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500kV变电站加装中性点设备电气技术方案研究中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：一、概述近年来随着广东电网装机容量和各级电压网架建设的高速发展，500kV网架结构大大增强，珠江三角洲地区基本形成了双回路内外环网的结构。
电网结构的加强满足了广东电网负荷增长和可靠供电的需求，但同时也带来了电网短路容量的问题。
由于电网结构加强，500kV变压器采用自耦变压器等原因，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，需控制单相短路电流水平的增长。
另一方面，直流输电的快速发展带来了变压器直流偏磁的问题，目前已有五回直流输电系统落点的南方电网广东地区，这些直流输电系统初期在单极调试和后期的非正常运行所引起的大地回路方式导则交流系统中接地变压器的直流偏磁问题变得越来越严重和频繁，是国内变压器直流偏磁问题最严重的地区。
变压器直流偏磁可引起主变谐波、噪音和过热等问题，严重时刻引起变压器和电容器组的损坏，并可能引起保护的误动，影响变压器、电容器组以及电网的安全。
国内在500kV变压器中性点加装小电抗在部分电网如华东、华北电网有少量应用，中性点隔直装置电力系统的应用缺乏经验，其性能没有实践检验，同时加装两种装置同时会引起过电压和绝缘配合、参数选择和接线选择等问题。
本文为南方电网在广东地区500kV主变压器加装中性点设备的设计、优化提供了指导和依据，为限制单相短路电流、抑制主变中性点直流偏磁的应用设计提供了借鉴意义。
二、技术原理及方案2.1500kV主变中性点加装小电抗模型分析中性点经小电抗接地的自耦变压器的零序等值电路中，包括三角形在内的各侧等值电抗，均包含有与中性点接地小电抗有关的附加项。
自耦变压器中性点接小电抗各绕组的零序等值电抗表达式如下：式中，――中性点小电抗阻抗――高中压变比从上式可知，若Xn=0，即变压器的中性点直接接地，则由于自耦变压器中压侧电抗常为零或者接近为零，所以大量使用自耦变压器的500 kV 变电站中压侧的零序电抗很小，从而造成中压侧的单相短路电流较大。
500kV自耦变压器中性点小电抗接地的研究摘要：限制单相短路电流的相关措施主要有限制变压器中性点直接接地数目、限制或不采用自耦变压器、发变组升压变压器中性点装快速接地开关、Y/Y/△接线自耦变压器三角形绕组侧开口以及变压器中性点经小电阻或小电抗接地等方式。
变压器中性点经小电抗接地不仅不受电网运行的限制，还可降低变压器中性点绝缘水平，便于变压器制造。
同时还可避免大量更换断路器的繁杂工作以及资金的浪费，具有良好的社会经济效益，而小电抗参数的选择是其中的关键环节。
针对不同电网的具体特点，通过仿真手段得到不同小电抗参数对单相短路电流的抑制效果，从而选取最佳参数是目前行之有效的方法之一。
关键词：500kV自耦变压器;单相短路电流;中性点小电抗引言当500kV变电站550kV侧单相短路电流过大而需要加以限制时，采用中性点经小电抗接地是一项极为有效的措施，其阻值可在高、中压Uk%值的1/10～1/3之间选择。
此时，在一般情况下，其中性点绝缘水平大约相当于由原来死接地的35kV级提高到63kV级，能满足要求[1]。
当自耦变压器中性点经小电抗接地后，等值零序电抗计算与普通变压器不同，其高、中、低压三个绕组的零序电抗均包含有小电抗分量，这是必须充分注意的。
1限制短路电流的措施限制单相短路电流的相关措施主要有限制变压器中性点直接接地数目、限制或不采用自耦变压器、发变组升压变压器中性点装快速接地开关、Y/Y/△接线自耦变压器三角形绕组侧开口以及变压器中性点经小电阻或小电抗接地等方式。
变压器中性点经小电抗接地不仅不受电网运行的限制，还可降低变压器中性点绝缘水平，便于变压器制造。
同时还可避免大量更换断路器的繁杂工作以及资金的浪费，具有良好的社会经济效益，而小电抗参数的选择是其中的关键环节。
针对不同电网的具体特点，通过仿真手段得到不同小电抗参数对单相短路电流的抑制效果，从而选取最佳参数是目前行之有效的方法之一[2]。
1.1减少接地点减少附近供电区内接地点，经计算可以降低550kV侧单相短路电流水平，但作用不明显。
苗尾水电站机电设备安装工程合同编号：MIW/C4500kV主变压器/电抗器及附属设备安装施工措施批准：校核：编写：中国水利水电第十四工程局有限公司苗尾电站机电安装项目部二零一六年四月二十七日目录1、工程概况 (4)1.1变压器主要技术特性 (4)1.2变压器工作内容 (5)1.3电抗器主要技术特性 (6)1.4电抗器工作内容 (7)2、编制依据 (7)3、变压器安装工艺流程图 (8)4、主要施工工艺 (9)4.1施工准备 (9)4.2主变轨道安装 (10)4.3设备运输 (11)4.4安装前存放 (12)4.5绝缘油的处理 (13)4.6变压器附件安装前的检查及试验 (15)4.7变压器主体排氮 (16)4.8变压器的内检 (17)4.9升高座及套管的安装 (18)4.10储油柜的安装 (19)4.11冷却器装置的安装 (20)4.12测温装置的安装 (20)4.13压力释放阀安装 (21)4.14阀门、管路安装 (21)4.15控制柜安装 (22)4.16电缆连接 (22)4.17气体继电器的安装 (22)4.18分接开关的检查 (23)4.19抽真空及真空注油 (23)4.20热油循环 (24)4.21静置与放气及密封性试验 (25)4.22变压器中性点设备安装 (26)4.23检查验收及现场试验 (26)5、涉及的强制性条文 (28)6、质量保证措施 (30)6.1一般要求 (30)6.2控制指标 (31)7、施工资源配置 (33)7.1人力资源 (33)7.2设备配置 (34)8、施工进度计划 (36)9、安全文明施工 (37)9.1安全管理，危险源辨识 (37)9.2现场文明施工 (39)10、环境保护措施 (39)10.1教育培训 (39)10.2控制措施 (39)11、附件 (41)1、工程概况500kV 主变压器为单相水冷变压器，共13台（其中1台备用），每台容量为130MVA 。
500kV主变压器中性点加装小电抗器限制短路电流的研究改革开放以来，我国的经济建设蒸蒸日上，工业也高速发展，这就导致了用电量的大幅度增加。
主变压器是变电站的一种主要电力设备，对主变压器中性点加装小电抗器限制短路电流的研究成为了研究的重点问题。
500kV主变压器的应用现如今比较广泛，在我国电力系统的运营中起着十分重要的作用。
本文从近年来电流控制的现状入手，对短路产生的原因进行了分析，对如何做好短路预防提出了看法，希望本文的论述可以对今后电力系统中500kV主变压器的短路电流限制提供帮助，促进我国电力事业的快速稳定发展。
关键字：500kV主变压器、小电抗、短路电流一、前言我国近年来电力负荷越来越重，在500kV的电力系统中变压器为电力系统带来了很多经济效益。
主变压器相当于电力系统的核心组成部分，它的工作质量受到很多因素的影响，如外部环境、用电负荷等。
但是在500kV主变压器的应用过程中也存在很多问题，这些问题大致如下：比如电流超高、电路短路，这些问题都影响了整个电力系统的稳定，对电力系统的运行造成了影响，也影响了人们的正常生产生活，尤其是短路问题的危害更是不容忽视，因此要加强对短路控制问题的研究，保证电力系统的安全，为人们的用电提供保证。
二、自耦变压器中性点加装小电抗的原理分析1. 自耦变压器结构以某省电网500kV降压变压器为例，主变接线形式为YN、a0、d11，主变容量为1000 MV A，额定电压为525 /242 ± 2 × 2. 5% /34. 5 kV，各电压等级容量分配比例为100% /100% /24%。
降压型自耦变压器绕组布置如图1 所示。
Ⅰ侧高压绕组和Ⅱ侧中压绕组共用 1 个公共绕组，实现降压和传递电能，Ⅲ侧低压绕组结成△型，能抑制电网三次谐波和接入无功补偿装置。
当自耦变压器中性点加装小电抗，系统发生接地故障情况，由于Ⅰ侧为Y 型接线，在正序、负序等效网络中，三相电流之和为0，流过小电抗的电流为0，即相当于中性点直接接地，故小电抗不能限制对称短路电流。
主变中性点加装小电抗应用分析作者：赵永来张宁宁来源：《科技风》2018年第06期摘要：本文主要通过对主变中性点加装小电抗器数学模型分析、不同接地方式的短路电流数据、接触电位差和跨步电位差的计算，得出主变加小电抗器后单相短路接地网入地电流增大，建议在施工方面加强相关防范措施、提高工程设备验收标准。
分析了目前主变小电抗接线方式，建议推广小电抗与接地并联不带隔离开关的接线方式。
关键词：中性点小电抗；短路电流；接触电位差；跨步电位差近年来辽宁电网装机容量有所增加，网架结构也不断增强。
然而区域电网发展在满足负荷快速增长的同时，出现了短路容量超标的问题。
本文针对抚顺500kV变电站受该区域电源分布影响，由于部分节点电源接入过于集中，变电站内系统接地点较多，接地方式缺乏优化[1]，因此造成变电站内出现单相短路电流高于三相短路电流现象，对限制电网运行和发展具有一定的影响[2]。
为解决单相短路电流超标、同时考虑地区接线方式以及经济成本等因素，采用在500kV自耦变压器中性点加装小电抗器是一项有效的措施[3]。
1 主变中性点加小电抗原理自耦变压器中性点接小电抗器电抗表达式数学模型，如下所示。
x*1=12x*12+x*13-x*23=x1+3x01-kx*2=12x*12+x*23-x*13=x2+3x0kk-1x*3=12x*13+x*23-x*12=x3+3x0k在主变中性点加装小电抗x0，能有效降低系统的单相短路电流，并且不会改变三相短路电流的大小。
2 不同运行方式的短路电流预算1）主变中性点均接小电抗运行时： 500kV线路侧单相短路电流为25.8kA，每台主变中性点入地电流0.53kA，入地短路电流24.1kA；220kV线路侧单相短路电流为26.9kA，每台主变中性点入地电流4.5kA，入地短路电流14.2kA。
2）一台主变中性点接地，另一条直接接地运行时： 500kV线路侧单相短路电流为27.9kA，每台主变中性点入地电流0.81kA，入地短路电流26.3kA；220kV线路侧单相短路电流为27.2kA，每台主变中性点入地电流6kA，入地短路电流15.8kA。
摘要：在交直流混合运行大电网中，500 k V变压器中性点加装电容隔直装置是抑制直流偏磁的有效措施，为了确保电容隔直装置正确动作，杜绝频繁动作，降低装置寿命，分析变压器直流偏磁来源，确定电容隔直装置的定值对策十分必要。
现通过对某500k V变电站主变中性点电容隔直装置频繁动作的原因进行了分析，提出了500 kV变电站主变中性点电容隔直装置的定值整定策略。
关键词：变压器；隔直装置；定值；整定策略引言目前南方电网辖区内已投入运行的直流输电系统共8回，分别是天广直流、禄高肇直流、兴安直流、楚穗直流、普侨直流、牛从直流、新东直流、昆柳龙直流，直流落地点均位于广东境内。
南方电网呈明显的强直弱交特性，交直流并联运行对广东电网的影响十分明显。
直流落点附近变电站变压器加装电容隔直装置变得很有必要。
本文对某500 kV变电站主变中性点电容隔直装置出现频繁动作的原因进行了分析，提出了新的定值整定策略。
1案例分析某500 kV变电站位于南方电网西电东送某高压直流受端换流站附近，投运以来，在以直流单极大地方式运行时，直流偏磁电流较大，试验数据如表1所示，单台主变负荷425 MW。
从表1数据可以看出，当直流系统接地极无入地电流时，主变中性点直流电流很小，对主变基本无影响。
直流系统以单极大地方式运行时，主变直流偏磁电流受入地电流影响十分明显，入地电流为1 200 A时，偏磁电流已接近变压器设计的最大允许值±10 A，主变噪声平均增加14 dB。
入地电流为3 000 A时，偏磁电流已达到-24 A，超过主变最大允许能力的2倍，噪声也增加了20 dB左右。
主变中性点加装电容隔直装置显得十分必要，加装后装置主要定值参数如表2所示。
电容隔直装置投运后有效抑制了直流单极大地运行方式时的主变直流偏磁现象。
但装置运行一段时间后，出现隔直装置频繁动作投入现象，大大缩短了设备使用寿命，降低了隔直装置的可靠性。
2原因分析2.1 电容隔直装置工作原理图1为电容隔直装置原理图，图中C为隔直电容，K3为快速旁路开关，快速旁路开关断开后中性点直流电流经电容C隔直。
500kV自耦变压器中性点经小电抗接地方式在电力系统中的应用朱天游摘要该文是《三峡电站500kV主变压器中性点接地方式优化选择》一文的续篇。
随着电力系统不断扩大，受端系统逐步加强，500kV变电站特别是220kV侧单相短路电流大于三相短路电流的现象时有发生，给设备选择带来困难。
文中研究了500kV变电站单相短路电流急剧增长的原因，计算了变压器中性点经小电抗接地对限制单相短路电流的作用，论证了经小电抗接地是限制单相短路电流的有效措施之一，并阐述了500kV自耦变压器中性点经小电抗接地后，其等值零序电抗的计算方法，可供工程参考。
关键词自耦变压器中性点接地应用APPLICATION OF AUTOTRANSFORMER NEUTRAL GROUNDINGBY SMALL REACTANCE IN 500kV POWER SYSTEMZhu TianyouCentral Southern China Electric Power Design InstituteWuhan, 430071 ChinaABSTRACT This paper is a continuation of the paper titled "Optimal Selection of 500kV Main Transformer Neutral Grounding in Three Gorges Hydroelectric Power Stations". Along with the extension of power system and the enhancement of receiving end capacity, the phenomena that the single phase sh ort circuit current at the 220kV bus in 500kV substation will be larger than three phase short circuit will often occur and it will cause trouble in choosing related devices such as circuit breakers. In this pa per the reason of rapid increase of single phase short circuit current in 500kV substation is analyzed. Through the calculation it is proved that neutral grounding by small reactance is an effective measure to reduce the single phase short circuit current, and the calculation method of the zero\|sequence reactance a fter autotransformer neutral grounding by small reactance being applied is expounded.KEY WORDS autotransformer; neutral grounding; small reactance1问题的提出《电网技术》1997年第5期刊登了笔者所作《三峡电站500kV主变压器中性点接地方式优化选择》一文，这是一个工程总结。
上海电网500kV变压器中性点串接小电抗器限制不对称短路电流的应用王晓京（华东电力设计院上海市200063）[摘要] 本文通过上海杨行、泗泾2座500kV变电站主变压器中性点串接小电抗器工程实例，介绍了目前正在华东电网推广的限制不对称接地短路电流一种新措施的技术特点，讨论了串接小电抗器后需注意的问题。
[关键词] 变压器中性点、串联小电抗器、不对称短路电流、参数分析、设备的配置The use of small reactor connected to neutral of 500kV transformer to limiting unsymmetrical short circuit current in Shanghai gridWang Xiaojing(East china Electric Power Design Institute, Shanghai, 200063)Abstract: This paper taken two projects in Shanghai grid presents the use of small reactor connected to neutral of 500kV transformer to limiting unsymmetrical short circuit current which is now more and more used in east china power network and discuss the technique characteristic and mention some of the problems must be taken into account.Key word:neutral of transformer、series reactor、unsymmetrical short circuit current、parameter analyze、configuration of equipment1、概述上海电网是华东电网重要组成部分，2007年上海电网统调最高负荷为21208MW，500kV变电容量达到17500MVA，超大容量电网造成短路电流控制困难，为限制短路电流，220kV电网已解环分7片运行，但由于500/220kV变压器采用自耦变压器形式，220kV电网部分结点非对称接地故障短路电流甚至超过了三相短路控制电流。
500kV自耦变压器中性点加装小电抗的应用与分析结合500kV 紫荆变电站主变中性点加装小电抗工程，分析500kV变电站220kV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，介绍变压器中性点设备的配置情况，并从变电站运行管理角度发生，提出变压器中性点经小电抗接地运行的注意事项。
标签：500kV自藕变压器；短路电流；中性点接地方式；小电抗；运行维护；0引言近年来，随着城市的日益发展，电网规模的不断扩大，电网短路电流日益增大。
目前电力系统中的500kV变电站多为自耦变压器，其中性点均采用直接接地方式，接地点的大量增加导致部分500kV变电站220kV母线的单相短路故障电流大于三相短路故障电流，部分母线的单相短路电流已经超过了设备的额定开断电流水平，给设备的安全运行带来危害，为限制500kV变电站220kV母线的单相短路故障电流，深圳电网于2011年在4个500kV变电站加装变压器中性点小电抗。
1 造成短路电流超标的主要因素【1】（1）电网发展日益庞大，网架结构不断加强，各供电区域间的电气联系更加紧密，使短路电流相应增大。
（2）大型发电厂多台升压变压器中性点直接接地，使该变电站或附近变电站的零序电抗急剧下降，导致单相短路电流增大。
（3）随着电网的发展，受端网络日益加强，受端负荷中心的负荷密度不断增大，使500kV变电站更加密集。
各变电站之间的距离仅20—60 km，使得线路阻抗变小，增大了单相短路电流大于三相短路电流的可能性。
（4）自耦变压器因具有体积小、质量轻和价格低的优点而在电网中得到广泛的应用，目前深圳电网现有的500kV变压器均为自耦变压器。
由于制造上的原因，自耦变压器中压侧的电抗值常为零或接近于零，导致220kV侧母线单相短路电流大于三相短路电流。
2 限制发短路电流的方法（1）增大变压器的短路阻抗这种方法对降低短路电流有明显效果，但变压器短路阻抗增加，会使变压器无功损耗增加，对系统电压影响较大，而且设计与制造存在一定困难。
500kV变压器中性点加装隔直装置的应用分析摘要:本文通过分析变压器发生直流偏磁的原因，比较变压器中性点直流电流抑制举措的优缺点，得出了通过对主变压器中性点加装隔直装置能有效抑制主变压器中性点直流电流的结论，并且对隔直装置运行情况及缺陷进行分析，提出了解决隔直装置频繁动作的具体措施，为变压器中性点直流电流抑制措施在变电站的应用提供参考。
关键词：变压器；中性点隔直装置；运行；维护引言：随着用电需求量的增长，电网结构不断加强，直流输电系统由于其较交流输电具有更高的稳定性，同等容量投资省、占地少等优点，在电网中得到越来越广泛的应用。
随着直流输电通道不断增加，当直流输电系统以大地回流方式(包括单极大地回线方式及双极不平衡方式)运行时，将会导致电网内其线行或接地极附近的变电站主变压器中性点直流电流过大，使变压器发生直流偏磁，导致谐波，噪声、过热等问题的发生，更有甚者会烧坏变压器。
因此，必须对主变压器中性点直流电流采取必要的抑制措施。
1.电容隔直装置的原理及其运行状态分析电容隔直装置的原理就是利用了电容器“隔直流通交流”的特性对直流电流进行抑制。
主要由直流抑制主设备和远方监控系统两部分构成，其中直流抑制主设备包括电容器、晶闸管、旁路开关、数字监控装置及交直流电流互感器CT、电压互感器PT，这些设备被集成在户外箱体内构成直流抑制主设备。
装置电气结构原理图如图1所示。
电容隔直装置有两种工作状态：“接地状态”和“隔直状态”。
电容隔直装置在电网运行正常时工作在接地状态。
如图1所示，此时#2变压器中性点52000接地刀闸在分位，52GZ电容隔直刀闸在合位，机械旁路开关K3合位，电容器被短接，装置运行于“直接接地状态”。
当变压器中性点出现直流电流，超过设定的电流定值和延时时，如图1所示，装置自动断开机械旁路开关K3，使电容器投入，利用电容“隔直(流)通交(流)”的特点，有效抑制流过变压器中性点的直流电流，此时装置运行于“隔直工作状态”。
变压器中性点加装电抗及隔直装置接线设计摘要：随着电网结构的不断加强，目前电力系统中大量采用自耦变压器等，变电站的单相短路电流往往先于三相短路电流接近甚至超过断路器的遮断容量。
在负荷密度较高的华东和广东地区，单相短路电流超标的问题更为严重，所以限制短路电流和简化优化电网潮流已成为电力系统发展需面对和解决的重要问题，目前常见的措施是在变压器中性点加装中性点电抗器来限制单相短路电流超标。
关键词：隔直装置；主接线设计；中性点电抗引言随着电网结构的不断加强和直流输电的快速发展，部分变电站需同时装设中性点电抗和隔直装置。
目前关于同时加装中性点电抗和隔直装置的变压器中性点回路的接线存在争议，各设计院在实际工程中的接线各不相同，综合考虑运行灵活性、检修方便性、技术经济性对中性点加装电抗器及隔直装置主接线设计进行了分析，分别针对电阻型直流抑制装置和电容型直流抑制装置提出了推荐的主接线方案，对保障变电站在设备检修情况下的安全稳定运行具有一定的参考价值。
1概述高压直流输电系统在大地回线运行方式下，大量直流将会通过直流接地极流入大地，并形成直流电场，导致直流电流经中性点流入变压器，引起变压器直流偏磁现象。
已有研究表明，直流偏磁现象不利于电网的安全运行———一方面，它改变铁心磁化曲线，使变压器发生饱和，变压器噪声，震动增大。
另一方面励磁电流的畸变使变压器成为一个谐波源，大量的谐波对电网保护设备带来一定的影响。
大地中的直流电流是变压器直流偏磁的主要诱因，地中电流主要由地磁感应电流和直流接地极入地电流组成。
直流偏磁现象的存在，威胁变压器的正常运行，所以研究和应用直流偏磁的抑制措施对电网的稳定运行具有重要意义。
在交直流混合输电电网中，当直流输电单极大地运行时，直流电流通过交流系统的变压器中性点流入交流系统，变压器中性点叠加直流分量后产生磁偏，造成磁饱和，使变压器产生谐波、振动、噪声、过热等问题，严重时可引起变压器损坏，并可能引起保护的误动，严重影响变压器及电网的安全稳定运行。
500kV自耦变压器中性点接地小电抗的选取及运维方法探讨500kV自耦变压器中性点接地小电抗的选取及运维方法探讨摘要：自耦变压器的大量应用使得电力系统零序阻抗减小，导致广东电网部分站点的单相短路电流超过三相短路电流。
为解决上述情况，有效减小单相短路电流，本文首先通过理论探讨，提出将自耦变压器中性点经小电抗的接地方式。
通过分别计算一系列电抗阻值时的单相、两相和三相短路电流，确定将电抗阻值选取为15可避免单相短路电流超过断路器遮断电流的不利后果。
最后讨论了加装小15电抗对过电压、继电保护等的影响，结果表明，对狮洋站近区500kV 自耦变压器中性点经15的小电抗接地是合理的。
关键词：500kV自耦变压器限制短路电流小电抗接地电抗值选择1、引言三绕组自耦变压器具有损耗小，结构紧凑，重量轻，便于运输等优点，因此在电力系统中被广泛应用[1]。
目前，国内500kV变压器大多为自耦变压器[2]，这主要是为了降低过电压水平，使对设备的绝缘水平要求不至过高[3]。
然而，由于中性点直接接地的自耦变压器的零序电抗小，加之电网容量的日益增加，导致系统短路电流随之增大，部分500kV变电站母线短路电流接近甚至超过断路器额定开断电流，严重威胁着电网的安全稳定运行。
如何限制短路电流已成为电力系统发展亟需面对和解决的重要问题。
国内学者对自耦变压器中性点经小电抗接地开展过一些研究，上述研究的研究背景为某一具体的电网，因此研究结论不具备普遍性和通用性。
此外，已有研究主要集中在探讨限制短路电流[7， 8]，但是中性点经小电抗接地会改变系统的零序电抗，从而影响继电保护工作，此外还会对系统的过电压、绝缘水平产生影响。
本文对自耦变压器中性点经小电抗接地这一限制短路电流的方法进行系统的讨论，总结并探讨工程及现场运行中所要解决和注意的问题。
2、基本原理500kV自耦变压器用来联系500kV、220kV两个中性点直接接地的大接地电流系统，本身的中性点一般也要接地，变压器低压侧一般采用三角形接线，用以稳定绕组和滤除谐波。
500kV自耦变压器中性点加装小电抗的应用分析摘要：随着社会的不断发展，科技的不断进步，我国各个领域均得到了很好的发展，人们的生活质量也有了更大的提升。
在当代社会发展中，电网建设情况如何一直备受关注，为了完善此方面建设，我国也投入了更大的资金、技术以及人才方面的支持。
中性加装小电抗是限制500kV自耦变压器出现短路电流的有效措施，在应用时存在的问题也极大的影响了其应用效果。
本文通过查阅相关资料，简要介绍了变压器中性点绝缘水平的校核及避雷器的选择、变压器中性点操作过电压和暂态电流，以及变压器中性点小电抗的选型研究。
关键词：500kV自耦变压器；中性点；加装小电抗；应用前言500kV自耦变压器近年来成为了电网建设中的重要组成部分，在将小电抗应用其中后，更使得其在很多方面均得到了完善，且也能够基本满足电网装机容量和网架结构的高速发展要求。
由于500kV电压等级大多采用自耦变压器，发电厂多台升压变压器中性点直接接地等原因，导致本站或附近变电站的零序电抗急剧下降，甚至频繁出现短路问题。
此种情况若不能够得到及时有效的解决，势必会对今后电力行业发展造成影响，也会带来很多安全问题。
一、500kv主变压器采取措施降低220kv电网短路电流若要实现该目的，可以从如下几个方面入手：一，增大短路阻抗，该措施若能够得以实现，则可以很好的减少短路电流的影响，若其未得到减少却反而增加，则会导致功耗变大，且也会导致系统电压出现变化，在整体设计中也会遭遇很多困难，实施也往往不能够顺利进行；二，改变自偶变压器，其对降低短路电流也有较好的作用，在此方面的关键是普通三圈变，其增大多少还是要根据实际情况而定。
另外，中性点接地也十分关键，控制其数目才能够更好地控制接地效果；三，实现小电抗接地，该方式能够减少电网产生的限制，同时也可以避免大量更换断路器的繁杂工作，更能够减少成本投入，为相关企业提升经济收益，在社会效益方面也有着较大的价值[1]。
500kV变压器中性点接地方式的改良方案探讨山西省太原市030032摘要：在电力系统中，我们通常将变压器的中性点与大地之间的连接方式称为变压器中性点的接地方式。
随着我国输变电网的发展，用户用电负荷增加，在500kV电压等级的变电站主变压器多采用中性点直接接地的方式。
同时，广东电网的装机容量提升，也产生了单相短路电流高于三相短路电流的现象，所以在500kV自耦变压器的中性点处加装小电抗可以解决单相短路电流过大的问题。
关键词：500kv；变压器；接地方法1 500 kV变压器中性点的接地方式在主变的中性点接地刀闸旁新设一个电容隔直装置，主要是为了使当流经主变中性点的直流电流超过限值时电容隔直装置内的开关断开，使装置内的电容器投入，起到阻断直流电流的作用。
于是500kV变电站的主变由于多方面因素的需要，中性点区域的接线设置如图1所示。
图1 主变中性点接线方式2 500 kV变压器的中性点常规操作根据《电气操作导则手册》的规定，人员在对主变进行停送电操作时，先合上主变的中性点接地刀闸。
这是因为将主变停电时，会产生操作过电压，高电压会对主变绝缘产生破坏，先合上变压器中性点接地刀闸，将稳定其系统电压，保护主变绝缘;而给主变送电时，会产生很大的励磁涌流，对主变本体及相关设备将产生较大的电动力，中性点接地刀闸先合上的话，会更快地衰减其励磁涌流，以保护主要绕阻不受太大电动力影响，以防止过电压危及设备安全。
操作完毕后，再将变压器中性点刀闸置于系统要求的位置。
以图1中的接线方式操作为例，在对主变的停电或送电都需要先合上53DK7接地刀闸和合上53000接地刀闸，并且拉开53GZ隔离开关。
这样既保证了主变停送电操作时中性点是直接接地的，同时也保护了电容隔直装置不会受到过电压的影响。
而在一般情况下主变正常运行时，系统要求的位置是主变的53DK7接地刀闸和53000接地刀闸都处于拉开位置，53GZ隔离开关处于合上的位置，即主变经过小电抗和电容隔直装置接地。
500kV 变电站主变中性点加装小电抗和电容隔直装置方案广东电网公司电力科学研究院广东省电力设计研究院2011年2月500kV 变电站主变中性点加装小电抗和电容隔直装置方案广东电网公司电力科学研究院广东省电力设计研究院2011年2月变压器中性点加装小电抗和电容隔直装置方案 1 项目背景由于电网结构加强，500kV 变压器采用自耦变压器等原因，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，需控制单相短路电流水平的增长。
在广东省电力设计研究院编制的《500kV 变电站主变中性点加装小电抗专题研究报告》的研究结果表明，500kV 自耦变压器中性点采用小电抗接地对降低单相短路电流的效果明显，随着电力系统规模的扩大和系统短路电流的不断增大，采用中性点小电抗接地的方式来限制变电站的短路电流是很有必要的。
在另一方面，直流输电的快速发展带来了变压器直流偏磁的问题。
目前已有五回直流输电系统落点的广东电网，由于地质条件的特殊性(多为花岗岩地质，大地直流电阻较大，这些直流输电系统初期的单极系统调试和后期的非正常运行所引起的大地回线方式导致交流系统中接地变压器的直流偏磁问题变得越来越严重和频繁，是国内变压器直流偏磁问题最严重的省份。
变压器直流偏磁可能会导致引起主变谐波、噪声、过热等问题，严重时可引起变压器、电容器组的损坏，并可能引起保护的误动，影响了变压器、电容器组，乃至电网的安全运行。
广东电网公司电力科学研究院针对变压器直流偏磁的抑制措施，开展了大量的研究工作，研制出一套新型的电容隔直装置，并已成功应用于广东电网多个变电站，对变压器直流偏磁的抑制效果明显。
目前，广东电网部分变电站同时出现单相短路电流过大和变压器直流偏磁的问题，针对该问题，本报告对主变中性点同时加装小电抗和电容隔直装置的设计方案及对各方面的影响作了必要的分析。
2 主变中性点小电抗简介2010年，广东电网横沥、香山、鹏城、宝安、莞城共五个500kV 变电站的主变中性点加装了小电抗。
综合考虑设备的可靠性、灵活性和经济性，在满足设备正常和N-1情况下运行要求下，广东省电力设计研究院推荐的主变中性点小电抗电气主接线方案如图1所示。
变压器中性点与接地串联小电抗器之间不安装隔离开关，只装设接地刀闸，小电抗和接地刀闸的接地侧均配置了直流电流测量CT ，保证在两种不同的接地方式下均保证直流电流的测量。
图1 主变中性点小电抗接线图由于小电抗前没有隔离开关，小电抗故障时，需通过接地刀闸直接接地后，拆开小电抗的导线才能对小电抗进行检修，检修较麻烦，但由于没有隔离开关，可以保证接地系统电网任何情况不发生中性点失地运行。
小电抗的长期工作电流，远低于电抗器额定电压，电抗器的可靠性很高。
国内多个变电站的应用经验表明，中性点小电抗从未出现过异常情况，一直运行良好。
3 电容隔直装置简介广东电网公司电力科学研究院研制的电容隔直装置正在省内五个500kV 变电站（北郊、西江、罗洞、贤令山、曲江）安装，即将投入使用，2011年计划在惠州、蝶岭、五邑和库湾500kV 变电站装设该装置。
电容隔直装置的基本结构如图2所示，装置主要由直流抑制一次设备（电容器）、旁路系统（限流电抗器＋双向晶闸管双支路、机械旁路开关）及控制监测装置（交直流CT 、数字测控装置）三部分构成。
其旁路系统采用双向晶闸管交流固态开关来实现动作的快速性。
使用元器件少，结构简捷，具有可靠性高的优势。
通过投入刀闸及接地刀的切换可实现变压器中性点接地方式及电容隔直装置退出的灵活转换。
图2 电容隔直装置原理图在检测到变压器中性线直流偏磁电流超过限值并达到时限时，会自动打开机械旁路开关，将电容器串入变压器中性点与地网之间，利用电容“隔直（流）通交（流）”的特点，有效隔断流过变压器中性线的直流电流。
选取工频阻抗足够小的电容器，可以保证交流系统的有效接地及交流零序电流的正常流通。
电容隔直装置在电容器支路上并联了一个双向晶闸管支路及一个机械开关支路作为电容器的旁路保护系统。
电容隔直装置的优点是为无源方式，安全性较高；隔直效率高；对系统继电保护的影响很小；与直流电流注入法比较，运行维护方便。
4 中性点小电抗和电容隔直装置接线方案针对主变中性点加装小电抗和电容隔直装置的电气接线，设计了两种方案，见图3。
（1）电气接线方案一：如图3(a所示（为简化起见，图中省略了避雷器、CT 等元件，下同），原主变中性点小电抗接线不变，在电抗器后串接电容隔直装置。
这种方案不需要改变原设备的接线方式，只需将两套装置简单串联即可。
但按这种接线方案，当接地刀K1闭合时，小电抗和电容隔直装置会同时被旁路，即两套装置相互不独立，不能分开检修。
（2）电气接线方案二：小电抗与电容隔直装置以串联的形式接入。
与方案一不同，取消了图1中的接地刀闸，改为在小电抗两端装设旁路刀闸；另外，由于电容隔直装置配备了直流CT 和交流CT ，因此小电抗在原设计方案（见图1）中配套的直流CT 和交流CT 可取消。
正常运行时，小电抗旁路刀闸K1打开，接地刀K2打开，投切刀闸K3闭合，小电抗和电容隔直装置均投入运行；小电抗故障或检修时，闭合旁路刀闸K1，小电抗退出运行，且不影响电容隔直装置的正常工作；电容隔直装置故障或检修时，闭合接地刀K2，打开投切刀闸K3，电容隔直装置退出运行，同样对小电抗没有影响。
（a ）接线方案一（b ）接线方案二图3 变压器中性点同时加装小电抗和电容隔直装置简化接线图综合运行的灵活性和经济性，电气主接线推荐方案二。
5 中性点小电抗和电容隔直装置相互影响分析在变压器中性点同时安装小电抗和电容隔直装置，可能会产生相互影响，包括以下几个方面：（1）过电压与绝缘问题目前我国500kV 输电系统中，变压器的中性点一般采用66kV 电压等级的绝缘水平，根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620-1997）的规定，在该电压等级下设备的额定雷电冲击耐受电压为325kV （峰值）；额定短时工频耐受电压为140kV （有效值）。
为研究小电抗和电容隔直装置的过电压问题，以紫荆站为对象，进行了电磁暂态仿真。
运行方式取2015年单相接地电流大方式，小电抗工频阻抗为15Ω，隔直装置的电容工频阻抗为0.05Ω、电感工频阻抗约为6.28Ω。
故障条件为：紫荆站220kV 母线单相接地（过渡电阻取0.001Ω），故障时间取稳态后20ms 、隔直装置的晶闸管导通时间设为故障后1ms 、隔直装置的旁路开关动作时间设为故障后40ms ，计算时长200ms ，仿真步长取1µs。
计算结果如表1和表2所示，其中表1是中性点只加装小电抗时的电压和电流，表2是中性点同时加装小电抗和电容隔直装置的电压和电流。
从表中数据可见，中性点电压的有效值小于66kV 电压等级下的短时工频耐受电压（140kV ），且裕度较大。
表1 只加装小电抗时的计算结果中性点/故障点故障相别A 相B 相C 相电流峰值（高值）（A ）6835.70 1702.10 15824.00 电流峰值（低值）（A ）-9288.20 -14648.00 -141.42 电流有效值（kA ）5.70 5.78 5.64 电压峰值（高值）（kV ）120.78 119.94 122.08 电压峰值（低值）（kV ）-120.50 -121.64 -120.01 电压有效值（kV ） 85.31 85.41 85.59表2 加装小电抗和电容隔直装置时的计算结果中性点/故障点故障相别A 相B 相C 相电流峰值（高值）（A ）6982.40 1701.70 15771.00 电流峰值（低值）（A ）-9252.70 -14615.00 -510.95 电流有效值（kA ）5.74 5.77 5.76 电压峰值（高值）（kV ）120.53 119.46 122.13 电压峰值（低值）（kV ）-120.50 -121.65 -119.45 电压有效值（kV ） 85.22 85.25 85.41结果表明，加装电容隔直装置前后，变压器中性点的电流有效值变化不超过2.0%、电压有效值变化不超过0.3%（详见表3）。
表3 加装电容隔直装置前后的中性点电压和电流（有效值）中性点/故障点加装电容隔直装置前后的相对误差故障相别A 相B 相C 相电流有效值（kA ）电压有效值（kV ）（2）基波与谐波谐振问题小电抗和隔直电容器同时投入运行时，可能产生串联谐振的问题，以下对该问题进行分析。
电抗器和电容器的工频阻抗X L 和X C 分别可由以下公式计算：L B X L ω=，1C B X Cω= （式中，2B B f ωπ=，50B f Hz =是基波频率）简单变换可得到电感值L 和电容值C 的表达式：LB X L ω=，1C B C X ω=则串联谐振发生的条件（21LC ω=）可转换为以下形式21L B C X X ωω⎛⎞⋅=⎜⎟⎝⎠当ω为基波或谐波频率时，21B ωω⎛⎞≥⎜⎟⎝⎠，此时1L C X X ≤才可能发生谐振。
以实际系统为例，2010年，在横沥站、莞城站、鹏城站、宝安站、香山站装设的小电抗容量分别为15Ω、15Ω、10Ω、10Ω、10Ω。
根据设计，电容隔直装置的工频阻抗为0.05Ω。
以电抗和电容在工频下的阻抗分别为15Ω和0.05Ω为例，可计算得到电容器和电抗器的谐振频率为：2.887f Hz =≈ 谐振频率远小于基波频率，不会发生基波或谐波谐振。
当电容器的工频阻抗为0.05Ω时，只有电抗器的工频阻抗小于或等于0.05Ω，才可能发生基波或谐波谐振。
按现有设备参数，小电抗与隔直电容器不会发生基波或谐波谐振问题。
若考虑变压器自身阻抗，由于变压器阻抗呈感性，即总电抗值增大，更不易发生谐振问题。
（3）对继电保护的影响由于电容隔直装置的工频阻抗仅为0.05Ω，对继电保护几乎没有影响。
因此，同时安装小电抗和电容隔直装置时，只需考虑小电抗对继电保护的影响。
（4）控制策略及参数设定由于小电抗不包含控制环节，以下仅考虑对电容隔直装置控制策略和参数设定的影响。
电容隔直装置的控制策略如下：1 正常情况：由于交流系统的接地故障和直流系统单极运行或不对称运行，均为非正常运行工况，发生概率低，持续时间短，为接地变压器及隔直电容器运行的安全起见，电容隔直装置的运行与控制控制策略是：晶闸管旁路在关断状态（不导通），机械旁路开关闭合，变压器中性点直接接地，隔直电容器被旁路短接；装置为旁路运行状态，变压器中性点为直接接地运行状态。
2 电容隔直装置的投入及投入闭锁当检测到中性线直流电流超过设定限值且时间达到时限时，z 若此时检测到的中性线零序交流电流小于设定限值时，控制旁路开关打开，将电容器接入变压器及地网之间，装置工作在隔直状态；z 若检测到中性线零序电流大于设定限值时，认为交流系统有不对称短路故障，保持旁路开关处于合位置。
