220kV变电站主变中性点接地方式的选择

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摘 要：变电器的中性点接地方式对供电的可靠与安全性有重要影响。对电网主变中性点接地方式的选择方法进行介绍，在选择电网中主变中性点接地运行方式时，应做到既不使接地点数目过多，也不能使接地点太少来提高网络运行的可靠、安全性。

关键词：变压站 中性点 接地方式

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-051-02

1引言

随着电力工业的发展和超高压输电线路的建设以及城市电网改造的大规模进行，面临着如何选择变压器中性点接地的安全问题。电网中性点接地是一个综合的，系统的问题，既涉及到电网的安全可靠性，也涉及电网的经济性，中性点接地方式之家影响到系统电压水平，继电保护方式，系统的可靠运行。如何正确选择接地方式，关系到系统运行的可靠性和设备的安全性。因此，对变压器中性点的接地方式进行探讨。

2变压器中性点接地方式

中性点直接接地方式又称大接地电流系统，其优点是一相接地时其它两相电压不升高，不存在间歇电弧造成的过电压危险。因此，可选择额定电压低的避雷器作为系统大气过电压的保护，可降低系统的绝缘水平。Ll0kV及以上电网普遍采用直接接地方式，这样可以降低超高压电网的造价。此种系统一相接地时形成单相短路，其短路电流很大，可使保护继电器迅速准确地动作，提高保护的可靠性。但由于短路电流很大，需要选择容量较大的开关及电气设备，并有造成系统不稳定和对通讯线路强烈干扰等缺点。地面低压供电系统，为了获得动力与照明两种不同电压等级和电气设备外壳带电保护接零的需要，采用380/220V三相四线制供电，其供电变压器也采用直接接地工作方式。

在大接地电流系统中，电网中不同地点的零序电压和零序电流得变化很大程度受中性点接地变压器的台数、容量及其分布情况的影响。因此，变压器的中性点是否接地，应根据不同运行方式下电网发生接地短路时，不接地变压器中性点的电压值及绝缘水平、断路器容量（在单相接地短路情况下，当对短路点的零序综合阻抗小于正序综合阻抗时，故障相中的零序电流将大于三相短路电流）、零序电流对通信的干扰以及零序电流变化对零序保护工作的影响等因素来考虑。一般应以防止系统过电压为主，同时要求在满足保护装置特性配合的情况下，中性点直接接地的变压器数目应尽可能的少，而且在系统处于各种不同运行方式下发生单相接地短路时，零序电流和零序电压的分布尽可能不变。所以，应按以下原则确定中性点直接接地的变压器的台数及分布情况如下：

（1）在多电源系统中，每个发电厂至少有一台变压器的中性点接地，以防止发生由于接地短路引起的危险过电压。若发电厂的变压器中性点不接地，则在线路上单相接地短路时，线路AB的A侧零序保护动作跳闸后，发电厂B就不带接地运行，从而会产生危险的过电压而损坏变压器。如果发电厂B侧也有接地点，则在线路接地短路时，线路AB的B侧的零序保护相会动作眺闸，切除故障点。

（2）在发电厂和低压侧有电源的变电所的变压器多于一台时，应将部分变压器的中性点接地，如图1所示，发电厂（或变电所）A和B都有两台变压器，但都有一台变压器接地。当接地的变压器检修或由于其他原因停止运行时，可将一台变压器接地，以保持变压器中性点接地数目不变，从而保持零序电流的分布基本不变。采用部分变压器中性点接地方式后，当母线A单相接地短路时，接地变压器T1跳闸后，低压侧有电源的不接地变压器T2仍带接地点故障运行，高压侧就成为不接地系统，从而会产生危险的过电压。在此情况下应切除变压器。

（3）低压侧无电源T2变压器的中性点应不接地运行，以提高保护的灵敏度和简化保护接线。

3主变中性点接地方式的选择

变压器中性点接地方式是涉及到电力系统、高压技术、继电保护、通信及设备制造等方面的综合件技术问题。

每相接地阻抗和系统元件固有的零序阻抗之和的粗成方式，是无关紧要的。因此，一个中性点直接接地的系统，在它的运行性能上，可脱作等于一个具有较低的固有零序阻抗的系统，外加一个适当数值的接地阻抗。系就中单是有着一个直接接地的中性点，实际上不足说明系统在接地故障情况下的运行性能如何。

220k系统所采用的有效接地方式，即部分变压器中性点接地，这样可采用简单可靠的零序继电保护：断路器遮断容量不受单相短路电流的限制；同时单相接地对通信线路的干扰也较小。中性点直接接地的电力系统在发生单相接地时的电路。这种单相接地，实际上就是单相短路，用符号k表示。由于变压器和线路的阻抗都很小，故所产生的单相短路电流I比线路中正常的负荷电流大得多。因而保护装置动作使断路器跳闸或线路熔断器熔断，将短路故障部分切除，其他部分则恢复正常运行。该类电网在发生单相接地时，其他两相对地电压不会升高，因此电网中供用电设备的绝缘只需按相电压考虑，这对于110kV及以上的高压、超高压系统有较大的经济技术价值。高压电器特别是超高压电器，其绝缘是设计和制造的关键，绝缘要求的降低，实际上就降低了造价，同时也改善了高压电器的性能。因此，我国110kV及以上的高压、超高压电力系统均采取中性点直接接地的运行方式。

按国家标准规定，凡含有中性线的三相系统，通称为三相四线制系统，即“TN”系统。若中性线与保护线共用一根导线——保护中性线PEN，则称为“TN-C”系统；若中性线与保护线完全分开，备用一根导线，则称为“TN-S”系统；若中性线与保护线在前段共用，而在后段又全部或部分分开，则称为“TN-C-S”系统。

将变压器中性点直接接地的目的之一，是为了保证万一发生接地故障时，健全相上的电压升高不致过多。表面上看来，似乎这些相上的对地电压，等于正常的相电压。这决非总是如此的，即使变压器中性点是直接接地，健全相上的电压仍可能大大地超过正常的相电压。下面将对两个健全相的电压，作比较详细的研究，并将指出，把变压器的中性点直接接地并不能把系统的中性点严格地固定在大地电位上。

简单系统如图2所示。假定发电机非常大（Z1G=Z2G=0），故障发生在变压器的U相端子上，致使线路阻抗ZL和ZOL都等于零。等效电路的粗成部分于是包括ZT（变压器的正序阻抗），ZT（变压器的负序阻抗），和ZOT（变压器的零序阻抗）。故障电流的1/3通过三个串联着的阻抗，在故障相U上，产生一个达全相电压值的电压降U。现在须确定健全相V和W端子上的电压。

4结语

当前220kv电网的变压器中性点接地通常是大电流接地方式，如果发生故障，不能及时将故障切除，很容易造成电压升高，设备故障等不良后果。因此如何选择接地方式及保护措施，对电网的安全，可靠运行有重要的意义。

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