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摘要：本文分析新疆电网750kV变电站220kV侧母线单相短路电流超标的主要原因，提出限制单相短路电流的措施。针对自耦变压器中性点经小电抗器接地方式，小电抗器的电抗值与单相短路电流的关系以及小电抗器对继电保护的影响，从节省投资、简化工程施工难度的角度推荐采用变压器中性点安装小电抗器方案。新疆电网750kV变电站750kV自耦变压器采用中性点经小电抗器接地方式后，限制220ｋＶ侧母线单相短路电流效果明显，增强了变电站短路电流水平对电网建设的适应性。

关键词：750kV变电站；短路电流；自耦变压器；中性点接地方式；小电抗器

引言：新疆地区富含煤矿资源，拥有多个大型的整装煤田，某大型煤田地区有大容量自备电厂并陆续建成投产，均通过220kV电压等级接入新疆主电网。短路电流大幅上升已经限制了该地区机组继续接入。根据当前电网结构，全接线情况下该地区某750kV变电站220kV侧三相短路电流已经达到50.34kA水平，超过断路器额定遮断电流（50kA）；随着750kV大环网、及直流配套电源的陆续建成，该地区电网短路电流水平将面临大幅度攀升，短路电流水平成为限制该地区能源开发的主要因素。

一、造成短路电流超标的主要因素

造成750kV主变压器220kV侧单相短路电流偏高的主要因素有[1]：

1.1 电网发展日益庞大，网架结构不断加强，各供电区域间的电气联系更加紧密，使短路电流相应增大。

1.2 大型发电厂多台升压变压器中性点直接接地，使该变电站或附近变电站的零序电抗急剧下降，导致单相短路电流增大。

1.3 随着电网的发展，受端网络日益加强，受端负荷中心的负荷密度不断增大，使750kV变电站更加密集。各变电站之间的距离仅20～60km，使得线路阻抗变小，增大了单相短路电流大于三相短路电流的可能性。

1.4 自耦变压器因具有体积小、质量轻和价格低的优点而在电网中得到广泛的应用，目前广东电网现有的750kV变压器均为自耦变压器。由于制造上的原因，自耦变压器中压侧的电抗值常为零或接近于零，导致220kV侧母线单相短路电流大于三相短路电流。

二、短路电流分析

自耦变压器中性点接小电抗器时各绕组的等值零序电抗为：

在自耦变压器中性点经小电抗器接地的零序等值电路中，变压器各侧等值零序电抗均包含与小电抗器有关的附加项。

以某750kV变电站号主变压为例，主变主要技术参数

主变型式：单相自耦无载调压变压器；

三、限制短路电流的方案

3.1 220kV次级解环运行

随着电网的发展，目前加强750kV主网后，220kV电网采取分区运行，从以往的经验和实际运行效果来看，通过改变电网结构来限制短路电流是一种非常经济、有效且便于实施的方法。220kV网络解环运行对750kV侧母线短路电流影响不大，但对限制220kV侧母线短路电流效果显著，可以明显降低220kV侧母线短路电流[2]。

3.2 主变中性点经小电抗器接地

虽然220kV网络解环运行对限制220kV侧母线短路电流效果明显，但并不能将所有发电厂（或变电站）的短路电流控制在50kA以下，对750kV变电站的220kV短路电流降低有限，需要在部分750kV变电站的变压器中性点加装小电抗器，以限制220kV侧母线单相接地短路电流[3-4]。

四、小电抗器的选择

某750kV变中性点直接接地和经不同阻值的电抗器接地，在220kV母线上发生三相短路、两相短路接地和单相接地故障方式下的短路电流计算结果见下表所示：

考虑一台小电抗退出运行情况下，五彩湾750kV变220kV母线发生三相短路、两相短路接地和单相接地故障方式下的短路电流结果见下表所示：

经计算，在某750kV变两台主变中性点加装小电抗可大幅降低主变220kV侧发生单相接地和两相短路接地故障时的故障电流，且在其中一台小电抗退出运行后，也能达到限制单相接地和两相短路接地故障时短路电流的作用。两台主变均加装15Ω的小电抗，可降低两相短路接地故障电流36kV，可降低单相短路接地故障电流18kV。小电抗值过15Ω对降低短路电流的效果已不明显，因此小电抗阻值选择为10～15Ω效果明显，建议选择12Ω。

五、小电抗器对继电保护的影响

主变压器中性点经小电抗器接地与直接接地相比，在系统发生短路接地故障时有如下影响[2]：

接地短路电流幅值变小；保护装置安装处的零序电压发生变化；如果小电抗器的阻抗角与主变压器的阻抗角不一致，则零序阻抗角会变化。对于利用工频变化量原理构成的速动保护、利用比相原理构成的多段式相间距离保护和多段式接地距离保护等装置，零序短路电流幅值的变化不影响其动作性能，但需要调整保护整定值中的零序补偿系数。

对于零序电流保护装置，由于其动作整定值与零序电流直接有关，当主变压器中性点经小电抗器接地时，保护装置整定值会相应下降，需要根据主变压器中性点串接小电抗器接地后的零序短路电流重新对保护装置进行整定，并对保护装置的灵敏度进行校验，确保在相同的系统运行方式下，其动作灵敏度不会有较大变化。

由于选相元件、振荡闭锁元件和非全相运行判别回路等均不受主变压器中性点接地方式的影响，因此，主变压器中性点经小电抗器接地后，常规继电保护装置可满足可靠判别、正确动作的要求。

六、小电抗器的电气主接线方案

6.1 方案一

如图１所示，变压器中性点与小电抗器之间安装了隔离开关，实现小电抗器与避雷器、主变压器的隔离，方便检修；此外，可通过隔离开关实现直接接地与经小电抗器接地两种中性点接地方式的转换。

6.2方案二

如图2所示，变压器中性点与小电抗器之间不安装隔离开关。小电抗器的长期工作电流远低于其额定电流，可靠性很高。根据对多个变电站的调研结果，在变压器中性点加装的小电抗器从未出现过异常情况，一直运行良好。

综合运行可靠性和设备运行经验，在正常运行条件下，在变压器中性点加装的小电抗器几乎没有电流通过，承受的对地电压很低，小电抗器发生故障的概率极小，为节省投资，同时电气回路接线结构，小电抗器电气主接线推荐方案二。

七、结束语

为提高750kV主变压器供电可靠率和利用率，在中性点加装小电抗器可限制220kV母线的单相短路电流，增强了变电站短路电流水平对电网建设不确定的适应性。实际应用效果表明，750kV主变压器采用中性点经小电抗器接地的方式，能满足电网供电区域供电可靠性、运行灵活性和变压器利用率的要求，适应新疆电网的发展。

参考文献：

[1]蔡晶，沈星，石海珍等.750kV主变加装中性点小抗的研究及应用分析[J].电工电气，2015，（05）：15-19.

[2]田宝江，郭培，刘尧.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[J].河南科技，2023，42（13）：17-21.

[3]何龙，杨振，巴特等.考虑750 kV系统适用性的变压器中性点电抗优化配置方法[J].电气应用，2020，39（10）：82-88+98.

[4]王建伟，王建民，王宇.500kV变压器中性点经小电抗接地的计算和应用方法分析[J].变压器，2018，55（08）：12-16.