隨著電網(wǎng)超高壓系統(tǒng)的擴(kuò)大，系統(tǒng)容量不斷增加，單相接地短路電流亦不斷地增加，從而在系統(tǒng)內(nèi)可能出現(xiàn)單相接地短路電流超過開關(guān)額定遮斷容量的情況，進(jìn)而引起開關(guān)在開斷單相接地故障電流時(shí)發(fā)生事故。要避免這種情況的發(fā)生，從改變中性點(diǎn)接地方式出發(fā)，限制單相接地短路電流是種有效的解決方法。該方法的實(shí)施，不受電網(wǎng)發(fā)展的限制，具有推廣性，又可避免開關(guān)的再開發(fā)和大量更換的繁雜工作。國(guó)內(nèi)武漢高壓研究院、華北電網(wǎng)等幾家單位進(jìn)行過該方法的研究并使用在工程中，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。安徽省500kV肥西變采取此種方法，有效解決了單相接地短路電流超過開關(guān)的額定遮斷容量的問題。筆者就中性點(diǎn)加小電抗后對(duì)變壓器中性點(diǎn)的雷電侵入波過電壓、操作過電壓、非全相運(yùn)行過電壓等進(jìn)行了計(jì)算和分析，并確定了過電壓的保護(hù)方式和絕緣水平。

　　1雷電下500kV自耦變模型的建立要分析雷電對(duì)變壓器的影響，其關(guān)鍵問題是確定變壓器繞組的暫態(tài)電路模型以及該模型中各個(gè)元件的參數(shù)值。筆者分析自耦變中性點(diǎn)暫態(tài)電壓分布所用的模型是以線餅為單元的等值回路模型⑴，使用ATP-EMTP電磁暫態(tài)仿真程序進(jìn)行計(jì)算。

　　是以線餅為單元的500kV自耦變壓器等值回路模型，變壓器容量為720MV.A.為了改善大型變壓器繞組的初始電位分布，al般取值較小，500kV自耦變al值為2.57.5，計(jì)算時(shí)分別取值為2.5、5、7.5，a1=，C.為繞組單位長(zhǎng)度的對(duì)地等值電容，K.為繞組單位長(zhǎng)度的縱向電容，1為繞組高度，a為空間因素，計(jì)算出模型中的線餅等效電容及電感。

　　2變壓器中性點(diǎn)雷電過電壓在雷電波的作用下，變壓器與工頻下有所不同，其內(nèi)部波過程非常復(fù)雜，雷電波作用到中性點(diǎn)已發(fā)生明顯變化。一般情況下，雷電侵入波總能量有限，變電站網(wǎng)絡(luò)越大，設(shè)備越多，網(wǎng)絡(luò)總的電容量就越多，設(shè)備上過電壓就越低。單線單變情況下過電壓比較大。變電站500kV線路MOA額定電壓為444kV，220kV線路MOA額定電壓為200kV，雷電流波按規(guī)程取標(biāo)準(zhǔn)波形，根據(jù)計(jì)算，500kV側(cè)侵入波取繞擊22kA，220kV側(cè)侵入波取繞擊12kA.計(jì)算結(jié)果見表1，4為al不同取值時(shí)中性點(diǎn)波形圖。

　　表1肥西變中性點(diǎn)經(jīng)5n小電抗接地后中性點(diǎn)雷電過電壓水平（中性點(diǎn)未裝避雷器）中性點(diǎn)雷電過電壓水平/kV可以看出雷電侵入后傳至自耦變中性點(diǎn)波頭已被延緩，這與文中的結(jié)論一致。

　　3繞組端部電壓水平加裝5n小電抗前、后侵入波繞組端部電壓見表2、3.表2、3數(shù)據(jù)說明：繞組端部的雷電侵入波過電壓，在中性點(diǎn)加裝小電抗前后變化不大，由于線路和主變的避雷器保護(hù)，主變繞組端部絕緣不會(huì)受到威脅。

　　表2加裝5n小電抗前侵入波繞組端部電壓kV 500kV繞組端部電壓220kV繞組端部電壓表3加裝5n小電抗后侵入波繞組端部電壓kV繞組端部電壓4其他過電壓水平單相接地短路等故障情況下在自耦變中性點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生暫時(shí)過電壓，其可分為暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩部分。根據(jù)暫態(tài)部分波形波頭分析，其實(shí)是操作波波形，其穩(wěn)態(tài)部分屬于工頻過電壓⑴。表4列出了單相重合閘和非全相運(yùn)行過電壓，表5為不同電抗值時(shí)工頻過電壓。

　　表4單相重合閘及非全相運(yùn)行過電壓kV經(jīng)5n小電抗接地備注500kV側(cè)220kV側(cè)單相重合閘-94.3重合時(shí)故障已消失，考慮60%殘壓非全相運(yùn)行3.57.6表5不同電抗值時(shí)工頻過電壓kV中性點(diǎn)電抗值/n51015暫態(tài)部分電壓41.061.073.6穩(wěn)態(tài)部分電壓33.150.461.2操作過電壓與線路長(zhǎng)度、電源容量、合閘時(shí)電源的相位角以及線路殘余電壓的極性和大小有關(guān)。在其他參數(shù)一定時(shí)，過電壓幅值將隨線路的增長(zhǎng)而明顯增大。系統(tǒng)電源容量愈小，等值漏抗愈大，線路電容效應(yīng)越顯著，穩(wěn)態(tài)電壓和過電壓幅值會(huì)急劇上升。因此確定比較大可能的合閘過電壓應(yīng)以系統(tǒng)比較小運(yùn)行方為依據(jù)。

　　5中性點(diǎn)的保護(hù)方式及避雷器選擇肥西3、4號(hào)主變中性點(diǎn)未裝小電抗時(shí)的絕緣水侵入波方性點(diǎn)加避雷前過電壓中性點(diǎn)加避雷器后過電壓500kV側(cè)入侵19095220kV側(cè)入侵36899平按35 kV等級(jí)設(shè)計(jì)，其1min短時(shí)工頻耐壓85kV，雷電沖擊試驗(yàn)電壓200 kV（BIL）。由以上分析可知，中性點(diǎn)比較大雷電過電壓已達(dá)368kV，在中性點(diǎn)絕緣水平不變的情況下需加裝避雷器保護(hù)。

　　避雷器選擇有如下原則：MOA標(biāo)稱電流下的殘壓Ur需小于BIL/K，BIL表示中性點(diǎn)基本雷電沖擊水平，對(duì)BIL雷電配合系數(shù)K取1.4；BSL表示中性點(diǎn)基本操作沖擊水平，對(duì)BSL操作配合系數(shù)K取1.15；Ur表示所選避雷器在標(biāo)稱電流下的殘壓。

　　變壓器中性點(diǎn)加5ft小電抗時(shí)的比較高工頻過電壓穩(wěn)態(tài)值為33.1kV，暫態(tài)值為41 kV；④避雷器的參數(shù)選擇。避雷器額定電壓應(yīng)高于其在安裝處可能出現(xiàn)的工頻暫態(tài)電壓。根據(jù)計(jì)算可選擇額定電壓為51kV、標(biāo)稱放電電流為5kA等級(jí)的避雷器，為在5 kA標(biāo)稱放電電流下，其雷電沖擊電流殘壓為134kV，操作沖擊電流殘壓為114 kV.其符合中性點(diǎn)絕緣水平的要求。變壓器中性點(diǎn)受雷電侵入比較大時(shí)加避雷器前后電壓見表6.中性點(diǎn)避雷器在比較大368kV的過電壓水平下流過的比較大電流為1.14kA，見，且持續(xù)時(shí)間極短，比能量為0.049k/kV，避雷器耐受能力足夠。

　　表6變壓器中性點(diǎn)受雷電侵入比較大時(shí)加避雷器前后電壓kV搖時(shí)間/ms中性點(diǎn)避雷器電流波形電流超過開關(guān)額定遮斷電流的問題提供了合適的方式和理論依據(jù)，對(duì)解決500 kV電網(wǎng)中單相接地短路電流超標(biāo)問題具有重要的意義。

　　（2）肥西變500 kV自耦變壓器的中性點(diǎn)經(jīng)5ft小電抗接地，中性點(diǎn)比較大雷電過電壓已達(dá)368kV，在中性點(diǎn)絕緣水平不變的情況下需加裝避雷器保護(hù)。

　　雷電侵入時(shí)，由于線路避雷器和母線避雷器對(duì)過電壓的限制，到達(dá)主變已減弱，安裝氧化鋅避雷器可保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣，且雷電從220 kV側(cè)線路侵入要比500kV側(cè)線路侵入對(duì)主變中性點(diǎn)更具威脅。

　　肥西變500kV自耦變壓器的中性點(diǎn)經(jīng)5ft小電抗接地，加上額定電壓51kV氧化鋅避雷器的保護(hù)，其絕緣水平仍可以維持原35 kV等級(jí)。