。现将一砻主要过电压的计算公式剜于表 1.从表中可以看出 .变压器中性点经小

电抗接地比变压器中性点不接地的过电压低很多，并且不会发生危害性较大的谐振过电压和弧光过电压，频差过电压也只有不接地变压器中性点的 i 1 ./ 0经小电抗器接地的变压器中性点零序电片是有意义的。并可望有良好的应用前景， 5应用有限工作电流带的思想 .除了可以 .

在极有效接地系统中，变压器中性点经小阻抗接地敷目和分布，应根据系统运行方式， 成一个组件。并根据：

虽A ., I: V::+,: I。 R另选几组 ( )用件 .这种作法具有工备业可换性 . 4使用有限工作电流 -应的A~ 线 . I梧衄

在库存阅片中进行初选外，还可以作为阀片的技术要求向生产厂家提出，并可成为生产厂家 批量生产阀片的质量鉴定指标，即当 m -一定 时，每批生产的阀片落在带外的阗片百分比愈小，则说明该批产品的质量禽高.这个数据可

带筛选的元件，当Ⅲ -愈小，则阀片的均能愈好，灭磁时闻亦盎短，使用A~ a带域初选阀3B

列^该企业质量管理指标体系.

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寰 1 5 O V变压置中性点主要过电压 Ok~

1

:≤ _\ 宥地不抗接地变压器中性点要蔗暴触系接宥地经隶詹接统极接境电效最小 \地压中点变器性 韩~~、一

看电过电压

n"/ r 3

N / 3+X .X ) r q, (/

中性点上出理嚣电压， -

披日选7阻上，重瞄 O0( V”) k 8 9 0 2~ a￥0 B 1~a 2上是掉作电压撬形 .羹量置保护单相接地工 哲态电压 (+2/ ^ 1 0)3 2. r IX 中性点鼍霄毒在此电压

彝过电压

C V… ) k稳志电压、

2 7 6 3

~2 7(+2 )"。

9~ 10 6 6叮. X (母 1)觅 6~1 0仰

下不应动作选择鼍霄拳一定电压柠 依据

k… ) V

工频传谴过电珏 c . ( _+c )‘ l I1 C _ . q( V… ) k

i2C . . 1{ .+c )“

恃递垃电压较膏 .喜爱生变压嚣蠡压■电压互●器电磁谙舞

谮单端电甑

掘

宥单相合闸| =3 8 1I口X

无

嚣蠢将搔坏电气设备电压将损坏有问障囊1 9 5.

工频过电压断路嚣非垒相运行过皂压 ( ) I

谐振工鹱穗态

两相合闸 l 2= 1 9 q/ 5

冒器的并联电阻

n

不接地中性点建霄嚣将会爆蚌

飘谭差电 2B电额过压"i

精 I3 (睾+大 3大 6 最 . 6+ B)

形孤不地统弧过压成立接系光电

有

无

2.

盎电一产 压艇生

设

誊蝌压损所 作电将坏有

琏I一看电坡丧^变压器相就；q一雷电浊侵人高压绕组幅值 .可取 B L n . I .x.—变压器军序电抗值；x一变压器中性点小电抗值 .取x正 ., r—振萄系数 .一般 rI1 6翎结式绕组 ) . (续式绕组), .~ 1 d -— .(~1 8莲 .r:12 . j

_—搬踌容鼓 t电系 -击

-,—路问窖—线线电，般=一~.—统 c线城电 t—路地容一 a。8。;系 — l 2—壹压嚣低压绕组地电容；b——变压器负 t电藏； 0— —

量相压" 3k;—遥壹器零电 I要 ..景零电值 x—统序抗大电 . 1V I—过压的序疽；8 . l x—境序抗， .幕正电 ——值 - SK< 3;c, t变压器高，低压绕组问电舂； c~。两电辕戋莎裙位；^;电机臂矗电抗但 -发

压，取决于系统零序电抗与正序电抗的比值，

其计算值曲线示于图 1 .

二，变压器中性点的保护与绝 一 缘,

水

平

( ) 0k一 5 0 V变压器中性点的保护方式

选避器护压中点应足用蛐性藁肛的挥雷蓉变器性.满下保 l舯 美 tI Z

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列三个条件.

~、

担大气过电压保护，棒同隙承担非同期开断过电压保护.脒

满足上述条糌外 .还砬捕足下列 i两个条件；

( 1 )避雷器馥定电罐 (灭弧屯压 '应大于单相接地变压器中性点上的稳态工糖电压.

( 1 )避雷器工频放电电压下限值应太子棒间隙放电电压上限 .

( 2 )避雷器工颡放电电压下限值，应太子单相接地变压器中性点上的暂态过电压 . ( 3 )变压器中性点的绝缘水平应大于避雷器的保护水平，并有一定裕度，冲击绝缘配合系数不小于12 12. .~ . 52棒间隙保护 .对于同步性能较差的断路器或故障时形成孤立的接地系统，不接地变压器中性点可选

(2 )障间隙冲击放电电压下限值应大于避雷器冲击放电电压上限. 棒间隙在各种波形下放电电压的计算，按

照《水电站机电设计手册》电气一次分册第 1 5章公式计算。保护设备选型参见表 2.

(二 )5 0 0 kV变压器中性 l的绝缘水平点: 1冲击保护裕度 .雷电波侵^变压器后，经变压器绕组的衰

用间隙进行保护 .选择棒问隙保护变压器中性点 .应满足下列两个条件： ( 1 )棒闽晾操作放电电压下限值，应大予单相接地变压器中性点上的暂态过电压。

减和变形，达变压器中性点时，波头已在7 0¨以上，有 f榘作过电压波形 .此时过电压应 s羽与变压器中性点的操作绝缘水平榴配合 .变压器操作冲击水平可按 0 8 BI . 3 L= 0 8 Ku计 .3

( 2 )变压器中性点的绝缘水平，应大于棒间隙的保护上限水平，并留有不小于 1 1的/0裕度. 5避冒器捧间隙联合保护 .

算。 K为冲击绝缘配合系数，

为避雷器残

压。避雷器操作保护水平，可按√ 2:计算 . f" f避雷器工频放电电压下限值 .变压器中 I为性点操作过电压的绝缘配合裕度不小于 l . 0 则 O￥ Ku . 3 a:1 I√ 2【, K值为 1 2 .O .0~1. . 25

选用棒闻隙单独保护时，捧间隙在大气过电压下动作，这样间隙动作频繁并易于烧损， 使间隙变大，将影响变压器中性点绝缘水

平 .

采用棒间隙、避雷器联合保护时，由避雷器承

衰 2保护设备造型硬绝缘水平有效接地系统极有触接地系统

进器霄目 \ F: C2 20 2J一

悻隙间￥ o m闻隙 om

器嚣合禹联8 0 m阀隙 0m

避器雷F CZ- 0 I 1

FC 2 0 Z一 2 J

额定电压 (弧电压 ) kV)五 ( 工放电下限 t kV)

20 0 30 4 (频段电上限)工3 3 2

20 0 10 7

琥压

(V) k

5 5

25 S

工频试验电压( kV )

】0 4

蓖缘木平冲击试验电压BⅡ k ) (V 70 5 35 2

注；

问碡保护应目 1的格度，曹 3 5 0 p 5kV 中性点最大工鞭电压 1 O v,中性点工凝试验电压{大于避雷嚣工蒴放电电压下取. 0k I I

S 8

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2变压螽中性点绝缘水平 .

寰 5短路电瀛爰中性点零序电压 烃小电

在满足 (一 )中保护条件的前提下，栗确定变压器中性点的绝缘水平。对两种不同接地方式的中性点绝缘水平列于表 2。接地方式部分接地

直接接地抗按地

接地台教三相短路电斑(kA,

1台接地 4台接地 7台4 0 3 4 4. 4 O 3 . 78 4 0 3 . 70

7台● 0 4 - 051

三，50 0 kV变压器经小电抗 接地实例1葛洲坝大江电厂主接线 .葛洲坝大江电厂有 7台 5 0升压变压 0kV器，其主接线方式为两台发电机一台变压器扩见图 2。 5 0 0 kV为一个半断路器接线 .当线路发生故障时，一个半接线中的中间断路器拒动，将会形成发电机变压器线路组 .如该变压器为不接地变压器，则形成孤立不接地系统，会产生孤光过电压。为防止此种过电压产大单元，两台变压器一路出线联合单元接线，’

单相短瞎电涟( kA,

零序电压( kV,

l5 3

I0 2

e 0

O

《 s以明哥说(i )断路器断路容量不受单相短路电流的控铜，一般断路器单相断路容量为三相的i1 . .倍

( 2 )单相短路电流增大不仅是电厂变压器接地台数增多而致，更主要是系统容量增大起主导作用。 该电厂自l 8年 5月投运以来 .两年多经 96几次电网接地故障考验，运行正常. 5经济比较 .

生，要求每单元中两台变压器必须有一台中性点直接接地 .剐 7台变压器必须有 4台直接接地， 3台可以不接地。若 7台变压器皆经 i a t变压器零序电抗接地，即为一半变压器接地，一

半变压器不接地变压器直接接地台数比部

根据变压器制造厂报价，葛洲坝 5 0 V、 0k 3 0 VA升压变压器，中性点按 2 0 V绝缘水 0M 2k

分接地还少半台，这对系统零序继电保护运行更灵活些.

平制造比按6k 0 V级绝缘水平制造价捂贵s %。这样 7台主变压器可节省投赘 i 2 5万元， 7 . 2 台 F Z l O型避雷器和接地刀闸比F Z一 2 J C— lJ C 20型避雷器和接地刀闸价格低 6 5 .万元， 7台小电

抗器价格为 1 .万元。采用变压器中性点经小 75电抗器接地比部分接地节省总投赘 i 1 5万 1.一

…

四，变压器中性点小电抗器一

.

技术要求:

￣ o V升压变压器中性点接入小电抗有两 ok固 2葛洲埂大江电厂扩大联合单元接线

个目的；一是增加系统零序网络的电抗值，以限制单相短路电流值；二是在目前还大量采用零序继电保护装置的情况下，又不使电网形成

2短路电流计算 .葛洲坝 50 0 kV升压变压器零序电抗为 1 4 4 Q,中性点小电抗为 4 Q.根据 2 0 8 0 0年系统阻

孤立不接地系统，可在升压变压器中性点采用一

抗，计算 50 0 kV变压器中性点不同接地方式下韵短路电流以及变压器中性点上的零序电压值，列予亵 3。

定数值的小电抗接地。 1小电抗阻抗特性 .

葛洲坝 5 0 V升压变压器中性点小电抗 0k3 9

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嚣，其 m抗值琅为4￣.流过小电抗器的电流 8有两种 t一种是不平衡电流；另一种是短路电

皂感电流{.其值略小于负荷电流 一

流 .不平

衡电流又分有正常运行长期流过的不平衡电流，其值很小，从运行两年以来实测不 到l A;另一是非全相运行 (单相 )的不平衡电流，将流过负载电流3 0 3A.但时间较短. 非全相运行缝电操护要动作.不平衡电流对小电抗的阻抗特性无具体要求.而在流过短路电流时 .对小电抗器阻抗特性有一定的要求，即在最大、最小运行方式下，流过小电抗的电流在其范围内保持阻抗为线性 .至 2 0年，在系 00统最大运行方式下，流过小电抗的最大单相短璐电流为 l 5A.要求小电抗值在 1 5A及以 0 2 20

一‘

7.、 - .……一 '一一

.J

圈 3断路器切断短路电瘴矢量田

葛洲坝大扛电厂在最大运行方式下，线路最大负荷电流为 7 5 (最大输送容量为 8 O 3A 0 MVA )当线路切除故障时，即每台变压器 .中性点小电抗流过约 I o的电感电流也被切 oA断 .此时小电抗器上要产生电磁振荡，使避雷器动作，这时小电抗器上的暂态电压为多少 l

下的全部电流范宙内为线性.2撼稳定 .小电抗热稳定计算有两种情况，一是流过

避雷器能否灭弧 t当发生单相短路时 .变压器中性点上l最大零序电压为o k舶 0 V,产生的暂态电压为 r . ( .一 1 8 X6= 9’ 1 8 . = 16 . ) 0 0 0}

最大单相短路电流时的热稳定计算；另一是流过不平衡电流肘柏热稳定计算 .葛堋坝大江电厂主变压器热稳定时甸为 2,因之要求小电抗 s在流过 1 5A肘，热稳定时间也为2. 20 s 5绝孽水平 .小电抗器的绝缘水平应与 5 0 V变压器中 0k性点绝馨水平一致，可定为6k 0 V级绝缘水平 .

时隔 8 ms(从发生接地故障到断路熄弧的时 0

间 ),哲态电压不会超过i 0 V,对葛洲坝电 0k故厂5 0 V变压器中性点选用磁吹避雷器保护， 01 r 是不会发生不能灭弧而损坏避雷器的问题.关于振荡系数 r= 1 6 I 8取值是否恰 .一 -的

五、问题和讨论葛洲坝大江电厂 5 O V升压变压器中性点 0k:的保护设备是 l 8年确定的，当时国内仅有 9

2 H: lo疆磁收避雷器可供采用 .氧化锌避 Z f lt雷器比碳化硅避雷器性能优越，通流容量较大，又由于无放电间隙.则无灭弧电压问题 . 有人担心；当线路发生单相故障时，单相重合闸动作，磁吹避雷器是否由于不能灭弧而

当f一般说该值是偏太的，因小电抗器是接在变压器中性点上 .例如在葛洲坝大江电厂 5 0 0

k _压器上进行雷电侵入波理场试验时，中 v变性点电抗器上的振荡系敷为 1 2 14比不接 .一 ..地变压器中性点的 1 6 18小 .今后应进一 .一 .较

步通过现场试验，得出真实的振荡系数. 当变压器中性点零序电压较高时的问题值得注意.如先用氧化锌避雷器，就不存在此问题 .

损坏. 当线路发生单相故障时，流过电厂出线断辫器的电流 i,是由电感电流 (也是漉人变压

六、结

束

语

1变压器中性点经小电抗接地的方式，既 .

器中性点小电抗的短路电流 )负荷电流f合和，成，见圈 3.一般短路电流大于负荷电流，当断路器断开故障点时，断路器中电流 i零，过 电弧熄灭 .此时变压器中性点小电抗器中的电

满足零序继电保护的要求，又消除了变压器中性点部分接地所产生的一系列过电压事故，提

高了电网运行的安全可靠性；小电抗器限制了单相接地短路电流，。而减轻了对通信线路的从干扰.

流i还来过零，;卸断路器孵对切断负荷电流和：

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具有互感输电线上逐点短路故障计算的新方法淅江省电力设计院童名良一

,

前

言

点阻抗矩阵要增加一阶。这一新增节点对原始 阻抗矩阵元素没有影响，需求出k对其他节但点点闻的互阻抗及其：抗，计算公式“各为白阻 z-= (一 1Z,+Z,, 1 ), z。 (1) (2) 上两式未考虑邻近线路互感的影嘀，这时正序网络或不计零序互感的零序网络来说是正 确的.z¨= (一 Z Z¨+ Z - Z l 1 z 1 ) Z-+ C - )、

在进行继电保护整定计算和输电线通信干扰及危险影响设计时，经常会遇到

输电线上沿线逐氤短路 (即非节点短路 )的计算问题。对此计算，如果不考虑邻近线路的零序互感，故障点的白诅抗以及它与其他节点间的互阻抗计算，都有简单公式可循.如果线路问存在零序互感，只需把支路互感阻抗矩阵求逆，得出其等效网络，这样所有支路不再存在互感系

数，故障点的白互阻抗计算也不困难。然而 在进行计及零序互感的沿线逐点计算时，由于每一点对应的支路互感阻抗矩阵各不相同，如果需计算的支路较多，支路的分点数又多，计算就艰费时 .于是就产生这样的问题：为了加快计算速度，对于具有零序互感的平行输电线 路，能否得到类似于不计互感系数的非端点故。

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图 1支路阻抗及故障点示意图

三，计及零序互感时平行输电

线上的非节点故障计算由躅 2定义互感支路阻抗矩阵 z萁逆矩及阵z为¨Z。

障计算公式.回答是肯定的 .本文对此算式作 0推导.了

z z n¨ 叶

=,正序网络输电线上的非节点故障计算当短路发生在线路上某一点时 (如图 1所示 )网络要增加一个新的节点 k相应的节， J 2由于降氟了变压器中性点绝缘水平，使 .变压器的造价得到降低，具有一定的经效益。 3变压器中性点经小电抗接地方式可在 .50 0 lV电网中，因地制宜地推广采用；同时对 lO 3 0 V电网可参照采用。尤其对仅有两 l￣ 3k台相同主变压器的电厂 (电压 1 O 5 o l￣ o kV ), 可普遍使用，其作用与部分接地完全一样. 4 So . okV电网中变压器中性点应采用全部和= z— l==■■

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,

[ p ￣] q -*…- r. j。 . Y

直接接地或经小田抗接地，其绝缘水平可采用6k 0 V级，即工频耐压 1 0 4 kV 1 n,全敬冲 mi

击耐压￣ 5 2 kV。 2￣ 3 0 V电网中变压器中性 20 3k点经小电抗接地，中性点绝缘水平可采用 3 5 lV级，即工频耐压 8 k i 5 V、 1 n全波冲击 mi,耐压15 8 kV 1

0 V电网中变压器中性点经小 1k电抗接地，中性点绝缘水平可采 2 k级，鄙 0V

工额耐压 4 k,mi垒渡冲击耐压 1 5 V. 5 V l a。 2k

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