上海电网kV中性点接地方式对过电压的影响.docVIP

上海城市电网110kV中性点接地方式对过电压的影响 王伟1 ，朱祚云1 ，胡为进1，甘忠1，凌晓波1， 万善良1 ，万幸倍1 ， 李超群1， 吕伟强1， 马仁明2， 毕毓良1 （1.上海市电力公司，上海市 200122；2.华东电力试验研究院， 上海市 200437） 摘 要：电缆、自耦变在上海110千伏城市电网的应用日益广泛导致单相短路电流水平不断增大，促使人们重新考虑110kV侧中性点接地方式的选择问题。鉴于该问题与过电压及绝缘配合密切相关，因此，对几种中性点典型接地方式下的过电压进行计算和分析就显得尤为必要。本文介绍了上海市电力公司 “上海城市电网主变110kV侧中性点接地方式研究”课题组在这方面的研究成果。仿真结果表明：中性点加接小电阻或小电抗限制110kV单相短路电流在25kA以下是可行的，其所引起的过电压对设备的影响不大。 关键词：城市电网；110kV中性点；接地方式；过电压 0 引言 目前，上海的110kV系统全部采用直接接地方式（仅宝钢110kV自用电网采用经小电阻接地），单相短路电流按三相短路电流（《上海电网若干技术原则规定》）25kA水平设计。随着上海城市电网的快速发展， 110kV电缆线路大量涌现，自耦变压器的应用日益广泛，变压器容量也不断增大，导致单相短路电流水平持续增长。为此，上海市电力公司成立了“上海城市电网主变110kV侧中性点接地方式研究”课题组（简称课题组），对110kV中性点接地方式进行了深入的分析研究，以求探索110kV中性点经其他方式接地（如经小电阻、小电抗等）的可能性并对由此带来的过电压问题、电磁干扰问题、保护配置问题等进行评估。本文简要介绍了课题组在过电压研究方面取得的部分成果。 110kV中性点接地方式在过电压方面进行考虑，主要是从单相接地时，中性点直接接地、经小电阻接地及经 小电抗接地等三种接地方式（以下简称三种接地方式）下中性点电位的升高，影响相对地绝缘和相间绝缘等方面来进行比较。此外，还需要比较拉合空载长线或空载变压器【1】【3】所产生的操作过电压水平。 为验证110kV中性点三种接地方式对过电压水平的影响，课题组选取上海市市区供电公司天宝、瑞金110kV电网作为典型计算模型，对三种接地方式下的工频过电压、操作过电压进行了EMTP仿真研究，并考察了电源容量、线路长度、操作方式及中性点接地方式等各种因素的影响，得出了110kV的主要操作过电压的大小和中性点接地方式的优劣。 操作冲击水平应对设备的操作过电压冲击水平留有一定的裕度。 1 过电压计算结果和分析 过电压通常用标么值表示，其基值对工频过电压为系统最高持续运行相电压的有效值；对操作过电压则为系统最高持续运行相电压的峰值。110kV系统属于中性点有效接地系统，其相对地绝缘按3.0pu过电压设计【2】。虽然相间绝缘与相对地绝缘采用相同的试验电压，相间绝缘是复合绝缘，设计时，相间过电压按相对地过电压的1.3~1.4倍考虑。通常110kV系统的相间过电压不宜超过4.0pu。 1.1系统单相接地时的工频过电压和操作过电压 计算条件所提供的天宝站和瑞金站均为自耦变压器，目前中性点直接接地，考虑到系统中现在或将来可能会有三线圈变压器供电给110kV系统，其220kV侧中性点可能是不接地的。正常工况下110kV母线电压在118～119kV左右，表1中所提供的数据包括了220kV侧中性点接地与不接地方式下，短路点沿线路变化时110kV系统中最大相对地工频过电压和变压器中性点的最大工频过电压。 根据DL/T 620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》标准中规定，110kV系统工频过电压一般不超过1.3pu。现从表1中可以看出：对大容量三绕组变压器系统而言，变压器中性点接小电抗与小电阻就工频过电压和限制短路电流则有较大差别：中性点接小电抗时工频过电压较低，短路电流较小，选择3Ω小电抗比较合适。而接小电阻时其阻值则难以选择，并且小电阻的热容量问题也是一大难题，当工频过电压大于1.4pu时，避雷器选择就比较困难，因此不适合使用。 电缆长度的影响不大。对于自耦变压器而言，110kV单相接地时220kV亦同时有故障。经计算，容量为360MVA自耦变系统的工频过电压不大。即使形成多电源大短路容量110kV系统供电时也可以用中性点小电抗或小电阻来限制单相短路电流。 经计算，系统单相接地引起的操作过电压较低，最大不超过2.0pu，不足为虑。此类过电压通常由带电作业及特高压系统考虑。  表1 工频过电压随中性点接地阻抗的变化（Ω） Tab.1 Dependence of power frequency overvoltage and earthing impedance of neutral point (Ω) 中性点 接