浅谈220 kV枢纽站变压器接地中性点选择

张 铭

（国网北京市电力公司检修分公司，北京 丰台 100073）

0 引言

我国110 kV及以上电网一般采用大电流接地，也就是中性点直接接地方式。一方面在发生单相故障时，非故障相电压不会因此升高，暂态过电压水平低，设备绝缘压力小；另一方面中性点直接接地系统故障电流大，提高了保护的灵敏性，可以使保护更快动作，降低了设备的过电压时间。如图1所示，如果3台变压器中性点均接地，在中压侧发生越级的时候，由于3台变压器都始终有接地点，后备保护可以准确切除故障所在母线，最大限度减少了负荷损失，提高了供电的可靠性。但是故障电流的增大使故障更难切除，进而需要更大容量的断路器，提升了造价。其次变压器停运时接地点数量的变化会导致电网零序电阻的变化，导致保护整定值不准确，影响保护的可靠动作。

图1 220 kV枢纽站典型方式

1 管理制度

《北京电网调度控制管理规程》规定：变压器并列运行的220 kV变电站，至少应有一台变压器220 kV、110 kV侧中性点接地运行。选择原则如下：优先选择带有站用变或10 kV出线的变压器中性点接地；当变电站有3台或4台变压器时，选择运行于同一条母线上的2台变压器中的1台接地[1]。简单地说就是带10 kV重要负荷的变压器中性点优先接地；其次一条母线上有2台变压器的中性点优先接地。

如图1所示为典型的220 kV变压器并列运行的接线，1#、3#变运行在5#母，2#变运行在4#母，3#、2#变各带一台站用变及负荷，1#变只带无功。下面分别分析中性点在3台变压器时的情况。正常运行时，应3#变压器中性点接地运行。

2 故障分析

原因主要从中压侧故障越级考虑。220 kV保护为双套配置而且还有失灵保护，故220 kV线路故障越级且失灵未动作的情况很少。如果遇到220 kV 2套保护都拒动导致失灵未启动的情况，则由所有220 kV线路对端的线路保护II段来切除故障。变压器作为负荷侧，其高压侧后备保护并不能切除故障，故高后备主要作为母差和中低压侧的后备保护。

而110 kV保护为单套配置且没有配置失灵保护，当线路故障越级时完全依靠变压器中压侧后备保护来切除故障。故中性点的选择主要须考虑中后备动作后的情况。

变压器中压侧后备保护动作逻辑为中性点接地时I时限跳母联，II时限跳本侧。失去中性点后，变压器中性点电压偏移，间隙保护启动，0.5 s跳本变压器三侧。发生越级时，至少损失1条母线负荷，至多损失2台变压器负荷。以下是几种方式的保护动作结果。

2.1 1#变27-1、7-1接地方式

如图2所示，当110 kV 5#母线出线（单数）发生接地故障且开关拒动时，1#变110 kV侧零序保护动作，第Ⅰ时限跳开母联145开关，之后1#变第Ⅱ时限跳开101开关；此时，110 kV 5#母线相当于接地故障仍未切除，且失去了中性点导致中性点电压偏移，3#变110 kV侧间隙保护启动，0.5 s后动作跳3#变三侧。导致3#变及110 kV 5#母线停电、10 kV 5#母线短时停电后245自投。

图2 1#变中性点接地、5#母线越级负荷损失情况

如图3所示，当110 kV 4#母线出线（双数）发生接地故障且开关拒动时，1#变110 kV侧零序保护动作，第Ⅰ时限跳开母联145开关，之后1#变保护返回；此时，110 kV 4#母线相当于接地故障仍未切除，2#变间隙保护0.5 s后动作，2#变跳三侧。导致2#变及110 kV 4#母线停电、10 kV 4#母线短时停电后245自投。

图3 1#变中性点接地、4#母线越级负荷损失情况

2.2 2#变27-2、7-2接地方式

如图4所示，当110 kV 5#母线出线（单数）发生接地故障且开关拒动时，2#变110 kV侧零序保护动作，第Ⅰ时限跳开母联145开关，之后2#变保护返回；此时，110 kV 5#母线相当于接地故障仍未切除，1#变、3#变110 kV间隙保护0.5 s后动作，1#变、3#变跳三侧，造成1#变、3#变及110 kV 5#、10 kV 3#母线停电、10 kV 5#母线短时停电后245自投。

图4 2#变中性点接地、5#母线越级负荷损失情况

如图5所示，当110 kV4#母线出线（双数）发生接地故障且开关拒动时，2#变110 kV侧零序保护动作，第Ⅰ时限跳开母联145开关，之后第Ⅱ时限跳开102开关，切除故障，造成110 kV 4#母线停电。

图5 2#变中性点接地、4#母线越级负荷损失情况

2.3 3#变27-3、7-3接地方式

如图6所示，当110 kV 5#母线出线（单数）发生接地故障且开关拒动时，3#变110 kV侧零序保护动作，第Ⅰ时限跳开母联145开关，第Ⅱ时限跳开103开关，此时，110 kV 5#母线相当于接地故障仍未切除，1#变110 kV侧间隙保护0.5 s后动作，1#变跳三侧，造成1#变、110 kV 5#母线、10 kV 3#母线停电。

图6 3#变中性点接地、5#母线越级负荷损失情况

如图7所示，当110 kV 4#母线出线（双数）发生接地故障且开关拒动时，3#变110 kV侧零序保护动作，第Ⅰ时限跳开母联145开关，第Ⅱ时限跳开103开关，此时，110 kV 4#母线相当于接地故障仍未切除，2#变110 kV侧间隙保护0.5 s后动作，2#变跳三侧，造成2#变、110 kV 4#母线停电，10 kV 4#母线短时停电后245自投。

图7 3#变中性点接地、4#母线越级负荷损失情况

3 结束语

如表1所示，若2#变27-2、7-2接地，当110 kV 5#母线出线（单数）发生接地故障且开关拒动时，造成2台主变跳闸（1#变、3#变），损失最大；若1#变27-1、7-1接地或3#变27-3、7-3接地，无论110 kV 4#母线或5#母线出线发生接地故障且开关拒动时，均造成一台主变跳闸（2#变或1#变）。但是1#变中性点接地时，3#变跳闸，造成1台所内和一部分10 kV负荷短时失电。而3#变中性点接地时，1#变跳闸，10 kV只会损失无功。

表1 各中性点接地方式下110 kV越级负荷损失

综上所述，最合理运行方式为3#变27-3、7-3接地运行。