500kV单相变压器中性点环流分析与处理

2017第六届新能源发电系统技术创新大会

中国电工技术学会主办,2017年6月21-24日在河北省张北县举办,大会围绕新能源发展战略、系统关键技术、微电网及储能等重要议题展开交流。浏览会议详情和在线报名参会请长按识别二维码。

文章正文开始

云南省电力设计院有限公司、昆明理工大学的研究人员马自伟、谢静,在2017年第4期《电气技术》杂志上撰文,分析了500kV单相变压器中性点Π形接地方式下环流产生的原因,计算了在运变电站几种工况下中性点引线环流,并提出改造措施。

引言

在500kV变电站中,主变压器一般采用自耦变压器,中性点直接接地 [1~3]。在云南这样一个多山的地区,由于受道路运输条件限制,500kV主变通常采用单相自耦变,这就需要在变电站设计时考虑中性点接地的问题。

通常有两种设计方案:一种是采用Π形接地,从中性点汇流母线两端通过引下线与主接地网连接;另一种是单点接地,从汇流母线一端通过引下线与主接地网连接。

由于工程强制性条文[4]规定,电气设备接地线须两点及以上与主接地网连接,因此南网的标准设计文件[5]推荐采用Π形接地,并且认为Π形接地较一点接地更可靠。

但近来有研究表明,Π形接地方式存在较大环流[6-8],且环流大小占负荷电流的20%以上。然而,以上研究存在明显的不足之处,均忽略了接地网对环流分布的影响,因而计算结果不能真实反应实际情况。

云南地区变电站设计均遵循南网标准设计文件[5],500kV单相变中性点普遍采用Π形接地。基于这这一事实,研究中性点回路环流分布,以及分析是否存在安全隐患,具有现实意义。

2 Π形接地电路模型及分析(略)

在500kV变电站中,三台单相自耦变压器经防火墙分隔集中布置组成一个单元,中性点出线套管短接后经两侧引下线与地网连接,形成所谓的Π形接地,如图1所示。

图1  单相变中性点Π形接地图

图1中汇流母线、引下线、水平接地极的电抗很小,可以忽略,主要考虑电阻,因此等效电路模型如图2所示。需要强调的是,文献[6-8]的电路模型中均忽略了水平接地极电阻R3、R4,因而其计算结果有很大偏差,本文是对以上文献的重要修正和补充。

图2 Π形接地等效电路模型

注:RAB、RBC分别相间汇流母线电阻;R1、R2为引下线电阻;R3、R4为水平接地极电阻;RN1~RN3为地网接地电阻

从分析中还可看出,环流只在中性点环路中流动,环路之外,环流为零,因此,环流并不会使接地网电位抬升,从而对继电保护及二次回路造成干扰。

案例分析

从往年的设计来看,汇流母线常采用采用管母线、耐热铝合金钢芯绞线,引下线常采用扁钢、铜排或耐热铝合金钢芯绞线,水平接地极一般采用扁钢,通常可组合成三种方案。设主变额定容量750MVA,三相负荷平衡,由公式(6)可计算各种组合方案下的环流大小,如表1所示。

从表1可以看出,汇流母线和引下线均为耐热铝合金钢芯绞线时环流较大,为45.09A,占负荷电流的5.2%;汇流母线为管母线,引下线和地中接电线均为扁钢时环流最小,为18.81A,占负荷电流的2.17%。总的来说,环流不超过负荷电流的6%,远远小于文献[6-8]得出的20%的结论。

表1  环流计算值

云南500kV厂口变、500kV和平变、500kV草铺变等多座变电站主变中性点接地均采用方案三设计,500kV富宁变采用方案一设计。以上变电站均已运行多年,至今未报告关于中性点的问题或事故,从侧面说明了环流不算太大。

改造措施

尽管计算结果表明,环流不算太大,但环流长期存在,不仅产生损耗,还会加速地中水平接地极的腐蚀速度,不利于系统安全。因此,应采取措施消除环流。引下线采用单点接地时,汇集到引线上的和电流为零,因此,主变中性点采用单点接地可以消除环流。

为满足强制性条文[4]的要求,保证接地可靠,建议从一点引双根引下线至主接地网,双根引下线可以采用支柱绝缘子固定在B相防火墙的两侧。

结论

通过以上分析可以得出以下结论:

(1)主变中性点应采用单点双线接地方式较为妥当;

(2)对于在运的老站,短期内环流不会对变电站安全运行造成影响,但长期运行后环流可能造成变压器区水平接地极敷设,建议在有条件时进行改造,消除隐患;

(3)建议及早修订南网标准设计文件,将Π形接地修改为单点双线接地。

(0)

相关推荐

  • 变电站变电运行题库

    一个学技术的公众号 ID:BianDianJiShu 变电站变电运行题库 安全知识部分: 1.两票:工作票和操作票 2.三制:交接班制度.巡回检查制度.设备定期试验轮换制度. 3.五防:防止误分合断路 ...

  • 消谐措施的综合应用

    消谐措施的综合应用

  • 并网逆变器并联系统的鲁棒控制与环流分析

    2017第四届轨道交通供电系统技术大会 会议由中国电工技术学会主办,将于2017年11月28日在北京铁道大厦召开,研讨电工科技最新研究成果对轨道交通供电领域所带来的革新影响和应用前景,推进协同创新.浏 ...

  • 电力电缆接地环流分析及在线监测

    交随着城市化建设的快速发展,城市电网缆化程度迅速提高,地下电筑已经成为城市电力网架的主要组成部分,而接地的效果好坏直接影响电缆的使用寿命,因此电缆接地问题变得尤为重要.由于部分电缆运行时间长久,会出现 ...

  • 一起500kV复合绝缘子操作冲击干耐受电压试验对地闪络事件分析

    EVS34圆桌论坛议程:动力电池技术 EVS34圆桌论坛议程:燃料电池商用车发展趋势 EVS34主题论坛议程:智能充换电.充换电基础设施及车网互动 EVS34圆桌论坛议程:下一代电力电子(SiC) E ...

  • 6号烟花环流超过利奇马,华东4天特大暴雨?分析:先台湾再浙江

    6号烟花环流超过利奇马,华东4天特大暴雨?分析:先台湾再浙江 环流比利奇马广,"怪台风"烟花雨水强?分析:台湾浙江特大暴雨 7月24日,风云4号实时卫星云图上,西北太平洋地区出现了 ...

  • 中压电网中性点接地方式分析与探讨(1)

    摘要:针对中压电网中性点不接地供电网系统的不断扩大及电缆馈线回路的增加,单相接地电容电流也在不断的增加,改造电网中性点接地方式.合理选择电网中性点接地方式,已是关系到电网运行可靠性关键的技术问题,文中 ...

  • 中压电网中性点接地方式分析与探讨(2)

    3.单相接地电容电流 因中性点不接地方式在中压电网中,仅是一种短期的过渡方式,最终是要过度到经消弧线圈或小电阻接地方式,而在改造前要对电网中的电容电流进行计算和测量,以给改造提供技术数据.中压电网单相 ...

  • 500kV断路器保护未正确沟通三跳分析

    中国电工技术学会成立40周年华诞 沟通三跳功能广泛应用在500kV继电保护中,具有十分重要的作用.目前沟通三跳功能大多通过断路器保护内部逻辑判断实现,但不同厂家对于该功能的逻辑设计存在一定差异.江苏省 ...

  • 网压不平衡下环流注入对模块化多电平换流器的影响分析

    摘要 北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心.北京电动车辆协同创新中心的研究人员施恩泽.吴学智等,在2018年第16期<电工技术学报>上撰文,在网压不平衡工况下,采用开关函数.三维图分 ...

  • 500kV并联电抗器轻瓦斯动作原因分析及改进措施

    会议通知|EITRT 2019 参会注册 长按识别左侧二维码,登录报名网站(先注册网站会员,然后提交报名信息) 会议微信号 摘要 国网冀北电力有限公司.国网节能服务有限公司的研究人员林林.黄柯.王建伟 ...