湛江供电局广东湛江524000
摘要：在电力系统中，变压器中性点接地方式与系统零序电流保护密切相关。为保障220kV线路后备保护动作可靠性，文章通过线路接地故障模拟，分析变电站主变中性点接地运行方式改变对后备保护动作可靠性、灵敏性所产生的影响，供参考。
关键词：变压器；中性点接地；运行方式；零序电流
电力系统中的变压器中性点的接地方式是电网研究中的一个十分重要的内容，它与电网电压等级、电网结构、绝缘水平、供电可靠性、继电保护、电磁干扰、人身安全都有很大的关系。220kV变电站主变压器中性点接地方式的变化本质上改变了系统的零序阻抗，需要调整元件状态或保护配合以适应新的方式，因此，原有线路元件可能因中性点接地方式不同，出现保护动作可靠性、灵敏性不足的问题。下面，文章就相关问题展开探究。
1现状
如图1所示，220kV双电源输电网络中WB-2母线所在变电站的TM-1、TM-2主变并列运行，WB-4母线所在变电站的TM-3、TM-4主变并列运行。两台主变在实际运行中中性点接地方式因各种原因发生改变，同时会改变整个WB-4变电站的零序网络参数，影响4QF线路的零序过流保护和接地距离保护的正确动作。图1中WB－2母线短路电流见表1。
2定值整定
以图1中4QF为例进行定值整定。
2.1图1中4QF零序过流保护定值整定
（1）4QF零序过流I段定值的整定
对图1中220kV线路XL-2的WB-4侧的零序过流I段保护定值进行计算，4QF按IDZ.I=KK3I0.max计算定值，整定原则为大于末端最大接地短路电流，已知4QF线路对侧最大短路电流3I0.max为1420A，则：
IDZ.I=KK3I0.max=1.3×1420=1846（A），tI=0（s）
（2）4QF零序过流II段保护定值的整定
4QF零序过流保护II段定值整定公式：IDZ.II=KKKF3I＇dz.I，其中3I`dz.I=1880A，为相邻段线路XL-1首端零序过流I段动作值；分支系数KF=本线路最大短路电流/本线路最大短路电流+本线路末端变压器高压侧最大短路电流，因WB-4母线所在变电站内有两台变压器，所以可不考虑其中一台变压器停运的运行方式，查短路电流表并计算4QF对2QF的分支系数为：KF=≈0.413；
则4QF零序过流保护II段定值为：
IDZ.II=KKKF3I＇dz.I=1.15×0.413×1880≈893（A），tI=0.5（s）
查短路电流表进行灵敏度校验Klm=1170/893≈1.32，定值可取。
（3）4QF零序电流III、IV段保护定值整定
4QF零序过流保护III、IV段定值分别与2QF零序过流保护II、III段定值相配合，计算4QF零序过流保护III段定值为675A，tI=1s，Klm=1170/675≈1.73，该定值可取。
IV段定值为450A，tI=2s，Klm=1170/450≈2.6，该定值可取。
2.2接地距离保护整定计算
（1）4QF的距离保护I段定值计算公式为ZDZI=KKZ1，式中XL-2线路正序阻抗Z1为10.5Ω，代入接地距离I段保护定值公式
ZDZI=KKZ1=0.85×10.5=8.925（Ω）
取8.9Ω，tI=0s。
（2）4QF距离保护II段按相邻下一段线路距离I段定值基础上进行计算，必须小于XL-1首端接地距离I段保护范围，KK取0.9。已知2QF接地距离I段定值为6.3Ω，已知电源点GS-1处最大运行方式、变电站WB-4处最小运行方式时KZ=1.23，将已知数据代入接地距离II段定值计算公式
ZDZII=KKZ1+KKKZZ＇DZI=0.85×10.5+0.85×1.23×6.3=15.512（Ω），取15.5Ω
定值灵敏度Klm=15.5/10.5≈1.48，该定值可取。
接地距离II段时间：tII=t′I+△t=0+0.5=0.5（s）
（3）4QF接地距离III段保护与2QF接地距离II段相配合，已知2QF接地距离II段定值为10.0Ω，代入公式：
ZDZII=KKZ1+KKKZZ＇DZII=0.85×10.5+0.85×1.23×10=19.38（Ω），取19.4Ω
定值灵敏度Klm=19.4/10.5=1.85，该定值可取。
接地距离III段时间：tIII=t′II+△t=1.5+0.5=1.8（s）
2.34QF定值整定结果
4QF定值整定结果见表2。
图2TM-3、TM-4主变中性点不同接地方式时4QF线路接地故障模拟图
（1）如图2（a）所示，变压器TM-3的中性点刀闸在推上位置，变压器TM-4中性点刀闸已拉开，当XL-2线路距4QF保护安装处8公里处的d1点发生单相接地故障时。根据图1中所标数据归算出d1至TM-3主变中性点的零序阻抗有名值是7.04Ω，小于4QF接地距离保护I段动作值8.9Ω、接地距离保护II段动作值14.28Ω和III段动作值17.4（Ω），d1点发生单相接地时出现的零序电流为
I0d1=U0d1/j（2Z1Σ+Z0Σ）；
其中Z1Σ=2.24+7=9.24（Ω）
Z0Σ＝7.04+21.3=28.34（Ω）
I0d1=230×103/（2×9.24+28.34）≈2840（A）
d1点单相接地时产生的零序电流超出零序电流I段保护动作值1456A、II段保护动作值778A、III段保护动作值675A以及IV段保护动作值450A。
经以上计算结果可知，当线路XL-2发生全接地时，故障电流和线路阻抗值均后备保护各段定值门坎，因此4QF的零序过流I段和接地距离I段两套后备保护均能可靠动作。
（2）图2（b）中TM-3、TM-4主变中性点都直接接地，当XL-2线路d1点发生单相接地故障时，由于距离保护动作值不受变压器中性点接地方式的改变所影响，只需计算图2（b）中d1点发生单相接地时出现的零序电流；
Z1Σ=2.24+≈5.995（Ω）
Z0Σ=7.04+≈18.583（Ω）
I0d1=230×103/（2×5.995+18.583）≈4343.72（A）
图2（b）中d1点单相接地时产生的零序电流超出零序保护各段动作值。
以上计算得知当图2（b）中WB-4变电站中两台变压器都保持中性点直接接地，同时当线路XL-2发生全接地时，故障电流和线路阻抗值均越过两套后备保护各段定值门坎，因此4QF的零序过流I段和接地距离I段都应可靠动作。
（3）见图2（c），当两台变压器TM-3、TM-4中性点接地刀闸由推上位置被拉开时，此时如果4QF线路出现接地，在排除变压器中性点间隙保护动作的前提下，接地故障电流即为电容电流：
IC=（2.7～3.3）×U1×L×10-3
式中IC为线路接地故障时的电容电流，L为线路长度，Ul为线路线电压成正比，XL-2线路为架空导线，系数取3.3。可得接地故障电流：
IC=3.3×230×103×8×10-3=6072（A）
图2（c）中WB-4变电站两台主变中性点刀闸都拉开时，零序过流保护各段和接地距离各段保护均可靠动作。
通过以上计算和分析，证明距离保护在多电源220kV电网中运行时，系统中变压器中性点接地刀闸位置对该保护的正确可靠动作没有影响；而在目前220kV电网实际运行中，零序过流保护的故障电流采样方式是通过保护装置自产，虽然主变压器中性点接地刀闸被拉开或推上时，电网中发生接地时零序电流值也相应发生了改变，系统中220kV线路零序过流保护仍能可靠动作。
4结束语
总之，变压器中性点接地方式是涉及到电力系统、高压、继电保护、通信及设备制造等各方面的综合性技术问题。在现实的电力系统发展过程中，越来越多的学者和专家重视中性点接地方式对于变压器保护动作可靠性以及供电系统稳定性所起到的作用。本研究初步得到变压器中性点接地方式改变对线路距离保护以及零序电流保护动作可靠性没有影响的结论，但未考虑双回线路因互感对保护动作可靠性的影响，因此，具有一定的局限性。下一步，我们仍要在现有理论基础上深入分析论证，进一步验证变压器中性点接地方式变化对电网接地保护的影响。
参考文献：
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