500kV变电站220kV母线单相短路电流问题分析

500kV、220kV开关失灵保护异同分析作者：魏伏红来源：《科学与财富》2012年第11期摘要：随着电网的日趋复杂，电网的安全变得越来越重要，继电保护的拒动给电网带来的危害越来越大，失灵保护作为开关的近后备保护，其重要性尤为突出。

信息请登陆：输配电设备网本文介绍了失灵保护的相关知识，介绍了500kV与220kV开关失灵保护的异同，并提出运行中失灵保护的有关注意事项。

关键词：保护失灵异同注意事项失灵保护是指当电力系统发生故障时，故障元件的保护动作发出跳闸脉冲而断路器拒绝动作，利用故障元件的保护，用较短的时限动作于连接在同一母线上的其它相关的断路器切除故障，使停电范围限制在最小的一种近后备保护。

为了便于大家交流和探讨开关失灵保护，下面将介绍失灵保护的一些相关知识。

一、失灵保护的基本原理500kV断路器本体通常装有断路器失灵保护和三相不一致保护。

220kV及以上电压等级的双母线接线方式多用PSL631A断路器失灵保护，是JCSS1-D（集成电路）型失灵保护的换代产品。

其内包含：失灵启动、三相不一致保护、充电保护及独立的过流保护等功能。

在正常情况下，三相不一致保护不用，线路充电保护和过流保护停用。

500kV、220kV断路器失灵保护分为分相式和三相式。

分相式采用按相启动和跳闸方式，分相式失灵保护只装在线路断路器上；三相式启动和跳闸不分相别，一律动作断路器三相跳闸，三相式失灵保护只装在主变压器断路器上。

1.1失灵保护的作用：开关的失灵按开关设置。

作用是：1）、对故障时开关主触头粘住，或由于机构失灵、跳闸线圈断线等原因拒动，借助其它断路器来切除故障；2）、在某些特定的区域内发生故障，由于故障点的特殊，即使保护动作，开关切除，仍未切除故障点，依靠失灵保护动作来切除故障，如母线开关与流变间故障时，故障在母差动作范围，但母差动作后，母线侧开关虽跳开，对线路来说，故障仍存在，但不在其保护范围内，线路保护无法动作，必须用失灵保护动作来跳相应的开关。

变电站短路电流超标分析及解决方案摘要：随着广东电网网架结构的不断加强及发电机组的增加，网络中短路电流水平越来越高，部分变电站母线短路电流已经超过了断路器开断能力，提前分析广东电网短路电流状况并研究防治措施成为国家电网迫切的需求。

另外，“十三五”期间特高压交直流将接入广东电网，会进一步提升广东电网短路电流水平。

因此如何经济有效的限制电网短路电流水平成为了目前制约电网发展的重大难题。

关键词：广东电网短路电流特高压1 短路电流增大的原因及危害电网的短路是指：各个变电站传输的电流相与相之间或相与地之间被小电阻的物体短接之后，形成的一种大电流通路。

引起短路电流水平持续升高的原因有发电机机组容量的增加、发电厂密集建设、主干系统线路短、跨省际联网等等。

由于人们对环境保护、安全认识的提高以及资源分布和经济发展的制约，出现了单个发电厂发电机组数增多及多个发电厂集中建设的现象。

随着电力系统的发展，跨省际联网虽在提高经济效益，减少电网安全事故上有着明显的优势，但却又给电网络带来了潜在的威胁，如使系统运行和管理更加复杂、片区个别问题可能导致连锁反应，造成大面积停电事故等。

综上所述的原因，当短路电流水平超过电网承受的能力时，就必须采取必要的措施限制短路电流。

对于江西电网而言，由于负荷过于集中，网架结构不断加强以及大量自耦变压器的使用等原因，使得江西电网短路电流水平不断攀升。

短路电流的危害主要有以下几个方面:（1）短路故障电流一般要比正常电流大数倍，因而由短路电流的电动力效应引起的机械应力，可能会破坏电网支架。

（2）短路电流会使设备持续发热，使得电力设备超过耐热值而损坏。

（3）短路时会使系统电压下降，将给人们生活造成很大的影响，带来国民经济巨大损失等严重后果。

（4）当短路发生在电源近区且持续较长时，可能会使并列运行的电厂失去同步，电网失去稳定，甚至导致大片地区停电。

这是短路故障最严重的后果。

（5）当发生不对称短路时，不平衡电流的产生会在周边形成很大的磁通，对周围的信号造成很大的干扰，对人民生活和交通带来严重的影响。

变电站220 kV侧单相短路电流超标问题分析及解决方案王薇;杜飞【摘要】Jilantai Substation is an important 500 kV substation in Inner Mongolian Grid. 3 main transformers parallel operate, along with several power plant generators puting in operation, single phase short circuit of Jilantai 220 kV bus is 50.2 kA, exceeding the rated capacity of circuit breakers. This problem will seriously threaten the safty of power system.Be aimed at this problem,several methods was discussed to reduce single phase short circuit of Jilantai 220 kV bus, including reduing ground point, installing small neutral reactor on transformer, and spliting operation 220 kV bus, and building the forth transformer. Meanwhile calculated the short circuit of Jilantai 220 kV bus base of above methods. The decreasing amplitude of 2nd method was 6 kA. Through detail analysis, installing small neutral reactor on transformer was the most available method.%吉兰太变电站是内蒙古电网的一座500 kV枢纽变电站，该变电站3台主变压器并列运行，随着新增电源项目的接入，变电站220 kV侧单相短路电流值将达到50.2 kA，超出开关设备的额定遮断容量（50 kA），影响电网的安全稳定运行。

220kV母线保护动作原理及故障案例分析发布时间：2022-01-19T08:41:46.403Z 来源：《河南电力》2021年9期作者：谭文[导读] 本文首先介绍了母线差动保护原理，结合某220kV母线保护延时跳闸的事故案例，通过对母线保护动作行为的分析，得出分列压板投退正确与否对母线保护能否快速切除母联断路器死区故障起着至关重要的作用，并提出了针对性的改善措施。

谭文（广东电网有限责任公司汕尾供电局广东汕尾 516600）摘要：本文首先介绍了母线差动保护原理，结合某220kV母线保护延时跳闸的事故案例，通过对母线保护动作行为的分析，得出分列压板投退正确与否对母线保护能否快速切除母联断路器死区故障起着至关重要的作用，并提出了针对性的改善措施。

关键词：220kV；母线保护；故障；差动保护；继电保护引言母线是变电站十分重要的一种汇流设备，母线本身或母线中的某个元件发生故障，都将导致大面积的停电，如果没有对故障进行及时解决，将会导致事件进一步加剧。

在设置母线的过程中，如果在保护装置中出现的瞬间正确动作能够完成，则可以有效降低停电事故的影响，避免造成过大的损失，减小事故的影响范围。

本文分析的两种保护装置是完全独立的，分别是差动保护和失灵保护，具备母线差动保护、母联充电保护以及母联失灵保护等功能。

1 母线差动保护原理母线差动保护主要是指基于收支平衡原理进行判断与动作的保护模式。

由于母线上有进出线路，而在正常情况下，进入与出去的电流在数值上保持平等，同时电位相对来说也比较平衡。

因此当母线出现故障的时候，这种维持好的平衡就会被打破。

当判定出母线故障的时候，相应保护元件会先启动，并断开母线上的各个断路器。

而在双母线运行模式中，会将发生故障的母线隔离，并切入到另一个母线中，避免母线故障而出现大范围的停电情况。

在母线差动保护中，具体保护甄别参数也不一样，比如比较电流是否平衡、比较电流相位是否一致等。

合理使用母线差动保护，就能够显著提高母线使用的安全性，避免出现各类大型事故。

500kV主变压器中性点加装小电抗器限制短路电流的研究张捷;黄剑【摘要】以东莞电网3个500 kV变电站为例,分析500 kV变电站220 kV侧母线单相短路电流普遍超标的主要原因,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,阐释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、简化电路结构的角度推荐采用变压器中性点与小电抗器之间不安装隔离开关的电气主接线方案.东莞电网500 kV变电站500 kV自耦变压器采用中性点经小电抗器接地方式后,限制220 kV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.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2012(025)004【总页数】5页(P36-39,80)【关键词】500kV变电站;短路电流;自耦变压器;中性点接地方式;小电抗器【作者】张捷;黄剑【作者单位】广东电网公司东莞供电局,广东东莞523120;广东电网公司东莞供电局,广东东莞523120【正文语种】中文【中图分类】TM411.3;TM862.3近年来，随着发电厂装机容量的增大和各电压等级电网建设的高速发展，500kV网架结构大大增强，以满足电网负荷增长和供电可靠性的要求。

但是，由于500kV变压器采用自耦变压器，部分500kV变电站出现单相短路电流高于三相短路电流的现象，成为限制电网运行和发展的主导因素之一，因此，需要控制单相短路电流的增长。

1 单相短路电流偏高事例2010年广东电网公司东莞供电局3个500kV变电站220kV侧母线单相短路电流普遍高于三相短路电流，成为制约东莞电网运行的重要因素之一。

2010年，在夏季大运行方式下，500kV横沥变电站220kV侧母线单相短路电流达53.4 kA，比三相短路电流高7.5 kA，正常方式下220kV侧母线需分母线运行。

500kV东莞变电站220kV侧母线单相短路电流达51.4 kA，比三相短路电流高11.8 kA，正常方式下220kV侧母线需分母线运行。

关于变电站内短路电流分流系数实测和分析摘要：变电站内发生单相短路接地故障后，真正引发安全问题的是入地电流部分，而不是总的短路故障电流。

入地电流部分所占比重越大，其引发的安全问题也更严重。

分流系数表征了接地网或架空地线对故障电流的分流能力，可以用于分析短路电流的分布情况。

对某变电站内的单相短路接地故障电流的分布情况进行现场实测，并与模拟计算结果进行了对比。

实测与模拟计算结果相一致，地线分流系数较大。

模拟计算可以用于分析变电站内发生短路故障时的地线分流系数，为工程实际提供参考，应用该算法分析了影响地线分流系数的主要因素和影响规律。

结果表明，当变电站接地电阻较大或出线数量较少时，地线分流系数较大。

关键词：变电站；短路故障；短路电流；分流系数变电站的良好接地是电力系统安全运行的根本保障。

随着现代大电网向超高压、大容量和远距离方向的发展，系统发生短路时的故障电流越来越大，对于电力系统安全、稳定及经济运行的提出了更高的要求。

电力系统中，短路故障一般分为变电站站内短路和站外短路两种类型。

与站外短路相比，站内短路对变电站安全运行有更大的危害，更容易引起事故。

1、分流系数定义变电站站内短路时，电流分布如图1所示。

图1中变压器左侧连接架空线，右侧连接电缆，设在右侧发生站内单相对地短路故障，短路电流为Io。

该电流由两侧的远方电源提供。

根据基尔霍夫定律，这些短路电流终将流回两侧的电源。

由于是站内短路，因此部分电流Ig会直接通过接地系统由大地流向无穷远端的电源；同时，部分电流会沿着左侧架空地线和右侧电缆金属护层流回电源，这2部分电流分别为Iw和I0 , IN为通过变压器中性点流出接地网的电流。

这部分电流一般比较小，一般可以忽略不计I0。

定义接地网的分流系数K，定义中Ig、Io均为电流的有效值。

本文中分流系数如不加说明均采用这种定义。

在实际工程中，入地电流IR对变电站的安全运行造成较大威胁。

不仅接地系统接地电阻的安全限定值由Ig决定，网孔电压、地电位升、接触电压、跨步电压等也与入地故障电流成正比。

关于特高压交流变电站母线短路电流的影响因素分析发表时间：2019-04-29T17:24:34.060Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：张晓坡[导读] 摘要：特高压交流变电站母线短路会受到很多因素的影响，导致其出现严重的短路电流情况。

国网冀北电力有限公司检修分公司北京 102488摘要：特高压交流变电站母线短路会受到很多因素的影响，导致其出现严重的短路电流情况。

导致这一现象的根本原因有很多，本文对这些因素条件进行分析，并且结合实际情况，提出有针对性的控制措施，为缓解特高压交流变电站母线短路电流情况提供有效保障。

关键词：特高压；交流变电站；母线短路；短路电流；影响因素在当前特高压交流电网逐渐形成的背景下，其在实际应用过程中的范围越来越广，受到了人们的广泛关注和重视，同时其在发展过程的整体势头和速度也越来越良好。

通过对实际情况进行分析，发现当前各个省级的500kV交流电网层面还仍然存在非常严重的短路现象，短路电流的整体水平无法得到有效提升。

但是特高压交流变电站附近的500kV母线短路电流在其中却会有一定的增加。

甚至与实际情况进行结合之后，发现在特高压交流网架的具体规划初期阶段，其中有部分特高压交流变电站在日常运作过程中，与其相对应的压侧母线就已经呈现出严重的短路现象，也就是说在这一阶段，短路的整个电流就已经超过了规定的标准和要求。

这样不仅会直接影响到最终特高压交流电网的规划和落实，而且还会影响到各大特高压交流变电站接入系统方案的制定和落实。

1短路点自阻抗模型在针对特高压交流变电站母线短路电流的影响因素进行分析的时候，需要与实际情况进行结合，积极采取有针对性的措施，这样才能够对其中存在的影响因素进行科学合理的判断。

短路点自阻抗一般情况下，是从电网故障节点的角度出发，从将其作为出发点，实现对其中各种不同类型等值阻抗的分析，其中包括系统戴维南等。

与此同时，与二端口的网络理论进行有效结合，在这一基础上，将特高压交流站的高压侧、中压侧看作是其中非常重要的节点。

短路电流的影响因素
发电机对短路电流的影响
根据相关计算和研究，300MW、600MW机组接入220kV系统，对附近母线提供的短路电流分别为2kA、4kA；600MW机组接入500kV系统对附近母线提供的短路电流为2kA。

下图为某1000MW机组接入某500kV系统后对短路电流的影响。

降压变对短路电流的影响
1）不同短路阻抗的500kV降压变对220kV侧短路电流的影响
若将2台短路阻抗均为12%的变压器换成短路阻抗为15%的并列运行，则其对220kV母线提供的短路电流将降低3~5kA；若换成短路阻抗为20%的并列运行，则可降低7~11kA。

新建或扩建的500kV变电站选择高阻抗变压器可有效降低220kV短路电流。

（高阻抗坏处在于网损大，运行效率滴）
2）不同主变配置（短路阻抗为15%）对220kV侧短路电流的影响
当500kV侧短路电流为60kA时，3台750MVA、3台1000MVA、3台1200MVA主变并列运行时向其220kV侧提供的短路电流分别达
到29kA、35.8kA、40.7KA；四台可分别达到36.7kA、45kA、50.6kA。

所以在一座500kV变电站有3~4台主变后一般考虑分母降低其220kV 侧短路电流。

（下表为实际工程中计算分析得出）。

大容量变电站220kV配电装置电气接线的探讨大容量变电站220kV配电装置电气接线的探讨摘要：随着电网建设的发展，配置1500MVA大容量变压器的500kV变电站将会得到广泛应用，本文结合500kV水乡变电站的情况，对此类变电站中220kV配500kV考虑，1000MVA，500kV220kV侧的短路电流将随之同步增长。

目前，我国500kV变压器中压侧电压一般为230kV，短路电流水平为50kA。

根据短路电流计算，500kV水乡变电站在2台主变并列时220kV 母线短路电流约为43kA，在3台主变并列时，短路电流将达到约62kA，额定短时耐受电流50kA的设备将不能满足短路电流的要求，因此正常运行时220kV母线需分列运行，并避免三台主变并列的情况。

2）根据系统要求，变压器要满足短时带130%的过负荷要求。

1500MVA变压器的220kV侧额定电流为3870A，当变压器带130%过负荷运行时，主变220kV回路的工作电流将达到4790A。

由于上述的原因，1500MVA变压器在500kV枢纽变电站的应用，220kV配电装置在设计上需解决主变并列运行时短路电流超标以及回路大电流的问题，以下就220kV16回，(主变单)。

这种接线方式在广东大量采用，具有供电可靠、调度操作灵活性、扩建方便等特点，并有丰富的运行经验。

2）方案二：双母线双分段接线(主变双断路器进线)，接线见图2。

采用双母线双分段接线，主变回路经双断路器分别进双母线，兼作母联回路，出线回路仍采用单断路器接线，带专用分段断路器。

其中主变进线间隔利用双回路的分流作用以满足主变过负荷运行的要求，采用4000A的设备，对比方案一，在4组主变时增加2组断路器和2组电流互感器，运行方式较多，二次接线较复杂，主变N-1时，需根据负荷情况，利用分段回路及主变回路双断路器的倒换操作，避免3台主变并列运行短路电流过大的情况。

220kV配电装置按最终规模需建设26组断路器（出线16组，主变进线8组，分段2组)。

Science &Technology Vision 科技视界1内蒙古电网短路电流水平目前,内蒙古电网已形成“两横四纵”的500kV 主干网架结构。

各盟市供电区域均形成220kV 主供电的网架结构。

其中,呼和浩特、包头、乌海地区已形成220kV 城市环网。

随着内蒙古电网范围内负荷的不断增长,现有网架结构不断加强,根据电网规划,“十三五”内蒙古电网将进一步加强,到2020年内蒙古电网将形成“三横五纵”的500kV 电网网架结构。

目前内蒙古网内部分变电站的220kV 侧的单相短路电流已经超出现有设备的遮断容量。

表1内蒙古电网短路水平从表1可以看出,变电站A、变电站B、变电站C 的220kV 侧的三相短路电流在47kA 以内,220kV 侧单相短路电流均已超出现有设备的遮断容量(50kA)。

2限制短路电流的措施2.1减少接地点减少附近供电区内接地点,经计算可以降低220kV 侧单相短路电流水平,但作用不明显。

2.2主变分裂运行主变分裂运行,主变分裂运行后可以明显降低220kV 侧单相短路电流水平,但是该限制措施的实施受现有变电站主变规模的限制,部分变电站不具备分裂运行的条件,部分变电站现有2台或3台主变,主变分裂运行会降低供电可靠性。

由于地区负荷增长情况,新建变电站投产初期四台主变同时投产没有必要,且造价太高投产周期较长;旧站扩建主变也受场地、造价及建设周期的限制,具体实施的难度相对较大。

2.3改变地区电网网架结构随着500kV 电网的不断加强和完善,内蒙古电网各分供电区之间功率交换主要由500kV 电网承担,220kV 电网逐步向地区供电网转化,分区之间的220kV 线路的功能由目前起主网作用逐步转变成互为备用的性质,内蒙古电网内部各分供电区之间的220kV 联络线将逐步解开运行。

解开运行后会明显降低地区的短路水平。

但是该方案的实施也需要完备的网架结构才能实施,需要网架结构逐步完善后才能实现,无法在短时间内解决短路电流超标问题。

降低变电站接触电势的措施分析及应用单蒙【摘要】The paper aiming at the status of touch potential hard to meet the demands in substation,analyses the corresponding measures. Based on the 500 kV substation reality, start from to increase the allowable value potential, in order to satisfy the requirements of the touch potential in substation, when the system has the single-phase grounding fault, reach the conclusion that laying of high resistivity structure of gravel road can effectively reduce the touch potential of the substation. Verify the results using system planning data in 2020, the results show that,when the system has the single-phase grounding fault,the touch potential in substation can meet the demands,in the level of the power grid planning years.%针对变电站内接触电势难以满足要求的现状，分析了相应的解决措施，并结合某500 kV变电站的实际情况，从提高电势的允许值入手，在系统发生单相接地短路故障后，使得变电站内的接触电势满足要求，得出了通过在变电站内铺设高电阻率结构砾石路面的方法可以有效降低站内接触电势的结论。

一起典型的变电站跳闸事件分析摘要：由于220kV线路有雷电侵入，天气情况为大雨，导致线路断路器A 相外绝缘闪络，弧光引起母线侧A、B相短路。

引起了500kV某变电站220kV 1号母线双套母差保护动作出口，切除1号母线，1号主变中压失灵保护出口，1号主变三侧跳闸。

220kV 2、3、4号母线因所接线路全部为风电场线路，1号主变跳闸后，电能无法送出，对侧失电，导致220kV 2、3、4号母线全部失电，35kV 0号、1号站用变失电，导致全站失电。

此次事件为非常罕见的变电站跳闸事件，本文介绍了事件的发生情况，分析了原因与处理过程，并总结了故障处理的经验和防范措施以供参考。

关键词：母差保护变压器跳闸运行近年某500kV变电站220kV 1号母线双套母差动作出口，切除220kV 1号母线，1号主变中压失灵保护出口，1号主变三侧跳闸。

220kV 2、3、4号母线因所接线路全部为风电场线路，1号主变跳闸后，电能无法送出，对侧失电，导致220kV 2、3、4号母线全部失电，35kV 0号、1号站用电失电。

一、事件的发生及过程1.本次故障涉及线路的一次主接线图本次故障涉及的某变电站一次设备简图如图1所示。

图1 某变电站一次主接线简图2.故障前后的运行情况故障前运行方式：500kV系统、1号主变压器、220kV系统、35kV系统均为正常运行方式。

251、261断路器热备用（这两个断路器为电磁环网的解环点），312断路器热备用。

故障前某变电站500、220kV电网运行正常，系统无任何操作和扰动。

当时天气情况为雷雨天气。

1号主变故障前负荷为181.89 MW，故障后负荷为0。

3.故障发生过程近年某日14时52分07秒，220kV腾元I线251线路发生A相接地故障，故障电流持续330ms，由于腾元I线251处于热备用状态，开关处于分位，两套线路保护距离加速及零序加速保护动作，故障测距138.39千米。

故障持续到350ms时，腾元I线故障发展到母线侧A、B两相相间短路，双套母线保护动作，切除253、255、257、212、213断路器及1号主变三侧5021、5022、201、301断路器。

220kV电网短路电流控制措施研究作者：顾博来源：《建筑工程技术与设计》2014年第09期【摘要】本文章主要从短路的几种常见类型及其特点概述、短路电流控制措施的方法、实现220kV电网分区运行的配套工作等方面进行了研究。

【关键词】220 kV电网；短路；控制一、前言我国电力资源需求量越来越大，220kV电网短路问题越来越严重，必须对这种情况予以重视。

二、220kV电网装机容量与短路电流220kV短路电流超过断路器遮断容量的情况主要出现在500kV变电站的220kV母线处。

本文仅限于讨论这种情况。

500kV变电站的220kV母线短路电流由2部分组成：一是由接入220kV的电厂通过220kV电网注入的短路电流；二是从500kV侧通过变压器注入的短路电流。

以下建立的模型用于计算接入220kV侧的电厂注入500kV变电站的220kV母线的短路电流。

假设接入220kV电网的发电机次暂态直轴电抗Xd″=0.18（标幺值，基于自身容量），额定功率因数0.85，变压器短路百分比XT=14%，容载比1.05。

假设各发电厂分别通过两回LGJ-2×400导线接入500kV变电站的220kV母线，参数为0.00058km-1。

假设分区中电源有40%的容量在离500kV变电站20km处接入，40%的容量在50km处接入，还有20%的容量在80km处接入。

设接入220kV的发电机容量为S220（单位MVA）。

以某省电网为例，2008年220kV分区A装机3400MW，220kV侧注入A分区的500kV变电站220kV母线的短路电流为21.5kA，理论计算为21.3kA；2008年B分区装机2110MW，由220kV侧注入B分区500kV变电站220kV母线的短路电流为12.5kA，理论计算为15kA；2007年C分区220kV侧装机2945MW，220kV侧电源在C分区500kV变电站的220 kV母线处实际注入短路电流18.6 kA，理论计算为19.3 kA。