变压器中性点接地方式对零序保护的影响

变压器中性点接地方式对零序保护的影响

零序电流保护受变压器中性点接地方式影响极大,规程规定变压器中性点接地方式的安排应尽量保持变电站的零序阻抗不变。基本原则是变电站只有1 台变压器、自耦变压器及绝缘有要求的变压器中性点直接接地运行;两台变压器应只将其中1 台中性点直接接地运行,当该变压器停运时,将另1 台中性点不接地的变压器改为直接接地。在实际运行中,三绕组变压器的220 kV 侧及110 kV 侧中性点一般分属不同的调度管辖,属省调管辖的220 kV 侧中性点基本上能按规程要求合理安排其接地方式,受地调管辖的110 kV 侧中性点接地方式因电网运行的需要,往往有不同的接地方式。本文将就变压器110 kV 侧中性点接地方式对零序保护的影响做具体分析。

1 变压器接地方式

对单台变压器的220 kV 变电站一般220 kV 及110 kV 侧的中性点均直接接地,本文主要讨论220kV 变电站有2 台及以上变压器(均为Y0/ Y0/Δ接线) 且变压器均无绝缘要求的情况,其接地方式通常有以下几种: 信息来源:

(1) 两侧均接地: 即同1 台变压器220 kV 及110 kV 侧中性点同时接地,另1 台两侧均不接地。

(2) 交叉接地:2 台变压器中1 台220 kV 侧中性点接地,110 kV 侧中性点不接地;另1 台则是220kV 侧中性点不接地,110 kV 侧中性点接地。

(3) 110 kV 侧2 台接地:2 台变压器中220 kV侧中性点只1 台接地,110 kV 侧则2 台中性点均直接接地运行。

2 不同接地方式分析

3. 1 两侧均接地信息来源:

对有2 台及以上变压器的变电站,同一变压器两侧均接地是较为通行的做法。在接地变压器因故停运,则将另1 台变压器两侧中性点直接接地。这种接法比较容易维持变电站零序阻抗不变。如果轮换的2 台变压器容量相近,则对220 kV 侧及110kV 侧的零序阻抗基本影响不大。

3. 2 交叉接地

这种接地方式从零序序网上将220 kV 和110kV 完全隔离。在正常运行下,220 kV 侧发生接地故障,110 kV 侧不会产生零序电流; 反之,110 kV

侧发生接地故障,220 kV 侧也不会产生零序电流。如果变电站只有2 台变压器,则在1 台变压器退出运行时,势必要将运行变压器的220 kV 侧和110kV 侧同时接地,因110 kV 侧

一般是不接地系统,因而这种倒换对220 kV 侧零序阻抗影响不大,若2台变压器容量相近可以说基本上无影响;但这种倒换对110 kV 侧零序阻抗影响很大。信息来

源:

等值到110 kV 母线的零序阻抗为: XL2 +XM2 ;如果倒换后还是1 号变接地,等值到220 kV 母线的零序阻抗将维持不变;等值到110 kV 母线的零序阻抗为: ( XE +XH1) / / XL1 + XM1 。如果倒换后是2 号变中性点接地,等值到220kV 母线的零序阻抗为XE/ / (XH2 + XL2) ;等值到110 kV 母的零序阻抗为: ( XE +XH2) / / XL2 + XM2 。可见,在两种方式下,等值到220 kV 母线的零序阻抗的最大差别仅在于1 号与2 号变压器参数的差别。等值到110 kV 母线的零序阻抗的则分别为(XL + XM) 和(XE + XH) / / XL + XM ,实际上对降压变压器中压侧基本上是零阻抗,即XM 近似为0 ,两者差别改写为XL 和(XE + XH) / / XL ,因系统等值到变电站220 kV 母线的零序阻抗很小,这种差别不能忽视。

3. 3 110 kV 侧2 台接地使用这种接地方式的是基于以下考虑:变电站有2 台变压器,110 kV 侧中性点只一台接地,因110kV 为不接地系统,当某种原因接地变压器跳闸,此时110 kV 系统将完全失去接地点,110 kV 系统再发生接地故障,将产生零序过电压,变压器110 kV侧间隙保护动作跳开不接地变压器,致使变电站全站停电。为了使接地变跳开,110 kV 系统不失去接地点,就有采用这种110 kV 侧2 台接地的方式。110 kV 侧2 台接地零序阻抗图等值至220 kV 母线零序阻抗:〔(XL2 + XM2 +XM1) / / XL1 + XH1〕/ / XE ;对降压变XM1 、XM2 近似等于零, 上式改写为: (XL2/ / XL1 + XH1Z) / / XE ;等值至110 kV 母线零序阻抗:〔(XE + XH1) / /XL1 + XM1〕/ / (XL2 + XM2) ,不计中压侧阻抗, 可改写为: ( XE + XH1) / /XL1/ / XL2这种接地方式,在2 台变压器停运1 台时。比较这2 种方式对零序阻抗及零序电流保护的影响:220 kV 母线等值阻抗。

对220 kV 侧中性点零序电流保护的影响:因220 kV 侧中性点零序电流保护主要考虑与220 kV出线零序保护配合,这里主要分析两者与某一线路配合时的分支系数的影响。为简化计算取在线路末短路时系统等值220 kV 母线的零序等值阻抗仍以XE 表示,则分支系数K= 1/ (1 + XT/ XE) 。

可见,220 kV 侧中性点零序电流保护的分支系数正好与220 kV 母线等值阻抗相反,XE 越小(系统越大) ,两者差别越大。信息来源:

3 种方式下,110 kV 母线等值阻抗差别很大。信息来自:输配电设备网

4 结论

通过以上分析,可以归结如下:

(1) 同一台变压器两侧均接地的方式对220kV、110 kV 母线等值零序阻抗影响最小,运行方式灵活,其缺点接地变压器跳开,将使得110 kV 系统失去中性点。信息请登陆:输配电设备网

(2) 交叉接地的方式能有效隔离220 kV 与110kV 系统间的零序电流,变压器接地方式的倒换亦基本不影响220 kV 系统零序阻抗,对220 kV 系统运行非常有利。但其对110 kV 母线零序阻抗影响较大,在整定110 kV 系统零序保护时应以一台变压器同时接地的方式躲线末故障,以交叉接地方式校核保护灵敏度。这种接地方式也存在接地变压器跳开,将使得110 kV 系统失去中性点的缺点。

(3) 110 kV 2 台接地的方式能有效克服上述2种方式的缺点,但其运行中方式的改变对220 kV 及110 kV 母线影响很大,110 kV 系统零序保护的整定应以110 kV 两台接地的方式躲线末故障,以交叉接地方式校核保护灵敏度。目前湖北省内整定220kV 系统保护时变压器的接地方式基本上是按同一台变压器两侧均接地的方式考虑,如果地调110 kV侧采用2 台都接地的方式,则在系统等值阻抗较小时,因整定时可靠系数一般取1. 1 ,220 kV 侧中性点零序电流保护将与出线零序电流保护失配,在系统等值阻抗较大时,220 kV 线路零序电流保护I 段存在超越的可能性。同一台变压器两侧均接地因具备有对220 kV、110 kV 母线等值零序阻抗影响最小、运行方式灵活的优点,目前湖北省内基本上采用该方式,在接地变压器跳开时,要求运行人员及时将不接地变压器的中性点投入直接接地运行。信息来

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