110kV系统失地过电压问题分析与处理_宋祉明

110kV系统失地过电压问题分析与处理_宋祉明

内蒙古电力技术

110kV系统失地过电压问题分析与处理 宋祉明，张有亮，赵燕妹，闫志刚 （包头供电局，内蒙古包头014030）

110kVOver-voltageAnalysisandItsTreatmentWhileGroundingLostSongZhiming,ZhangYouliang,ZhaoYanmei,YanZhigang

（BaotouPowerSupplyBureau,InnerMongoliaBaotou014030） 1故障现象生故障，致使鹿钢变110kV系统内部分TV被击穿。 2011-12-11，包头供电局鹿钢变电站（以下简称鹿钢变）110kV出线158鹿—南线出口发生L2相

电缆接地、保护动作故障；重合于永久性故障后，保 护再次动作。故障发生时，鹿钢变接地运行的1号 变压器差动及本体重瓦斯保护动作且烧损,不接地 运行的2号变压器带负荷运行。之后，系统再次发

[收稿日期]2012-04-122故障原因包头电网内，凡是安装2台主变压器的220kV变电站均采用1台主变压器220kV侧及110kV侧中性点直接接地，而另1台的中性点经间隙接地的运行方式。这种方式下，当接地变压器跳闸时，就[作者简介]宋祉明（1964—），男，内蒙古人，硕士，高级工程师，从事电力生产技术管理工作。

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会出现110kV电网失去中性点接地的情况，当再次

故障时由于110kV系统失地而产生过电压。鹿钢变接线系统图见图1。

此次事故中，鹿钢变因1号接地变压器跳闸后，2号变压器所带的110kV系统变成了无接地点的“失地”系统。当系统再次发生接地故障时，因中性点偏移使电压升高至原来的3倍，系统过电压造成了设备损坏事故[1-2]。

3=66.4kV），变压器中性点过电压最严重，会造成设备的严重损坏。 3 3.1

110kV系统失地故障影响分析 零序电压计算

系统发生单相接地故障时，故障点稳态零序电压U0（1）为： U0(1）=Z0ΣUΦ（/2Z1Σ+Z0Σ），（1） 式中Z0Σ—零序阻抗，Ω；

UΦ—系统故障前相电压，kV；Z1Σ—正序阻抗，Ω。 系统发生两相接地故障时，故障点稳态零序电压U0（1.1）为: U0（1.1）=Z0ΣUΦ（/Z1Σ+2Z0Σ）。（2）

从式（1）、式（2）可以看出，接地故障产生的零序电压取决于系统的Z0Σ与Z1Σ。一般情况，电网结构固定后正序阻抗Z1Σ恒定，而零序阻抗Z0Σ则会随着系统接地点的数量发生变化：Z0Σ增大时，

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接地故障时产生的零序电压亦相应增大[3]。3.1.1局部不接地系统 当所有变压器同时失去接地中性点时，此时系统成为局部不接地系统，Z0Σ=∞，故障点零序电压等于系统故障前相电压UΦ（此时为最大值：UΦ=115/ 3.1.2有效接地系统

只要变压器110kV侧中性点中有1个接地，则该变压器配出的110kV系统就是有效接地系统。当Z0Σ=3Z1Σ，系统相电压Uφ=66.4kV时，代入式（1）中可计算出故障点零序电压为39.84kV。说明只要保证变压器110kV侧中性点有1个接地，即可有效降低零序电压。系统接地后，由于故障点零序电压小于变压器中性点的耐压值，系统故障时不会发生变压器损坏事故。

由于Z0Σ减小时，接地故障时产生的零序电压亦相应减小，因此科学、合理地改变变压器中性点的运行方式，减小零序阻抗的标幺值，就能在系统发生接地故障时，通过降低系统的零序电压来减少或避免设备烧毁事故的发生[4]。3.2失地过电压及故障电流3.2.1失地过电压

鹿钢变1台主变压器中性点直接接地，另1台主变压器中性点经间隙接地的运行方式下，当中性点接地运行的变压器跳闸后，在110kV系统失去接地点期间，110kV母线发生接地故障时母线电压计算值见表1。

由表1可见，鹿钢变110kV母线单相接地短路故障零序电压是两相接地故障零序电压的2倍。3.2.2主变压器故障电流

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鹿钢变1台主变压器中性点直接接地，另1台主变压器中性点经间隙接地的并网运行方式下，110kV母线发生单相接地故障时，1号、2号变压器大方式运行时的电流值及分布分别见表2及图2。 内蒙古电力技术

表1鹿钢变110kV母线电压计算值 表2

鹿钢变1号、2

号主变压器的电流计算值

表3新方式下鹿钢变110kV母线的零序电压计算值kV kV 表4

运行前、后110kV母线的零序电压对比 4处理办法及效果

为了降低事故情况下系统的零序过电压及短路电流，将鹿钢变主变压器中性点并网运行方式改为2台主变压器的220kV侧及110kV侧中性点均直接接地运行。鹿钢变1号、2号变压器现运行双套继电保护装置且运行状况良好，继电保护二次回路正确、完善，鹿钢变1号、2号变压器及110kV系统保护定值无需大面积修改，为方案的实施提供了方便。新运行方式取得的效果： 4.1降低了系统故障时的零序过电压

鹿钢变采用新运行方式后，当1台接地变压器跳开后，110kV系统将仍有1台带接地点运行。110kV母线发生接地故障时，系统的零

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序电压见表3。

1台中性点接地运行的变压器跳闸后，运行前、后110kV母线的零序电压对比见表4。

由表4可见，方案实施后110kV母线L2相发生接地短路故障时，零序电压大幅降低（下降了171kV）；110kV母线L2、L3相发生接地短路故障时，零序电压降低了60.3kV。

4.2降低了单台变压器接地故障时的短路电流

新方式下，110kV母线L2相发生接地故障时，1号、2号变压器大方式运行时的电流值及分布分别见表5及图3。

110kV母线L2相发生接地短路故障时，方式改变前、后鹿钢变1号、2号变压器承受的零序电流比较见表6。

鹿钢变增加1个接地点后，原接地变压器所承受的故障电流由12.6kA大幅降至7.02kA。 5结束语

经过改进，鹿钢变2台主变压器220kV侧及110kV侧的中性点都直接接地运行，解决了原运行方式发生故障时接地主变压器跳闸后，所带110kV 表5

110kV母线单相接地时1号、2 号变压器的电流计算值

表6运行方式改变前、后变压器承受的零序电流对比A 参考文献：

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[1]电力行业继电保护标准化委员会.DL/T559—2007

京：中国电力出版社，1998：10-11.电力出版社，2002：32-39. 220kV～750kV电网继电保护装置运行整定规程[S].北

[2]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京：中国[3]崔家佩，孟庆炎，陈永芳，等.电力系统继电保护与安全自

动装置整定计算[J].中国电力出版社，2006：11-13.[4]贺伟，杨志武，刘江，等.大集中模式的变压器电站五防管

理系统分析[J].内蒙古电力技术，2009，27（4）：52-54. 系统无接地点的问题，且大大降低了故障时的零序

过电压及变压器所承受的故障电流，避免故障对变压器造成损坏。变压器中性点的新运行方式彻底解决了系统过电压问题，提高了电网连续供电的可靠性及网内设备运行的安全稳定性。 编辑： 白永军

（上接）4

参考文献：

[1]国家电力监管委员会.电力可靠性监督管理办法[2]电力行业可靠性管理标准化技术委员会.DL/T836— 力出版社，2003.

2003供电系统用户供电可靠性评价规程[S].北京:中国电[S].北京：

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国家电力监管委员会，2007：1-3. 结语

供电可靠性指标是衡量供电质量一项重要的

指标[5]，指标的高低反映了一个地区及人们生活质量、水平和投资环境的好坏，更是影响经济发展的重要因素。供电可靠性指标直接体现供电系统对用户的供电能力，反映了电力工业对社会经济电能的需求满足程度，是供电系统的规划、设计、基建、施工、设备制造、生产运行等各方面质量和管理水平的综合体现，因此提高供电可靠性意义非常重大。目前，城市供电可靠性的世界领先水平已经达到了每年每户停电时间不超过5min的水平，相当于供电可靠率大于99.999%，与之相比，内蒙古城市电网的供电可靠性水平很低，因此，应大力加强可靠性技术措施的研究及应用，完善可靠性管理制度，以提升内蒙古电网的供电可靠性水平。

[3]电力行业可靠性管理标准化技术委员会.DL/T837— 版社，2003.

2003输变电设施可靠性评价规程[S].北京:中国电力出 [4]电力行业可靠性管理标准化技术委员会.DL/T861— 社，2004.

2004电力可靠性基本名词术语[S].北京:中国电力出版 [5]国家电力监管委员会电力可靠性管理中心.电力可靠性 技术与管理[M].北京：中国电力出版社，2007：102-198. 编辑：郭昆

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