淺議光伏電站中Z型接地變壓器的安裝位置

摘要：對多級串供的光伏電站中接地變的安裝位置進行了簡單探討，對不同線路故障時零序保護的動作行為進行分析，從而確定接地變的正確安裝位置。

關鍵詞：新能源電站;接地變壓器;安裝位置

0 ? ?引言

在光伏電站的建設過程中，往往是多個業(yè)主單位不同步建設各自的變電站，導致單臺主變的中低壓系統(tǒng)中所接的接地變數(shù)量及安裝位置不統(tǒng)一，因而在部分線路故障時，零序保護不能可靠動作。本文僅討論單臺變壓器的35 kV系統(tǒng)由多級變電站串供，一臺接地變安裝在下級變電站時對零序保護的影響，通過分析最終確定一臺接地變的安裝位置，從而為多站設計、項目評審、現(xiàn)場驗收等環(huán)節(jié)提供技術支撐。

如圖1所示，接地變安裝在下級35 kV開關站的母線上。現(xiàn)對不同線路故障時流過故障線路、典型非故障線路的零序電流進行分析，探討零序保護定值的靈敏度及配合問題，以便判斷接地變安裝在下級變電站是否合適。

1 ? ?下級變電站光伏出線故障時的相關故障分析

當35 kV開關站的35 kV光伏1線發(fā)生單相接地故障時，如圖1所示，各回路的零序電流值如下：

35 kV光伏1線：10=r+cn+cj1。其中Ir為接地變提供的阻性電流，Icn為該35 kV光伏n線的線路電容電流，Icj1為本35 kV集電線路1的電容電流。由于Ir遠遠大于線路的電容電流，故上式可按如下公式近似計算：10+r。即故障線路光伏1線的零序電流約為接地變的阻性電流。

35 kV集電線路1：j10+cn。系統(tǒng)對地的電容電流和接地變提供的阻性電流通過大地從接地點進入35 kV電力系統(tǒng)，再由集電1回通過主變壓器的低壓側(cè)三角形繞組構(gòu)成三相之間的通路，最后又通過集電1回流回各出線及接地變回路，即集電1回感受的零序電流是110 kV變電站35 kV母線所接的非35 kV開關站的其他正常線路的電容電流，也即對應圖中的光伏n線，此電流一般由電纜長度決定，但遠遠小于接地變所提供的阻性電流。

綜上所述，光伏1線故障時，本線路感受的零序電流足夠大，使零序保護有足夠的靈敏度，滿足保護要求。集電線路1卻感受不到足夠大的零序電流，在光伏1線保護或開關拒動時，集電線路1不能作為光伏1線的遠后備將其切除，不滿足相關規(guī)定。

2 ? ?下級變電站集電線路故障時的相關故障分析

當35 kV開關站的35 kV集電1回發(fā)生單相接地故障時，如圖2所示，各回路的零序電流值如下：

35 kV光伏1線：10+c1。其中Ic1為本線路自身的電容電流，即正常線路光伏1線的零序電流為自身容性電流。

35 kV集電1回110 kV變電站側(cè)：j10+cn。即110 kV變電站側(cè)的零序電流為110 kV變電站35 kV母線所接的非35 kV開關站的其他正常線路的對地電容電流，也即圖中的光伏n線。

從上述分析可知，當110 kV變電站35 kV集電1回故障時，由于接地變安裝在線路的下級開關站，導致線路感受的零序電流為其他站的電路電容電流之和，但遠遠小于接地變的阻性電流，不滿足零序保護的靈敏度，即本線路故障時零序保護無法動作，顯然是不滿足要求的。

3 ? ?其他變電站光伏進線故障時的相關故障分析

當110 kV開關站35 kV母線所接的其他線路發(fā)生故障時，如圖3所示，各回路的零序電流值如下：

35 kV光伏n線：n0=r+c1+cj1。即故障線路感受的零序電流能滿足零序保護整定的靈敏度。

35 kV集電1回：10=r+c1。由于Ir遠遠大于線路的零序電流，故上式可按如下公式近似計算：10=r。即集電1回的零序電流約為接地變的阻性電流。

由上可知，其他站線路故障時，35 kV集電1回將有足夠的靈敏度，但如果其他站故障線路保護或開關拒動，35 kV集電1回將作為后備保護動作而跳閘，由于35 kV集電1回替代了接地變，故此時需要35 kV集電1回的零序保護聯(lián)跳110 kV主變低壓側(cè)開關。由此也帶來了一些問題：如果光伏n線的零序保護未正確動作，將會導致35 kV開關站整站切除。

4 ? ?結(jié)語

在涉及多級變電站串供的光伏電站群設計初期，必須將接地變集中安裝在110 kV變電站的35 kV母線上，這樣有利于后期的定值計算、零序保護配合及事故排查。

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收稿日期：2020-07-30

作者簡介：王宏（1983—），男，青海格爾木人，工程師，主要從事電力系統(tǒng)營銷安全管理工作。