上海地区220kV变电站主变35kV侧零序电流保护范围分析

上海地区220kV变电站主变35kV侧零序电

流保护范围分析

上海电力2007年第6期

上海地区220kV变电站主变35kV侧零序 电流保护范围分析 王丽芳

(上海市电力公司教育培训中心,上海200438)

摘要:随着上海中心城区建设需要,将架空线改为电缆线路,220kV变电站35kV系统上原由消弧线圈接地

改为电阻接地.对于采用小电阻接地方式的变电站而言,不同的小电阻接地位置,同一设备的零序电流保护范

围不同,单相接地故障后,若220kV变电站35kV电阻接地方式下的主变35kV侧零序电流保护动作,则事故

处理方法也不同.文章介绍了220kV变电站主变35kV侧零序电流保护范围的不同,提出了相应的处理措施.

关键词:变电站;零序电流;保护范围;接线 中图分类号:TM645.11文献标识码:B l引言

上海电网在35kV系统主要采用消弧线圈 接地,随着城市规模不断发展,电缆线路越来越 多,消弧线圈补偿容量也越来越不够;同时电缆的 老化导致在单相接地故障2h处理过程中会很快 转为多点相间接地故障.由于35kV消弧线圈 系统中一回出线电缆发生单相接地故障后,如不 能迅速由保护切除而转化为相间故障,则引起其 它出线电缆先后故障,最后使其他设备保护相继 动作,将会带来了极大危害.上海电网在1986年

率先在220kV天宝变电站35kV系统上采用电 阻接地,接地故障电流限制在2kA以内.采用 电阻接地系统后,若发生单相接地故障,保护会迅 速动作切除故障,从而保护了电缆等一次设备,减 少了对系统的冲击,消弧线圈的补偿问题也就不 存在了.

220kV变电站35kV系统上原由消弧线圈 接地改为电阻接地,新建的220kV变电站则35 kV系统直接采用电阻接地,导致上海220kV变 电站出现35kV不同小电阻接地位置,继电保护 配置和保护范围有了变化.单相接地故障后,若 220kV变电站35kV电阻接地方式下的主变35 kV侧零序电流保护动作,则事故处理方法不同. 本文主要讨论220kV变电站主变35kV侧零序 电流保护范围的不同.

2上海地区220kV变电站35kV电阻接 地的接线方式 一 630一

上海地区220kV/35kV,220kV/110kV/

35kV主变一般均为YO/△,Y0/Y0/△接线的变 压器,在35kV系统上没有中性点可直接挂接地 电阻,因此采用Z型变方式的35kV系统上人为 制造一个中性点以挂接接地电阻.Z型变是专为 接地设计的,实际上相当于一台普通的Y型电力 变压器,Z型变压器的中性点可以直接接地或通 过限流设备接地.

2.1接地变直接接在35kV母线上和直接接在 主变35kV回路中的接线

上海地区220kV变电站35kV电阻接地系 统的一次接线主要有两种情况:接地变直接接在 35kV母线上和接地变直接接在主变35kV回路 中. 一

些老的220kV变电站中35kV由消弧线 圈接地系统改为电阻接地系统,利用原接地变回 路间隔和设备,把消弧线圈改装成电阻.接地变 回路与主变回路完全独立,可不对应运行,也可分 别停役检修,见图1.

近几年新投运的220kV变电站中35kV直 接采用电阻接地系统,小电阻直接接在主变35 kV回路中,接地变不占用仓位,主变与接地变必 须一一对应运行,二者必须作为一个整体考虑,不 能分别停役检修,见图2. 2.2系统组成和接线

35kV小电阻接地系统组成见图3(a)和3(b). 组成部分有:降压主变压器;接地变压器;中性点接 地电阻;35kV母线和35kV馈电线路等.

2007年第6期上海电力 电阻

图1接地变回路与主变回路各自独立 电阻

图2小电阻直接接在主变回路中 t雎葡 aI奏 二__Jii }地变压器

三 lI\:ll要.I. iii l.I iiii (a)(b)

图335kV小电阻接地系统组成

2.3用对称分量法计算35kV采用电阻接地的 系统单相接地故障电流和电压

在下列3个假设条件下进行计算:忽略负荷 电流;假定线路上发生单相金属性接地故障;假定 故障电流从故障点流向母线.以A相单相金属 接地故障为例采用对称分量法作故障电流计算. 2.3.1单相接地故障时阻抗参数特点 中性点电阻接地方式的城市配电网单相接地 时零序阻抗和正序阻抗的幅值相差很大. Z型接地变压器接线方式如图3所示,当加 入三相正,负序电流时,接地变压器的每一铁心柱 上的磁势是该铁心柱上分属不同相的两绕组磁势 的相量和.3个铁心柱上的磁势是一组三相平衡 量,相位差12O.,产生的磁通可在3个铁心柱上互 相形成回路,磁路磁阻小,磁通量大,感应电势大, 呈现很大的激磁阻抗.当对接地变压器加入三相 零序电流时,每个铁心柱上的两个绕组产生的磁 势由于大小相等,方向相反,合成磁势为零.铁心 柱上没有主磁通,零序磁通只能经过铁心和周围 的介质形成闭合回路,磁路磁阻大,因而磁通量 小,感应电势小,呈现的零序等效阻抗也小.因此

接地变压器具有正,负序阻抗大而零序阻抗小的 特点.

由于目前小电阻接地方式主要应用于以电缆 出线为主的城市配电网.通常中性点电阻值大于 10Q,所以中性点电阻接地方式的城市配电网单 相接地时零序阻抗和正序阻抗的幅值相差很大, 一

般可认为:Iz.I≥4OIzI.这是小电阻接 地系统的阻抗参数的一个重要特点.[3 2.3.2单相接地故障时等效电路和各序的综合 阻抗

正序电路中X为主变压器短路电抗加上限 流电抗器的阻抗值,R十jx是故障线路的正序 阻抗.在正序电路中忽略了变压器及接地变压器 的激磁阻抗,系统对地电容及负载阻抗.负序电 路中R.十X是故障线路的负序阻抗.零序电路 中Rg.,Xg.为接地变的零序参数,3R为3倍中 性点电阻值,X为系统的一相对地电容容抗值, R.,X.为故障线路的零序阻抗参数. L相接地时,各序网等效电路见图4所示. 图4各序网等效电路(L1相接地) 从等效电路可得各序的综合阻抗: Zw=Rgo十3RN十jXgo Zl—Zz—Rl十j(XK+X1)(1) 式中Z——正序阻抗; Z——负序阻抗; R——正序电阻; X——正序电抗;

X——主变压器短路电抗加上限流电抗器的