多主变并列运行变电站中性点运行方式的优选方法

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作者：严周宇浏览量：827

0 引言
   随着经济高速发展，电网规模不断扩大，变电站数量不断增加，同一变电站内并列运行的主变台数也越来越多。目前佛山电网共有变电站201座，其中500kV变电站4座，220kV变电站29座，110kV变电站168座。110kV变电站主变运行方式为分列运行，220kV、500kV变电站主变运行方式为并列运行，其中3台主变并列运行的220kV变电站有16座。每个220kV变电站作为一个电源，正常情况下必须且只允许有一台变压器中性点接地。对于有3台及以上主变并列运行的变电站，以往在选择哪台主变中性点接地作为正常运行方式上比较随意，运行规程也没有相关的规定。如果由于中性点接地的主变投入中性点零序电流保护，中性点不接地的主变投入中性点间隙保护，当系统发生接地故障时，中性点接地的主变保护动作情况与中性点不接地的主变保护动作情况会不一样，其相应动作于跳闸的开关也会不同，停电范围也就不一样。
1 主变中性点运行方式与主变保护的关系
   与主变中性点运行方式相关的保护有：零序电流保护、间隙过电压保护和间隙零序电流保护，它们作为母线、相邻线路接地故障的后备保护，同时兼作主变内部接地故障的后备保护。中性点零序电流保护反映变压器中性点直接接地时的系统单相接地故障，中性点间隙过电压保护和中性点间隙零序电流保护反映变压器中性点不接地时的系统单相接地故障。中性点零序TA接于中性点套管内；间隙零序TA接于间隙下部，介于间隙与地之间（如图1所示）；间隙过电压保护的动作量采自变压器所在母线TA的开口三角零序电压。
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                             图1 主变中性点保护示意图

   佛山供电局220kV主变110kV侧设置的零序电流保护包括零序方向过流Ⅰ、Ⅱ段和零序过流保护。零序方向过流保护反映110kV母线接地故障并作为线路接地故障的远后备，零序过流保护反映主变内部接地故障。零序方向过流定值2.4A，Ⅰ段动作时限0.95s，跳110kV母联、分段开关，Ⅱ段动作时限1.2 s，跳主变变中开关；零序过流定值0.75A，动作时限0.75s，跳主变各侧开关。110kV侧间隙零序电流定值0.5A，间隙零序电压定值160V，保护动作时限1.2 s，跳主变各侧开关。
   当变电站母线发生接地故障，或线路发生接地故障保护拒动，则中性点接地的主变零序电流保护动作将母联断路器断开，以缩小故障影响范围，如故障点在中性点接地的主变系统中，零序电流保护会在设定的时间内切除该主变；如故障点在中性点不接地的主变系统中，此局部系统变成中性点不接地系统，此时中性点电位将升至相电压，分级绝缘的变压器绝缘将遭到破坏，中性点间隙过电压和间隙零序电流保护的任务就是在中性点电压升高到危及中性点绝缘之前，可靠地将变压器切除，以保证变压器绝缘不受破坏。
主变中性点直接接地时，中性点零序电流保护投入，间隙保护（即间隙过电压保护和间隙零序电流保护）不起作用，为了防止误动应将其退出；中性点不接地时，间隙保护投入，中性点零序电流保护不起作用，为了防止误动应将其退出。
2 不同主变中性点运行方式下的接地故障分析
   以220kV藤沙站的110kV侧结线为例（如图2所示），正常方式下母联100开关分、110开关合。

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                  图2 藤沙站的110kV侧结线图

2.1若区别#1主变中性点接地，110kV线路接地故障时有以下情况：
   （1） 110kV1M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#1主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段111开关、母联100开关，1.2s后跳#1主变变中101开关，110kV1M失压。
   （2） 110kV2M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#1主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段111开关、母联100开关，#2、3主变变中间隙过电压保护动作1.2s跳三侧开关，110kV2、5、6M失压
   （3） 110kV5M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#1主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段111开关、母联100开关，#2、3主变变中间隙过电压保护动作1.2s跳三侧开关，110kV2、5、6M失压。
   （4） 110kV6M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#1主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段111开关、母联100开关，#2、3主变变中间隙过电压保护动作1.2s跳三侧开关，110kV2、5、6M失压。
2.若区别2#2主变中性点接地，110kV线路接地故障时有以下情况：
（1） 110kV1M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#2主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段112开关、母联100开关，#1、3主变变中间隙过电压保护动作1.2s跳三侧开关，110kV1、5、6M失压。
（2） 110kV2M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#2主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段112开关、母联100开关，1.2s跳#2主变变中102开关，110 kV2M失压。
（3） 110kV5M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#2主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段112开关、母联100开关，#1、3主变变中间隙过电压保护动作1.2s跳三侧开关，110kV1、5、6M失压。
（4） 110kV6M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#2主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段112开关、母联100开关，#1、3主变变中间隙过电压保护动作1.2s跳三侧，110kV1、5、6M失压。
2.3 若区别#3主变中性点接地，110kV线路接地故障时有以下情况：
（1） 110kV1M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#3主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段112开关、母联100开关，#1主变变中间隙过电压保护动作1.2s跳三侧开关，110kV1M失压。
（2） 110kV2M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#3主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段112开关、母联100开关，#2主变变中间隙过电压保护动作1.2s跳三侧开关，110kV2、6M失压。
（3） 110kV5M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#3主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段112开关、母联100开关，1.2s跳#3主变变中103开关，110kV5M失压。
（4） 110kV6M上的线路发生接地故障，出线开关拒动。此时#3主变变中零序电流保护动作0.95s跳分段112开关、母联100开关，#2主变变中间隙过电压保护动作1.2s跳三侧开关，110kV2、6M失压。
   对110kV线路接地故障开关拒动时各种情况的失压母线进行统计，如表1所示，可以看出，正常运行方式（即母联100开关分、110开关合）时，110kV线路发生接地故障开关拒动的情况下，#3主变中性点接地时的失压母线数最少，供电可靠性最高。其他结线方式也可依照此方法进行分析，确定主变中性点的运行方式。

表1 各故障情况失压母线数量

失压母线数量
情
况
中性点方式
1
2
3
4
小计
#1主变中性点接地 1 3 3 3 10
#2主变中性点接地 3 1 3 3 10
#3主中性点变接地 1 2 1 2 6

3 结语
   供电可靠性是电力系统的一项重要指标，在保证电力供应安全、优质、经济的前提下，还应满足供电的可靠性的要求。不但要做好计划停电工作、合理安排运行方式，在故障发生时也应尽量减少对用户的停电，而不同的运行方式，直接影响故障时的停电范围。主变中性点的运行方式安排亦要根据系统接线方式的变化进行详细分析，确定最优方案。
收稿日期：2013-08-23
参考文献
[1] 王维俭．电气主设备继电保护原理与应用[M]．北京：中国电力出版社，1996
[2] 杨正理，黄其新，王士政著．电力系统继电保护原理及应用[M]．北京：机械工业出版社，2010
[3] 龚英，豆朋著．主变间隙保护动作时限探讨[J] ．高电压技术，2011，37（10），增刊2：351-352
[4] 高有权，高华，魏燕等著．发电机变压器继电保护设计及整定计算[M]．北京：中国电力出版社，2011

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