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        淺議變壓器中性點(diǎn)的運(yùn)行方式

        2015-08-27 00:31:40劉豐蓮
        機(jī)電信息 2015年33期
        關(guān)鍵詞:變電站變壓器故障

        劉豐蓮

        (國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院,山東 泰安271000)

        0 引言

        電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指三相繞組作星型連接的變壓器和發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。我國(guó)電力系統(tǒng)廣泛采用的中性點(diǎn)接地方式有小電流接地系統(tǒng)、大電流接地系統(tǒng)兩種。其中,35kV及以下電壓等級(jí)采用小接地電流系統(tǒng),110kV及以上電壓等級(jí)采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。

        1 6~35kV變電站

        6~35kV配電網(wǎng)一般采用小電流接地方式,主要可分為以下兩種:不接地、經(jīng)消弧線圈接地。

        中性點(diǎn)不接地方式適用于6~10kV單相接地故障時(shí)電容電流不大于30A或35kV單相接地故障時(shí)電容電流不大于10A的線路。此類(lèi)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)接地電流僅為電容電流且較小,故障點(diǎn)電弧可以自動(dòng)熄滅,線電壓仍然平衡。故發(fā)生單相接地故障時(shí),線路不跳閘,只發(fā)出接地信號(hào),可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間(一般規(guī)定不超過(guò)2h,某些新型電壓互感器規(guī)定不超過(guò)8h),以保證供電連續(xù)性,且對(duì)通訊的干擾也比較小。但發(fā)生單相接地后,非故障相電壓升高至線電壓,因此對(duì)設(shè)備的絕緣要求較高。發(fā)生單相接地后,應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過(guò)接地選線系統(tǒng)或由人工查找接地點(diǎn)并處理。

        中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地適用于單相接地故障時(shí)電容電流較大,瞬時(shí)性單相接地故障較多的架空線路為主的配電網(wǎng)。發(fā)生單相接地時(shí),接在中性點(diǎn)的消弧線圈的感性電流補(bǔ)償接地點(diǎn)流過(guò)的容性電流,使故障電流減小到電弧自熄,熄弧后故障點(diǎn)絕緣自行恢復(fù),降低系統(tǒng)弧光接地過(guò)電壓的概率。與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)相同的是,線路發(fā)生單相接地時(shí),不必立即跳閘,可帶單相接地故障運(yùn)行2h。

        2 110kV變電站

        110kV及以上電壓等級(jí)采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。110kV變電站主變的高壓側(cè)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)接地與否由調(diào)度決定。當(dāng)110kV變電站為終端變電站時(shí),為提高繼電保護(hù)的靈敏性,正常運(yùn)行中變壓器一般采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。但在投運(yùn)或停運(yùn)變壓器時(shí),中性點(diǎn)必須先接地,并投入相應(yīng)零序保護(hù)。原因如下:為使變壓器絕緣尺寸縮小,從而降低造價(jià),110kV及以上變壓器大多采用分級(jí)絕緣(也稱(chēng)半絕緣)結(jié)構(gòu),即靠近中性點(diǎn)的繞組絕緣水平低于三相端部繞組的絕緣水平。若中性點(diǎn)不接地,變壓器投運(yùn)或停運(yùn)時(shí)斷路器的分合閘三相不同期會(huì)造成變壓器中性點(diǎn)出現(xiàn)過(guò)電壓,最高可達(dá)到相電壓甚至更高,損壞其繞組絕緣。中性點(diǎn)接地也可以限制各種操作過(guò)電壓。主變投入運(yùn)行后,可按系統(tǒng)需要由調(diào)度決定中性點(diǎn)是否拉開(kāi)。

        3 220kV變電站

        3.1 安排變壓器中性點(diǎn)接地方式的原則

        變壓器中性點(diǎn)接地方式的安排應(yīng)盡量保持變電站的零序阻抗基本不變。接地點(diǎn)的數(shù)目和地點(diǎn)應(yīng)按繼電保護(hù)的整定要求決定。(1)若變電站只有一臺(tái)變壓器,則中性點(diǎn)應(yīng)直接接地。(2)高壓側(cè)采用雙母線并列運(yùn)行的變電站有兩臺(tái)變壓器時(shí),一般將一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地,當(dāng)該變壓器停運(yùn)時(shí),需將另一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地。(3)若雙母線運(yùn)行的變電站有三臺(tái)及以上變壓器,一般每組母線上有一臺(tái)中性點(diǎn)接地。

        3.2 變壓器中性點(diǎn)接地刀閘的切換

        220kV主變中性點(diǎn)裝設(shè)接地零序和(不接地)間隙零序保護(hù),作為變壓器內(nèi)部繞組、引線及相鄰元件(母線或線路)接地故障的后備。若站內(nèi)兩臺(tái)主變壓器中性點(diǎn)需進(jìn)行切換,總原則是保證電網(wǎng)不失去接地點(diǎn),即采用先合后拉的方式,相應(yīng)的零序保護(hù)也應(yīng)切換。如某220kV變電站有兩臺(tái)主變T1、T2,正常運(yùn)行時(shí)T1中性點(diǎn)接地,接地零序投入,間隙零序退出;T2中性點(diǎn)不接地,間隙零序投入,接地零序退出。切換兩臺(tái)變壓器的中性點(diǎn)應(yīng)按以下執(zhí)行:

        (1)如圖1、圖2所示,若間隙保護(hù)用電流互感器接在變壓器中性點(diǎn)放電間隙與接地點(diǎn)之間,可按以下順序:1)投入T2的接地零序;2)合上T2的中性點(diǎn)刀閘;3)退出T2的間隙零序;4)投入T1的間隙零序;5)拉開(kāi)T1的中性點(diǎn)刀閘;6)退出T1的接地零序。

        圖1 接地零序、間隙零序用電流互感器分別裝設(shè)在中性點(diǎn)接地刀閘與接地點(diǎn)之間和間隙與接地點(diǎn)之間

        圖2 接地零序、間隙零序用電流互感器分別裝設(shè)在中性線上和間隙與接地點(diǎn)之間

        實(shí)踐中,圖1所示方式下,若中性點(diǎn)接地刀閘處于合位,間隙中無(wú)電流,間隙零序保護(hù)無(wú)法起到作用。同理,中性點(diǎn)接地刀閘處于合位時(shí)中性點(diǎn)才有電流,接地零序保護(hù)才能起作用。因此,正常情況下兩種保護(hù)的功能壓板均可處于投入狀態(tài)。但中性點(diǎn)零序用電流互感器(TA)需單獨(dú)裝設(shè),不能采用主變壓器套管TA。

        圖2為目前變電站常用方式。中性點(diǎn)零序TA無(wú)需單獨(dú)裝設(shè),可采用主變壓器套管零序TA,更具有經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)中性點(diǎn)接地刀閘合上時(shí),間隙中無(wú)電流,相當(dāng)于自動(dòng)退出。當(dāng)中性點(diǎn)接地刀閘拉開(kāi)時(shí),為防止接地零序誤動(dòng)作,應(yīng)退出接地零序。間隙保護(hù)壓板可始終投入,不必手動(dòng)投切。

        (2)若間隙零序、接地零序用TA都取自變壓器中性點(diǎn)套管電流互感器的不同二次繞組,中性點(diǎn)及相關(guān)保護(hù)的切換應(yīng)按以下順序:1)退出T2的間隙零序;2)合上T2的中性點(diǎn)刀閘;3)投入T2的接地零序;4)退出T1的接地零序;5)拉開(kāi)T1的中性點(diǎn)刀閘;6)投入T1的間隙零序。

        這種方式下,若間隙零序在投入位置,合上主變壓器中性點(diǎn)接地刀閘時(shí),一旦發(fā)生單相接地,間隙零序電流互感器也通過(guò)零序電流。由于間隙零序電流整定值較小且時(shí)間短,間隙零序保護(hù)將誤動(dòng)作。因此,為避免間隙零序過(guò)流保護(hù)誤動(dòng),應(yīng)在合變壓器的中性點(diǎn)地刀前先退出間隙零序保護(hù)。

        4 330~750kV變電站

        超高壓(330~750kV)變電站中,為了減小體積、方便運(yùn)輸,多采用單相自耦變壓器。此類(lèi)變壓器的高、中壓側(cè)為自耦星型連接,其中性點(diǎn)始終保持直接接地,不需人工拉合。其零序保護(hù)的配置按照規(guī)程執(zhí)行。

        5 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,35kV及以下變壓器中性點(diǎn)采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地,110kV及以上采用中性點(diǎn)直接接地。220kV主變?cè)谶M(jìn)行中性點(diǎn)切換時(shí),除了中性點(diǎn)刀閘應(yīng)先合后拉外,相應(yīng)壓板的投切應(yīng)根據(jù)間隙保護(hù)用電流互感器安裝地點(diǎn)的不同采取不同的操作順序。

        [1]國(guó)家電網(wǎng)公司人力資源部.變電運(yùn)行(110kV及以下)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010.

        [2]國(guó)家電網(wǎng)公司人力資源部.變電運(yùn)行(220kV)下[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010.

        [3]國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)定匯編[M].2版.北京:中國(guó)電力出版社,2000.

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