自耦变压器中性点小电抗对短路电流及变压器保护定值的影响.pdf
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1、电气与信息工程河南科技Henan Science and Technology总第807期第13期2023年7月收稿日期:2022-10-27作者简介:田宝江(1982),男,硕士,高级工程师,研究方向:继电保护运行及整定计算;郭培(1985),男,硕士,高级工程师,研究方向:继电保护运行及整定计算;刘尧(1992),男,硕士,工程师,研究方向:继电保护运行及整定计算。自耦变压器中性点小电抗对短路电流及变压器保护定值的影响田宝江1郭培2刘尧2(1.国网河南省电力公司,河南郑州450000;2.国网河南省电力公司电力科学研究院,河南郑州450000)摘要:【目的目的】为评估500 kV自耦变压器
2、中性点加装小电抗器对零序等值网络、等值阻抗回路及变压器保护定值的影响。【方法方法】分析此措施对500 kV侧、220 kV侧单相接地短路电流的影响,以实际工程为例,计算加装不同阻值电抗值的效果。【结果结果】经分析可知,500 kV自耦变压器中性点加装小电抗器后,对220 kV侧、500 kV侧单相短路电流均有一定的限制效果,220 kV侧效果更明显,电抗值增加到一定值后,限制效果趋于饱和,并得到最优阻抗值。【结论结论】研究加装不同中性点小电抗对短路电流及变压器保护定值的影响,对提升电网可靠运行具有重要意义。关键词:自耦变压器;中性点小电抗;短路电流;零序网络;零序后备保护中图分类号:TM711
3、文献标志码:A文章编号:1003-5168(2023)13-0017-05DOI:10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.13.003Influence of Small Neutral Reactance of Autotransformer on Short-Circuit Current and Transformer Protection SettingTIAN Baojiang1GUO Pei2LIU Yao2(1.Stated Grid Henan Power Grid Company,Zhengzhou 450000,China;2.Stated Grid
4、 Henan Electric Power Research Instiute,Zhengzhou 450000,China)Abstract:Purposes This paper aims to evaluate the influence of installing small reactor at the neutralpoint of 500 kV autotransformer on zero sequence equivalent network,equivalent impedance circuit andtransformer protection setting valu
5、e.Methods The influence of this measure on the single-phasegrounding short-circuit current of 500 kV side and 220 kV side is analyzed.Taking the actual project asan example,the effect of adding different resistance reactance values is calculated.Findings The analysis shows that after adding a small
6、reactor to the neutral point of the 500 kV autotransformer,the single-phase short-circuit current on the 220 kV side and the 500 kV side has a certain limiting effect.The effect on the 220 kV side is more obvious.When the reactance value increases to a certain value,the limiting effect tends to be s
7、aturated,and the optimal impedance value is obtained.Conclusions It is of greatsignificance to study the influence of small reactance with different neutral points on short-circuit current and transformer protection setting value,so as to improve the reliable operation of power grid.Keywords:autotra
8、nsformer;small neutral reactance;short-circuit current;zero-sequence network;zero-sequence protection18第13期0引言自耦变压器是指一、二次绕组直接串联,自行耦合的变压器,其一、二次绕组有较大部分是共用的,只有较小部分流过共用绕组部分。相比于同容量的普通变压器,自耦变压器具有结构简单、体积小、质量轻、效率高和价格低等优点,特别适用于大功率变压器,在500 kV及以上电力系统中得到广泛应用。但因自耦变压器一、二次绕组在电气上是直接相连的,一、二次绕组间的零序电流和过电压无法相互隔离。当一次侧发生
9、单相接地故障时,中性点电位会发生偏移,产生对地电位,引起中压侧各相电压升高,可能危及设备安全运行。因此,自耦变压器中性点通常直接接地运行,而这一运行方式会使零序电抗下降1。目前,河南电网500 kV及以上变压器均采用自耦变压器,自2013年以来,随着河南电网规模日益扩大,500 kV及以上变电站数量由原来的26座增加至50座,增加了近一倍,变电站更加密集,使得线路阻抗变小;500 kV及以上主变数量由53台增加至103台,使得系统零序等值电抗明显下降,出现单相短路电流大于三相短路电流的现象2,部分500 kV变电站的220 kV侧单相短路电流超过50 kA,接近设备额定遮断容量。为限制单相接地
10、短路电流,有必要在部分500 kV变电站的自耦变压器中性点加装小电抗器。1加装中性点小电抗的自耦变零序等值网络分析500 kV自耦变压器加装中性点小电抗前后的自耦变压器零序电流回路及零序等值阻抗,以有名值(实际的电压、电流、功率和阻抗值)为指标来研究零序等值电路。对分相式自耦变压器,其零序励磁阻抗X0为无穷大。高、中、低三侧绕组等值阻抗分别用1、2、3下标来表示 1。自耦变压器零序电流回路如图1所示。自耦变压器中性点经电抗Xn接地时YN,a,d11接线自耦变压器1侧加零序电压时的零序电流回路。1、2侧绕组端点对地的电压表示见式(1)、式(2)3-4。U1=UN+U1NU2=UN+U2N(1)U
11、N=j3(I01-I02)Xn(2)式中:UN为中性点电压;U1N、U2N分别为1、2绕组端点对中性点N的电压。当中性点直接接地时,UN=0,将U2归算到1侧,见式(3)。U2=(UN+U2N)Uav1Uav2(3)式中:Uav1、Uav2分别为1、2侧的平均额定电压。当图1中的三角形绕组开路时,就构成中性点经电抗接地的YN,a接线自耦变压器。归算到1侧的 1、2 侧间的等值零序电抗XT(1-2)的表示见式(4)、式(5)。jXT(1-2)=U1-U2I01=(UN+U1N)-(UN+U2N)Uav1Uav2I01=U1N-U2NUav1Uav2I01+j3XnI01-I02I011-Uav1
12、Uav2=jXT(1-2)+j3Xn1-Uav1Uav22(4)jXT(1-2)=U1N-U2NUav1Uav2I01(5)式中:jXT(1-2)为中性点直接接地时归算到1侧的YN,a自耦变压器的零序等值电抗。当图1中的2侧开路时,1侧和3侧构成中性点图1自耦变压器零序电流回路1I01I022S3I02I02I01I01U0XnI03N田宝江,等.自耦变压器中性点小电抗对短路电流及变压器保护定值的影响第13期19经电抗接地的YN,d接线的普通变压器,归算到1侧 的 1、3 侧 间 的 等 值 零 序 电 抗XT(1-3)计 算见式(6)。jXT(1-3)=jXT(1-2)+j3Xn(6)图1中
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