淺談220 kV樞紐站變壓器接地中性點選擇

張 銘

（國網北京市電力公司檢修分公司，北京 豐臺 100073）

0 引言

我國110 kV及以上電網一般采用大電流接地，也就是中性點直接接地方式。一方面在發生單相故障時，非故障相電壓不會因此升高，暫態過電壓水平低，設備絕緣壓力小；另一方面中性點直接接地系統故障電流大，提高了保護的靈敏性，可以使保護更快動作，降低了設備的過電壓時間。如圖1所示，如果3臺變壓器中性點均接地，在中壓側發生越級的時候，由于3臺變壓器都始終有接地點，后備保護可以準確切除故障所在母線，最大限度減少了負荷損失，提高了供電的可靠性。但是故障電流的增大使故障更難切除，進而需要更大容量的斷路器，提升了造價。其次變壓器停運時接地點數量的變化會導致電網零序電阻的變化，導致保護整定值不準確，影響保護的可靠動作。

圖1 220 kV樞紐站典型方式

1 管理制度

《北京電網調度控制管理規程》規定：變壓器并列運行的220 kV變電站，至少應有一臺變壓器220 kV、110 kV側中性點接地運行。選擇原則如下：優先選擇帶有站用變或10 kV出線的變壓器中性點接地；當變電站有3臺或4臺變壓器時，選擇運行于同一條母線上的2臺變壓器中的1臺接地[1]。簡單地說就是帶10 kV重要負荷的變壓器中性點優先接地；其次一條母線上有2臺變壓器的中性點優先接地。

如圖1所示為典型的220 kV變壓器并列運行的接線，1#、3#變運行在5#母，2#變運行在4#母，3#、2#變各帶一臺站用變及負荷，1#變只帶無功。下面分別分析中性點在3臺變壓器時的情況。正常運行時，應3#變壓器中性點接地運行。

2 故障分析

原因主要從中壓側故障越級考慮。220 kV保護為雙套配置而且還有失靈保護，故220 kV線路故障越級且失靈未動作的情況很少。如果遇到220 kV 2套保護都拒動導致失靈未啟動的情況，則由所有220 kV線路對端的線路保護II段來切除故障。變壓器作為負荷側，其高壓側后備保護并不能切除故障，故高后備主要作為母差和中低壓側的后備保護。

而110 kV保護為單套配置且沒有配置失靈保護，當線路故障越級時完全依靠變壓器中壓側后備保護來切除故障。故中性點的選擇主要須考慮中后備動作后的情況。

變壓器中壓側后備保護動作邏輯為中性點接地時I時限跳母聯，II時限跳本側。失去中性點后，變壓器中性點電壓偏移，間隙保護啟動，0.5 s跳本變壓器三側。發生越級時，至少損失1條母線負荷，至多損失2臺變壓器負荷。以下是幾種方式的保護動作結果。

2.1 1#變27-1、7-1接地方式

如圖2所示，當110 kV 5#母線出線（單數）發生接地故障且開關拒動時，1#變110 kV側零序保護動作，第Ⅰ時限跳開母聯145開關，之后1#變第Ⅱ時限跳開101開關；此時，110 kV 5#母線相當于接地故障仍未切除，且失去了中性點導致中性點電壓偏移，3#變110 kV側間隙保護啟動，0.5 s后動作跳3#變三側。導致3#變及110 kV 5#母線停電、10 kV 5#母線短時停電后245自投。

圖2 1#變中性點接地、5#母線越級負荷損失情況

如圖3所示，當110 kV 4#母線出線（雙數）發生接地故障且開關拒動時，1#變110 kV側零序保護動作，第Ⅰ時限跳開母聯145開關，之后1#變保護返回；此時，110 kV 4#母線相當于接地故障仍未切除，2#變間隙保護0.5 s后動作，2#變跳三側。導致2#變及110 kV 4#母線停電、10 kV 4#母線短時停電后245自投。

圖3 1#變中性點接地、4#母線越級負荷損失情況

2.2 2#變27-2、7-2接地方式

如圖4所示，當110 kV 5#母線出線（單數）發生接地故障且開關拒動時，2#變110 kV側零序保護動作，第Ⅰ時限跳開母聯145開關，之后2#變保護返回；此時，110 kV 5#母線相當于接地故障仍未切除，1#變、3#變110 kV間隙保護0.5 s后動作，1#變、3#變跳三側，造成1#變、3#變及110 kV 5#、10 kV 3#母線停電、10 kV 5#母線短時停電后245自投。

圖4 2#變中性點接地、5#母線越級負荷損失情況

如圖5所示，當110 kV4#母線出線（雙數）發生接地故障且開關拒動時，2#變110 kV側零序保護動作，第Ⅰ時限跳開母聯145開關，之后第Ⅱ時限跳開102開關，切除故障，造成110 kV 4#母線停電。

圖5 2#變中性點接地、4#母線越級負荷損失情況

2.3 3#變27-3、7-3接地方式

如圖6所示，當110 kV 5#母線出線（單數）發生接地故障且開關拒動時，3#變110 kV側零序保護動作，第Ⅰ時限跳開母聯145開關，第Ⅱ時限跳開103開關，此時，110 kV 5#母線相當于接地故障仍未切除，1#變110 kV側間隙保護0.5 s后動作，1#變跳三側，造成1#變、110 kV 5#母線、10 kV 3#母線停電。

圖6 3#變中性點接地、5#母線越級負荷損失情況

如圖7所示，當110 kV 4#母線出線（雙數）發生接地故障且開關拒動時，3#變110 kV側零序保護動作，第Ⅰ時限跳開母聯145開關，第Ⅱ時限跳開103開關，此時，110 kV 4#母線相當于接地故障仍未切除，2#變110 kV側間隙保護0.5 s后動作，2#變跳三側，造成2#變、110 kV 4#母線停電，10 kV 4#母線短時停電后245自投。

圖7 3#變中性點接地、4#母線越級負荷損失情況

3 結束語

如表1所示，若2#變27-2、7-2接地，當110 kV 5#母線出線（單數）發生接地故障且開關拒動時，造成2臺主變跳閘（1#變、3#變），損失最大；若1#變27-1、7-1接地或3#變27-3、7-3接地，無論110 kV 4#母線或5#母線出線發生接地故障且開關拒動時，均造成一臺主變跳閘（2#變或1#變）。但是1#變中性點接地時，3#變跳閘，造成1臺所內和一部分10 kV負荷短時失電。而3#變中性點接地時，1#變跳閘，10 kV只會損失無功。

表1 各中性點接地方式下110 kV越級負荷損失

綜上所述，最合理運行方式為3#變27-3、7-3接地運行。