肖伟
广东电网有限责任公司惠州仲恺供电局潼湖供电所,广东 惠州 516000
摘要:文章主要是结合到我国广州地区10kv配电网经小电阻接地的特点,然后利用到PSCAD仿真软件和向量分析法计算出其在不同接线形式下的双向调压能力,同时讲解了不同接地形式调压器对电流所造成的影响,望能为有关人员提供到一定的参考和帮助?
关键字:自耦变压器;调压器;零序电流;零序阻抗;三角形接线
1?前言
当前许多地区的配电网中存在了供电半径过长等的问题,这些问题的存在使得用电用户的电压质量很难得到保障,为此为能够有效调整到用电供电的电压,且确保电压的安全,使用到了静止无功调节装置对系统电压进行了调节?
2?调压器主要接线形式
调压器通常由单相自 耦变压器组合而成,其接入配电网的主要形式为开口 三角形(V)接线?三角形(△)接线和星形(Y)接线 [10-14] ?开口三角形接线形式只需要两个单相调压器,调压器分别接在 L1?L3 相, 调压器中性线为 L2相?三角形接线形式需要 3 个单相调压器, 调压器分别接在 L1?L2?L3 相, 调压器中性线为被调相的超前相? 星形不接地接线形式需要 3 个单相调压器, 调压器分别接在 L1?L2?L3 相, 三相调压器中性线相连?
3?调压器调压能力计算
为分析调压器的调压能力,在PSCAD软件中建立仿真模型(见图 1), 分别计算三种接线形式下调压器的调压能力? 仿真系统的正?负序阻抗均为0.4 Ω,供电变压器中性点采用 10 Ω小电阻接地, 系统零序阻抗约为 30.01 Ω? 调压器单相容量设置为4 MVA,漏抗为0.02(p.u.),调压器短路阻抗约为0.5 Ω,单相调压比分别设为 10 kV/12 kV? 10 kV/11 kV?10 kV/10 kV?10 kV/9 kV?10 kV/8 kV? 根据上述参数, 开展调压器接入系统后的调压能力仿真分析, 三种接线形式的调压器均能实现对负荷的双向调压, 开口三角形接线和星形接线调压能力一致,均与单相调压器调压比相同;三角形接线调压器的调压能力比单相调 压器更强 , 对单调压比有放大作用, 且从PSCAD仿真结果看,三种接线形式的调压器调压后系统电压仍保持对称,可以有效起到电压双向调节作用?星形和开口 三角形接线调压能力分析较为简单,本文主要分析三角形接线形式下调压器的调压能力?
4?调压器对系统故障电流的影响
4.1?PSCAD仿真计算
利用 2.1 节仿真模型的参数, 仿真计算系统故障时不同接线形式下调压器对系统短路电流的影响? 设短路过渡电阻为 0.01 Ω,系统运行0.1 s后发生故障, 故障持续时间为 0.3 s, 调压器对系统短路电流的影响见表2?由表2可见, 开口 三角形接线调压器导致系统结构不对称,在三相对称性故障时仍存在较大零序电流,且三相故障电流差别较大,调压器参考相(L2相)故障电流远大于其相? 星形接线调压器和三角形接线调压器三相故障故障电流相同,单相故障时, 星形接线调压器阻断了零序通道, 变电站无法采集到零序电流, 将导致零序过流保护拒动; 三角形接线调压器零序通道正常,变电站可以采集到零序电流,零序过流保护动作?
4.2?电路分析计算
开口三角形接线调压器会导致系统不对称, 不
推荐使用? 本文主要分析三角形和星形接线情况下系统的零序阻抗,以及单相接地故障时的故障电流特征,分析两种接线形式调压器在广州电网中的适应性?
4.2.1?星形接线调压器单相接地故障
单相接地故障时, 故障序网为正?负?零序三序网络串联,为分析单相接地故障特征需先分析系统零序阻抗?在星形接线的调压器中,零序电流只能经调压器串联绕组流动,公共绕组零序电流I 0 为 0? 在零序网络中调压器铁心的磁通仅由串联绕组产生, 公共绕组不产生去磁磁通, 零序阻抗为非公共绕组励磁阻抗,阻抗值非常大?调器的串联绕组励磁阻抗串接在回路之中? 若忽略调压器的励磁电流, 单相接地故障时零序电流 I 0为 0, 与 PSCAD 仿真计算结果一致? 但调压器铁心饱和磁通一般约为额定磁通的 1.2倍, 非公共绕组压降大于其额定压降的 1.2倍时铁心开始饱和, 非公共绕组励磁阻抗急剧下降,此时变电站可以采集到零序电流? 该零序电流的大小与铁心饱和程度及铁心饱和特性有关?
4.2.2? 三角形接线调压器单相接地故障
三角形接线调压器在故障点施加零序电压时,调压器公共绕组和非公共绕组均可以流过电流?当调压器单相调压比为1/1.1 时,忽略调压器励磁电流, 各绕组电流值如图 5 所示? 公共绕组电流为0.1I 0 ,非公共绕组电流为0.9I 0 ,调压器前后端零序电流值相等, 均为 I 0 ? 调压器串入系统引入的零序阻抗为调压器漏抗,电路分析结果与 PSCAD仿真计算结果一致? 即调压器采用三角形接线时系统零序通道正常,调压器上游的变电站能够采集到零序故障电流,确保故障时馈线断路器能够快速跳闸?
5?配电网接入三角形调压器后的定值调整
在小电阻接地系统中,单相接地故障和相间故障均需要保护动作跳闸以快速切除故障? 针对小电阻接地系统, 采用三角形接线调压器进行调压能够满足需求? 为确保调压器接入后原有保护不受影响,根据接入三角形调压器对系统故障电流影响的特征,对接地故障和相间故障分别进行校核? 以广州配电网某双向调压的调压器为例,该型调压器容量为1~5 MVA,短路阻抗 Z k < 0.9% ,则:Z k =3U2nS n× U k , (6)式中: U n 为系统额定电压, 广州配电网系统额定电压为 10 kV;S n 为调压器额定容量;U k 为调压器短路电压比,通过实测获得? 根据公式(3), 调压器容量为1~5 MVA时,调压器短路阻抗Z k 为0.32~1.60 Ω?根据变压器阻抗折算关系可知:Z p = Z s k2, (7)式中:Z s 为调压器下游短路阻抗;Z p 为折算到调压器上游的阻抗;k为调压器变比?I k =0.866U n / (Z k +Z p +Z c ), (8)I 0 =U n / (3R+2Z k +2Z p +2Z c +Z 0 ), (9)式中: I k 为调压器下游相间故障的故障电流;Z c 为系统阻抗;I 0 为系单相接地故障时的零序电流;R为变电站接地电阻,广州地区变电站接地电阻为10 Ω;Z 0 为除变电站接地电阻外的系统零序阻抗? 当调压器容量确定后,Z k确定,仅调压器变比k根据需要实时调整变化? 根据Z k 和 k的值, 由公式(5)和(6)计算出相间短路和单相接地短路故障电流,对限时速断保护?定时限过流保护?零序过流保护分别进行校核?为适应配电网保护定值整定需求,可根据线路现有系统阻抗?线路阻抗, 调压器短路阻抗?调压比变化范围,计算接地故障和相间故障时故障电流的大小,进而对保护定值进行校核和调整?
6?结束语
由上可知,在安装调压器之后能够有效保障到用户电压的质量,且中的过电压和欠电压等的问题都得到了有效的解决,在线路故障后变电站的保护装置能够有效迅速跳闸,切出其中存在的故障,从而有效确保到系统的人身安全?
参考文献
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