500kV自耦變壓器中性點(diǎn)小電抗對短路電流的影響

李立峰

【摘 要】目前內(nèi)蒙古網(wǎng)內(nèi)部分變電站220kV側(cè)的單相短路電流已經(jīng)超出現(xiàn)有設(shè)備的遮斷容量。本文通過研究對比得出：在主變中性點(diǎn)裝設(shè)小電抗，是目前國內(nèi)較為通用的降低單相自耦變壓器220kV側(cè)單相短路電流的措施，并進(jìn)行了詳細(xì)的分析計(jì)算。其結(jié)果表明：采用該方法后，220kV側(cè)單相短路電流水平降低明顯，不會(huì)對地區(qū)負(fù)荷供電可靠性和安全性產(chǎn)生不利影響，能夠較快的解決變電站220kV側(cè)單相短路電流水平超標(biāo)問題，且運(yùn)行狀況良好。

【關(guān)鍵詞】500kV；自耦變壓器；小電抗；短路電流

1 內(nèi)蒙古電網(wǎng)短路電流水平

目前，內(nèi)蒙古電網(wǎng)已形成“兩橫四縱”的500kV主干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。各盟市供電區(qū)域均形成220kV主供電的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。其中，呼和浩特、包頭、烏海地區(qū)已形成220kV城市環(huán)網(wǎng)。隨著內(nèi)蒙古電網(wǎng)范圍內(nèi)負(fù)荷的不斷增長，現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng)，根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃，“十三五”內(nèi)蒙古電網(wǎng)將進(jìn)一步加強(qiáng)，到2020年內(nèi)蒙古電網(wǎng)將形成“三橫五縱”的500kV電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。目前內(nèi)蒙古網(wǎng)內(nèi)部分變電站的220kV側(cè)的單相短路電流已經(jīng)超出現(xiàn)有設(shè)備的遮斷容量。

從表1可以看出，變電站A、變電站B、變電站C的220kV側(cè)的三相短路電流在47kA以內(nèi)，220kV側(cè)單相短路電流均已超出現(xiàn)有設(shè)備的遮斷容量（50kA）。

2 限制短路電流的措施

2.1 減少接地點(diǎn)

減少附近供電區(qū)內(nèi)接地點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算可以降低220kV側(cè)單相短路電流水平，但作用不明顯。

2.2 主變分裂運(yùn)行

主變分裂運(yùn)行，主變分裂運(yùn)行后可以明顯降低220kV側(cè)單相短路電流水平，但是該限制措施的實(shí)施受現(xiàn)有變電站主變規(guī)模的限制，部分變電站不具備分裂運(yùn)行的條件，部分變電站現(xiàn)有2臺(tái)或3臺(tái)主變，主變分裂運(yùn)行會(huì)降低供電可靠性。由于地區(qū)負(fù)荷增長情況，新建變電站投產(chǎn)初期四臺(tái)主變同時(shí)投產(chǎn)沒有必要，且造價(jià)太高投產(chǎn)周期較長；舊站擴(kuò)建主變也受場地、造價(jià)及建設(shè)周期的限制，具體實(shí)施的難度相對較大。

2.3 改變地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

隨著500kV電網(wǎng)的不斷加強(qiáng)和完善，內(nèi)蒙古電網(wǎng)各分供電區(qū)之間功率交換主要由500kV電網(wǎng)承擔(dān)，220kV電網(wǎng)逐步向地區(qū)供電網(wǎng)轉(zhuǎn)化，分區(qū)之間的220kV線路的功能由目前起主網(wǎng)作用逐步轉(zhuǎn)變成互為備用的性質(zhì)，內(nèi)蒙古電網(wǎng)內(nèi)部各分供電區(qū)之間的220kV聯(lián)絡(luò)線將逐步解開運(yùn)行。解開運(yùn)行后會(huì)明顯降低地區(qū)的短路水平。但是該方案的實(shí)施也需要完備的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)才能實(shí)施，需要網(wǎng)架結(jié)構(gòu)逐步完善后才能實(shí)現(xiàn)，無法在短時(shí)間內(nèi)解決短路電流超標(biāo)問題。

2.4 裝設(shè)中性點(diǎn)小電抗

近年來國內(nèi)各地區(qū)電網(wǎng)均隨著裝機(jī)容量和電網(wǎng)規(guī)模的不斷增加，出現(xiàn)了不同程度的500kV變電站220kV母線側(cè)單相短路電流超標(biāo)問題，在主變中性點(diǎn)裝設(shè)小電抗，站內(nèi)改造工程量較少，占地較小，工期短，投資少，見效快，是目前國內(nèi)較為通用的降低500kV變電站220kV側(cè)單相短路電流超標(biāo)的有效措施。目前該方法在全國應(yīng)用的較為普遍，且運(yùn)行狀況良好。

3 500kV自耦變壓器中性點(diǎn)小電抗對短路電流的影響

3.1 小電抗阻值對短路電流的影響

中性點(diǎn)小電抗主要參數(shù)是小電抗的阻值，小電抗阻值的選取直接影響變電站的短路電流。下面以變電站A為例，對小電抗阻值對短路電流的影響做一詳細(xì)的說明，見表2。

從表2的計(jì)算結(jié)果可以看出，在主變中性點(diǎn)裝設(shè)小電抗，可以有效的降低500kV變電站220kV側(cè)的單相短路電流。隨著阻值的增大，上述各變電站220kV側(cè)的單相短路電流降幅明顯；500kV側(cè)單相短路電流變化較??；小電抗的裝設(shè)對500kV及220kV側(cè)三相短路電流基本沒有影響。

中性點(diǎn)加裝小電抗的阻值對變電站220kV側(cè)單相短路電流的影響程度，以變電站A、變電站B、變電站C為例，計(jì)算結(jié)果見表3。

從表3的計(jì)算結(jié)果可以看出，小電抗阻值從0增長至20Ω時(shí)，220kV側(cè)單相短路電流降幅較大，變電站A的降幅從50.20kA降低至43.57kA，變電站B的降幅從53.18kA降低至42.42kA，降幅最大為10.76kA，最小也達(dá)到6.63kA；阻值選取大于20Ω，單相短路電流降幅減小，趨于平緩，小電抗的作用趨于飽和，效果不明顯；由于主變參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行方式等因素的影響短路電流的降幅不盡相同。詳見圖1所示。

3.2 小電抗裝設(shè)臺(tái)數(shù)對單相短路電流的影響

為更為詳細(xì)的分析小電抗裝設(shè)方案，對裝設(shè)15Ω中性點(diǎn)小電抗情況下，主變中性點(diǎn)小電抗臺(tái)數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表4。

從計(jì)算結(jié)果可以看出，隨著主變中性點(diǎn)加裝小電抗數(shù)量的增多，變電站220kV側(cè)單相短路電流降幅明顯。

4 結(jié)論

通過前述分析，在主變中性點(diǎn)裝設(shè)小電抗，是目前國內(nèi)較為通用的降低單相自耦變壓器220kV側(cè)單相短路電流的措施，該方法適用于單相短路電流大于三相短路電流的情況。采用該方法后，220kV側(cè)單相短路電流水平降低明顯。由于主變參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行方式等因素的影響短路電流的降幅不盡相同。該措施投資少、工期短，不會(huì)對地區(qū)負(fù)荷供電可靠性和安全性產(chǎn)生不利影響，能夠較快的解決變電站220kV側(cè)單相短路電流水平超標(biāo)問題。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]