一种变压器中性点小电抗值选取方法及系统与流程

本发明属于变电站运维技术领域，具体涉及一种变压器中性点小电抗值选取方法及系统。

背景技术：

220/110kv变压器的中性点采用小电抗接地方式，能够解决变压器的中性点过电压问题，可以降低系统零序电流，以及限制流入变压器中性点的单相短路电流，减小故障对变压器的短路冲击，同时具有良好的经济效益。而小电抗值的选取是否合理，直接关系到电网的安全稳定运行。

对小电抗值的选取既要符合行业标准，还要综合考虑短路电流大小的影响、中性点绝缘等级的要求、其他未经小电抗接地的变压器的影响，在现有研究中，小电抗值的选取范围在变压器零序阻抗的30％～40％，然而这种选取方式无法应对单相电流故障等其他诸多因素，存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种变压器中性点小电抗值选取方法及系统，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种变压器中性点小电抗值选取方法，包括：

通过零序等值电抗与正序等值电抗之比的标准划定小电抗取值范围的上限；

由变压器可承受最大短路电流划定小电抗取值范围的下限；

考虑变压器中性点绝缘要求以及对所在变电站内未经小电抗接地的变压器短路电流的影响，缩小小电抗值的取值范围；

在最终求得的小电抗值的取值范围内,选择数值最小的作为小电抗值的最优值。

进一步的，所述考虑变压器中性点绝缘要求以及对所在变电站内未经小电抗接地的变压器短路电流的影响，缩小小电抗值的取值范围，包括：

利用仿真在所述小电抗值范围下设置单相接地故障，记录变压器中性点的过电压稳态值；

判断过电压稳态值是否满足变压器中性点绝缘要求：若是，则判定当前工况下所述小电抗值范围是合理的；

若否，则通过有效的过电压稳态值来进一步过滤所述小电抗值范围，有效的过电压稳态值计算公式为u0为变压器中性点稳态电压；ug为系统相电压；x0为变压器中性点接入小电抗后系统的零序电抗；x1为系统正序电抗。

进一步的，所述考虑变压器中性点绝缘要求以及对所在变电站内未经小电抗接地的变压器短路电流的影响，缩小小电抗值的取值范围，还包括：

验证变压器中性点不同小电抗值对变压器所在变电站内未经小电抗接地的变压器短路电流变化；

剔除所述短路电流变化超过安全规定的小电抗值的取值范围。

进一步的，所述由变压器可承受最大短路电流划定小电抗取值范围的下限，包括：

计算低压侧母线单相短路故障电流；

计算低压侧母线三相短路故障电流；

计算满足所述单相短路故障电流不大于所述三相短路故障电流的小电抗的值。

进一步的，所述方法还包括：构建架空输电线路的仿真模型一次系统，并获取经小电抗接地的系统工况；

针对不同工况进行小电抗值的选取。

进一步的，所述方法还包括：

在划定小电抗取值范围的上限时保证一定的裕度。

进一步的，所述方法还包括：

根据保持零序阻抗值不变来计算变压器中性点接入的小电抗，小电抗计算公式为xl为所述小电抗值。

第二方面，本发明提供一种变压器中性点小电抗值选取系统，包括：

标准符合单元，配置用于通过零序等值电抗与正序等值电抗之比的标准划定小电抗取值范围的上限；

电流限制单元，配置用于由变压器可承受最大短路电流划定小电抗取值范围的下限；

绝缘限制单元，配置用于考虑变压器中性点绝缘要求以及对所在变电站内未经小电抗接地的变压器短路电流的影响，缩小小电抗值的取值范围；

最优选取单元，配置用于在最终求得的小电抗值的取值范围内,选择数值最小的作为小电抗值的最优值。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的一种变压器中性点小电抗值选取方法及系统，通过对经小电抗接地方式的110/200kv变压器中性点，提出了小电抗值的选择原则和定量计算方法，有效地确保了电网的安全运行。

同时利用仿真验证本方法的实际使用价值，避免直接使用对变电站产生影响，使得小电抗值的选择更加科学合理。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。

图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图1执行主体可以为一种变压器中性点小电抗值选取系统。

如图1所示，该方法包括：

步骤110，通过零序等值电抗与正序等值电抗之比的标准划定小电抗取值范围的上限；

步骤120，由变压器可承受最大短路电流划定小电抗取值范围的下限；

步骤130，考虑变压器中性点绝缘要求以及对所在变电站内未经小电抗接地的变压器短路电流的影响，缩小小电抗值的取值范围；

步骤140，在最终求得的小电抗值的取值范围内,选择数值最小的作为小电抗值的最优值。

通常来说单相接地故障占到了电力系统故障的绝大部分，正常情况下，经常会有单相接地短路电流大于三相短路电流。在电力系统，断路器的切断量最多保证三相短路电流，因而断路器无法阻断单相短路电流故障，所以必须保证无论小电抗值怎么选取制单相接地短路故障电流不大于三相短路电流，保证电网的安全运行。

为了便于对本发明的理解，下面以本发明一种变压器中性点小电抗值选取方法的原理，结合实施例中对构建架空输电线路的仿真模型一次系统，对本发明提供的一种110/200kv变压器中性点小电抗值选取方法做进一步的描述。

具体的，所述一种变压器中性点小电抗值选取方法包括：

1、为满足电力行业标准，需要保证任何工况下系统的零序等值电抗与正序等值电抗之比在电力行业标准之内，即《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中规定的：整个系统的零序电抗和正序电抗比值为正且不大于3的要求，即此外，为了留有一定的裕度，零序电抗和正序电抗比值必须小于3，即在本实施例，所述比值的取值为2.9，则可以计算出小电抗值的最大值，及小电抗值取值范围的上限。有效防止不对称故障对绝缘配合的不良影响，保证电力系统的安全性。

2、为获取变压器可承受最大短路电流，则限制单相接地短路故障电流不大于三相短路电流，本实施例以110kv变压器进行说明：

变电站110kv侧母线单相短路故障电流为x0为变压器中性点接入小电抗后系统的零序电抗，x1为系统正序电抗，xl为小电抗值；

变电站110kv侧母线三相短路故障电流为

计算满足时xl的取值范围，获取xl的下限。

3、判断所述小电抗值范围是否满足变压器中性点绝缘要求，若是，则上述取值范围是合理的，若否，则根据变压器中性点过电压稳态值进一步筛选取值范围，其中变压器中性点过电压稳态值的经验公式公式为u0为变压器中性点稳态电压；ug为系统相电压，x1为系统正序电抗，xl为小电抗值，变压器中性点经小电抗接地后需满足绝缘配合的要求，从而实现过电压保护。

4、在本实施例，考虑到变压器互相之间的影响，验证变压器中性点不同小电抗值对变压器所在变电站内未经小电抗接地的变压器短路电流变化；剔除所述短路电流变化超过安全规定的小电抗值的取值范围，所述安全规定按照国标规定或者变电站的实际要求进行设置。

5、在本实施例中，接入的小电抗值越大，单相接地故障引起的变压器中性点过电压越高，进而会影响变电站内继电自动保护，导致存在一定的安全隐患，为尽量提高电力系统的安全系数，故小电抗的选择在最终的取值范围内尽量较小。

6、构建架空输电线路的仿真模型一次系统，并获取经小电抗接地的系统工况；且根据应用变电站的实际运行方式进行精准选取，全方面验证，对本实施例提供的小电抗值选取方法进行仿真验证，确保方法的有效性，本实施例针对不同工况进行小电抗值的选取验证，仿真模型一次系统由两台并列运行的三绕组220kv变压器以及与其相连接的110kv变压器组成，验证本方法的实际使用价值，为该方法充分运用于实际生产中提供可靠的理论依据，避免直接使用对变电站产生影响，使得小电抗值的选择更加科学合理。

7、在三绕组变压器的中压侧的中性点加装小电抗后，中压侧中零序电抗增加了三倍小电抗的阻抗值，为了尽量保持零序阻抗值不变，从而无需对零序电流保护动作值重新整定，故根据保持零序阻抗值不变来计算变压器中性点接入的小电抗，小电抗计算公式为xl为所述小电抗值，x0为变压器中性点接入小电抗后系统的零序电抗，即要保持零序阻抗值不变，则变压器中性点接入的小电抗须满足从而无需对零序电流保护动作值重新整定。

本实施例通过对经小电抗接地方式的110/200kv变压器中性点进行研究分析，综合多种角度提出小电抗值的选择原则，提高了小电抗值计算的效率，为经小电抗接地方式的推广提供方便，同时对小电抗值的取值范围进行精确筛选，进一步确保取值的合理性和高效性，有效地确保了电网的安全运行。

如图2示，该系统200包括：

标准符合单元210，配置用于通过零序等值电抗与正序等值电抗之比的标准划定小电抗取值范围的上限；

电流限制单元220，配置用于由变压器可承受最大短路电流划定小电抗取值范围的下限；

绝缘限制单元230，配置用于考虑变压器中性点绝缘要求以及对所在变电站内未经小电抗接地的变压器短路电流的影响，缩小小电抗值的取值范围；

最优选取单元240，配置用于在最终求得的小电抗值的取值范围内,选择数值最小的作为小电抗值的最优值。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，系统200所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案对小电抗值的取值范围进行精确筛选的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。