本發(fā)明涉及輸變電技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種500kv自耦變壓器中性點(diǎn)電抗選型方法。

背景技術(shù)：

隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)許多電網(wǎng)都出現(xiàn)了短路電流超過開關(guān)遮斷容量的局面。短路電流過大會(huì)使斷路器因開端能力不足無法有效切除故障，導(dǎo)致故障擴(kuò)大，危及整個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行；特別是對于出現(xiàn)概率較高的單相短路故障(約占全部短路故障的65％～70％)，必須更加重視，采取有效措施加以限制。

目前針對單相短路過大的措施包括以下三種：首先是更換開斷能力更大的開關(guān)，這種方法對短路電流并沒有抑制作用，僅僅是通過一次設(shè)備(斷路器)的更換使?jié)M足短路電流開斷要求，但更換開關(guān)涉及數(shù)量通常較多，投資大，并會(huì)使多個(gè)變電站在更換開關(guān)期間處于非正常運(yùn)行方式。第二種方式是通過增加系統(tǒng)正序阻抗來同時(shí)降低系統(tǒng)三相和單相短路電流，主要手段包括：線路出串、母線分段運(yùn)行、采用高阻抗變壓器、線路增設(shè)串聯(lián)電抗器等。這類措施可以明顯降低系統(tǒng)短路電流水平，但另一方面它會(huì)削弱系統(tǒng)電氣聯(lián)系，降低電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。限制單相短路電流的第三種方式是增大系統(tǒng)零序阻抗，單相短路超標(biāo)而三相短路不超標(biāo)的情況，這類方式是限制單相短路電流的最佳方法。目前，由于500kv自耦變壓器的廣泛應(yīng)用，變壓器220kv側(cè)單相短路電流超標(biāo)成為常態(tài)，而在500kv自耦變壓器中性點(diǎn)加裝電抗是限制變壓器220kv母線單相短路電流也自然成為應(yīng)用最廣泛的方法。但目前中性點(diǎn)加裝電抗的選型方法仍未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，多是基于現(xiàn)有方式計(jì)算電抗各項(xiàng)參數(shù)，未考慮對電網(wǎng)惡劣方式及未來遠(yuǎn)期電網(wǎng)的適應(yīng)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種500kv自耦變壓器中性點(diǎn)電抗選型方法，解決了目前中性點(diǎn)加裝電抗的選型方法存在的不足，通過本方法能夠準(zhǔn)確的選擇出自耦變壓器中性點(diǎn)電抗，對電網(wǎng)遠(yuǎn)期發(fā)展有良好的適應(yīng)性。

本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

500kv三繞組自耦變壓器的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致變壓器220kv側(cè)單相短路電流大于三相短路電流時(shí)有發(fā)生，通常采用在500kv自耦變壓器中性點(diǎn)加裝電抗方式限制220kv單相短路電流。本發(fā)明特征在于包含下述步驟：

(1)確定待加裝中性點(diǎn)電抗的變電站及500kv自耦變壓器，并將變電站外部系統(tǒng)進(jìn)行等值，分別形成正序、零序簡化等值電路。

當(dāng)變電站500kv自耦變220kv側(cè)單相短路電流超過/接近開關(guān)開斷能力時(shí)，在變壓器中性點(diǎn)加裝電抗。對變電站外部500kv及220kv系統(tǒng)進(jìn)行正序及零序電路等值，外部等值系統(tǒng)包括四個(gè)參數(shù)，分別為500kv正序及零序等值電抗x(3)500、x(0)500，220kv正序及零序電抗x(3)220、x(0)220。500kv自耦變壓器可用t型等值電路表示，正序等值電路中包含變壓器參數(shù)x1i，x2i，x3i，零序等值電路中包含變壓器參數(shù)x01i，x02i，x03i。i＝1,2,3……，代表第i臺(tái)變壓器；x1i，x2i，x3i分別代表第i臺(tái)變壓器高壓、中壓、低壓側(cè)正序電抗，x01i，x02i，x03i代表第i臺(tái)變壓器高壓、中壓、低壓側(cè)零序電抗；

(2)計(jì)算步驟(1)所描述等值電路中外部等值參數(shù)

變壓器正常運(yùn)行時(shí)(變電站所有變壓器并聯(lián)投入)，500kv及220kv側(cè)三相短路電流i(3)500，i(3)220計(jì)算公式分別為

其中，//代表并聯(lián)，u為變壓器高壓側(cè)電壓，變壓器參數(shù)均已知，計(jì)算i(3)500，i(3)220分別達(dá)到開關(guān)遮斷能力時(shí)外部等值正序電抗x(3)500及x(3)220。

計(jì)算外部等值零序電抗x(0)500及x(0)220，取x(0)500＝x(3)500，x(0)220＝3.5*x(3)220。

(3)確定步驟(1)所描述等值電路中自耦變壓器正序、零序電抗參數(shù)

自耦變壓器正序參數(shù)x1i，x2i，x3i由廠家提供，中性點(diǎn)加裝電抗值由變壓器中性點(diǎn)絕緣水平確定：若變壓器中性點(diǎn)絕緣水平為35kv等級，電抗阻抗取變壓器高-中壓漏抗1/5；若變壓器中性點(diǎn)絕緣水平為66kv等級，電抗阻抗取變壓器高-中壓漏抗1/3。變壓器零序電抗x01i，x02i，x03i由正序電抗和加裝的中性點(diǎn)電抗共同決定，如下式表示

x01i＝x1i+3xni(1-k)

x02i＝x2i-3xnik(1-k)

x03i＝x3i+3xnik

xni為第i臺(tái)變壓器中性點(diǎn)電抗值，k為變壓器高-中壓側(cè)變比。

(4)根據(jù)步驟(1)(2)(3)共同確定的等值電路計(jì)算流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)的最大工頻電流；

根據(jù)等值正序及零序電路，計(jì)算遠(yuǎn)期檢修方式下(單臺(tái)變壓器運(yùn)行)220kv側(cè)單相短路電流，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)方程：

i＝y(tǒng)v

計(jì)算零序等值電路中各節(jié)點(diǎn)電壓，i為節(jié)點(diǎn)注入電流、y為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣、v為節(jié)點(diǎn)電壓。進(jìn)一步計(jì)算加裝電抗的變壓器高、中壓側(cè)流過零序電流ih0、il0，根據(jù)下式

i0＝3(ih0-il0)

計(jì)算流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)最大工頻電流i0。

(5)根據(jù)步驟(4)確定的流經(jīng)中性點(diǎn)電抗最大工頻電流對電抗熱穩(wěn)定電流、額定機(jī)械短路電流、額定持續(xù)電流、額定容量進(jìn)行選型。

選擇電抗10s熱穩(wěn)定電流大于步驟(4)確定的中性點(diǎn)最大工頻電流i0；取電抗的額定機(jī)械短路電流為額定熱短路電流的2.55倍；取電抗的額定持續(xù)電流為額定熱短路電流的5％，取電抗的額定容量為額定持續(xù)電流的平方與額定電抗值的乘積。

本申請?zhí)峁┑囊粋€(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

通過計(jì)算遠(yuǎn)期最惡劣方式下系統(tǒng)單相短路時(shí)流經(jīng)中性點(diǎn)電抗的最大電流，來選擇電抗各項(xiàng)基本參數(shù)，包括10s熱穩(wěn)定電流、額定機(jī)械電流、額定電流、額定容量，由于考慮了變電站母線短路電流達(dá)到開關(guān)遮斷能力極限及變壓器檢修等最惡劣的運(yùn)行方式，因此，通過本方法能夠準(zhǔn)確的選擇出自耦變壓器中性點(diǎn)電抗，按本發(fā)明設(shè)計(jì)的變壓器中性點(diǎn)電抗對電網(wǎng)遠(yuǎn)期發(fā)展有良好的適應(yīng)性。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定；

圖1為變電站500kv自耦變壓器連接示意圖，圖中虛線表示變壓器臺(tái)數(shù)不定；

圖2為變電站500kv自耦變壓器及其外部系統(tǒng)正序等值電路圖；

圖3為變電站500kv自耦變壓器及其外部系統(tǒng)零序等值電路圖；

圖4為500kv自耦變壓器中性點(diǎn)電抗選型方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種500kv自耦變壓器中性點(diǎn)電抗選型方法，解決了目前中性點(diǎn)加裝電抗的選型方法存在的不足，通過本方法能夠準(zhǔn)確的選擇出自耦變壓器中性點(diǎn)電抗，對電網(wǎng)遠(yuǎn)期發(fā)展有良好的適應(yīng)性。

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在相互不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述范圍內(nèi)的其他方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

實(shí)施例一

請參考圖1-圖4，本申請?zhí)峁┝艘环N500kv自耦變壓器中性點(diǎn)電抗選型方法，所述方法包括：

步驟1：獲得待加裝中性點(diǎn)電抗的變電站及500kv自耦變壓器信息，并將變電站外部系統(tǒng)進(jìn)行等值，分別形成正序及零序簡化等值電路；

步驟2：計(jì)算步驟1形成的等值電路中外部等值參數(shù)；

步驟3：獲得步驟1形成的等值電路中自耦變壓器正序、零序電抗參數(shù)；

步驟4：基于步驟1-3共同確定的等值電路計(jì)算流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)的最大工頻電流；

步驟5：基于步驟4獲得的最大工頻電流，對變壓器中性點(diǎn)電抗的熱穩(wěn)定電流、額定機(jī)械短路電流、額定持續(xù)電流、額定容量進(jìn)行選型。

某變電站包含2臺(tái)500kv自耦變壓器，變比為525/230/35kv，基本參數(shù)如表1所示。

表1500kv自耦變壓器基本參數(shù)

外部指除變壓器外的其他系統(tǒng)，等值為4個(gè)電抗；可參考圖2，圖3；圖2是正序等值電路，x(3)500，x(3)220是外部等值參數(shù)，其余x11，x12等是變壓器參數(shù)；該變電站500kv自耦變壓器未加裝中性點(diǎn)電抗時(shí)，500kv、220kv母線三相短路電流分別為58ka、49ka，均未超過開關(guān)遮斷能力(500kv、220kv開關(guān)遮斷能力分別為63ka、50ka)。500kv、220kv母線單相短路電流分別為56ka、53ka，220kv母線單相短路電流超過開關(guān)遮斷能力。因此，在變電站兩臺(tái)變壓器均加裝中性點(diǎn)電抗，電抗阻抗取變壓器高-中壓漏抗1/3，由于兩臺(tái)變壓器參數(shù)完全相同，電抗取整均為14ω。加裝電抗后，該變電站220kv單相短路電流可降低至42ka，低于開關(guān)遮斷能力。

進(jìn)一步計(jì)算遠(yuǎn)期方式下i(3)500，i(3)220分別達(dá)到開關(guān)遮斷能力(63ka，50ka)時(shí)外部等值正序電抗x(3)500及x(3)220分別為5.4ω、28.5ω(歸算到高壓側(cè))，則外部等值零序電抗x(0)500及x(0)220分別取5.4ω、99.75ω。上述方式下任一變壓器檢修時(shí)，該變電站220kv母線單相短路時(shí)流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)電抗最大短路電流周期分量為6ka。據(jù)此，可選擇電抗各項(xiàng)規(guī)格參數(shù)為：持續(xù)10s熱穩(wěn)定電流6ka，額定機(jī)械電流15.3ka，額定電流0.3ka，額定容量1.26mva。根據(jù)上述方式選擇的電抗對遠(yuǎn)期全方式均具有適應(yīng)性。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。