我国近年来电力负荷越来越重，在500kV的电力系统中变压器为电力系统带来了很多经济效益。主变压器相当于电力系统的核心组成部分，它的工作质量受到很多因素的影响，如外部环境、用电负荷等。但是在500kV主变压器的应用过程中也存在很多问题，这些问题大致如下：比如电流超高、电路短路，这些问题都影响了整个电力系统的稳定，对电力系统的运行造成了影响，也影响了人们的正常生产生活，尤其是短路问题的危害更是不容忽视，因此要加强对短路控制问题的研究，保证电力系统的安全，为人们的用电提供保证。
一、小电抗的结构及各部分的作用
图1小电抗结构图
放电间隙和避雷器：两者并联使用，为了防止由于过电压造成中性点绝缘损坏。
二、为什么装小电抗
1、现状
三绕组自耦变压器具有损耗小，结构紧凑，重量轻，便于运输等优点，因此在电力系统中被广泛应用。目前，国内500kV变压器大多为自耦变压器，这主要是为了降低过电压水平，使对设备的绝缘水平要求不至过高。然而，由于中性点直接接地的自耦变压器的零序电抗小，加之电网容量的日益增加，导致系统短路电流随之增大，部分500kV变电站母线短路电流接近甚至超过断路器额定开断电流，严重威胁着电网的安全稳定运行。如何限制短路电流已成为电力系统发展机需面对和解决的重要问题。
2、短路电流限制措施分析
(1)装设限流电抗器
(2)限制变压器中性点直接接地数目
(3)限制或不采用自耦变压器
(4)发变组升压变压器中性点装快速接地开关
Y / Y / △接线自耦变压器三角形绕组侧开口以及变压器中性点经小电阻或小电抗接地等方式。变压器中性点经小电抗接地不仅不受电网运行的限制，还可降低变压器中性点绝缘水平，便于变压器制造。同时还可避免大量更换断路器的繁杂工作以及资金的浪费，具有良好的社会经济效益，而小电抗参数的选择是其中的关键环节。针对不同电网的具体特点，通过仿真手段得到不同小电抗参数对单相短路电流的抑制效果，从而选取最佳参数是目前行之有效的方法之一。
对当前出现的短路电流限制具体实施方法，主要有以下四种：
(1)实施电网的分层和分区运行。采用这种方法进行短路电流的限制，既经济又有效，并且操作简单。随着电网结构的不断紧密，这种方法也存在一定的弊端。在一些变电站中，没有采用母线分裂的运行方式，如果采用分层和分区的短路电流限制方法会使运行方式更加复杂，令威胁电网的安全；
(2)利用高阻抗变压器。这种方法可以有效降低短路电流。当前，一些短路电流较大的 500kV 变压器，其高阻抗通常取为 18%～20%；
(3)使用三绕组变压器。放弃使用自耦变压器，而是采用三绕组变压器，对减小500kV变电站中的220kV母线侧短路电流来说，具有较好的效果，但是它同时也需要增大短路阻抗或改变中性点的接地数目。其中，前者会增加系统的无功损耗，后者会降低系统的接地程度；
(4)变压器经过小电抗接地 。这种方法对500kV自耦变压器的220 kV侧母线单相短路电流的减小来说，有着十分明显的效果，但是，在减小三相短路电流方面则效果甚微。这种方式不会受电网运行方式的影响，会在一定程度上降低变压器的中性点绝缘水平，对变压器制造来说十分有利。此外，它还可以防止更换断路器，节省了投资。
3、加装中性点小电抗为什么能限制短路电流
500 kV自耦变压器中性点经小电抗接地的电气接线图如图2所示。其中，变压器的连接方式为 YNynd 自耦型。将二次侧折算到一次侧，可以将一次侧和二次侧的绕组端点电位差表示为：
式（1）中：U1n——一次侧端点与中性点的电位差；
Un——中性点电位；
U11n——二次侧端点与中性点的电位差；
U1N——一次侧的额定电压；
U11N——二次侧的额定电压。
将各绕组分别断开后，计算折算到其他侧的等值零序电抗， 并求出星形零序等值电路，如图 3所示。由此可见，在该系统中，接入一个小电抗值后，零序等值电抗值发生了改变，接入的电抗值越大，零序等值电抗也越大。这也就是在接入小电抗后，可以对不对称故障短路电流进行限制的原因。
图2中性点经小电抗 图3中性点经小电抗接地的自耦变压器零序等值电路图
500kV自耦变压器用来联系500kV、220kV两个中性点直接接地的大接地电流系统，本身的中性点一般也要接地，变压器低压侧一般采用三角形接线，用以稳定绕组和滤除谐波。 当自耦变压器中性点加装小电抗接地后，变压器三侧零序等值电抗均含有与中性点有关的附加项。主变压器中性点经过小电抗接地措施以后，三相短路电流基本不受影响，原因是小电抗仅仅增加了零序等值阻抗，而不影响正序阻抗，所以三相短路电流不受影响。
两相短路电流在进行小电抗后受到了抑制，但是抑制幅度不如单相短路电流。当接入的电阻阻值不断增大时，单相短路电流不断下降，但是却随着单位增加阻抗所下降的幅度在慢慢减小。
4、加装小电抗对整个电力系统及继电保护的影响
主变中性点加装小电抗，正常工作时几乎不流过电流，故对系统正常运行无任何影响。由于小电抗只对系统零序等效回路起作用，在系统发生不对称接地故障时，小电抗的接入使得系统零序阻抗加大，系统零序电流降低，系统中继电保护装置采集的零序分量将减小，从而降低了保护装置的灵敏度，因而需重新调整零序保护的整定值。
三、500kV主变中性点小电抗倒闸操作实例及要点
将500kV3号主变由运行转热备用
1 在500kV#3主变中性点ZK5030接地开关机构箱：
(1) 将ZK5030接地开关“远方/就地”切换开关由“远方”位置切换至“就地”位置。
（2） 合上ZK5030接地开关电机电源空气开关。
2 合上500kV#3主变中性点ZK5030接地开关。
3 检查500kV#3主变中性点ZK5030接地开关在合上位置。
4 在500kV#3主变中性点ZK5030接地开关机构箱：
（1）断开ZK5030接地开关电机电源空气开关。
（2）将ZK5030接地开关“远方/就地”切换开关由“就地”位置切换至“远方”位置。
5 断开500kV3号主变35kV侧303断路器。
6 检查500kV3号主变35kV侧303断路器位置指示、电流指示正确。
7 检查500kV3号主变35kV侧303断路器在分闸位置。
8 断开500kV3号主变220kV侧203断路器。
9 检查500kV3号主变220kV侧203断路器位置指示、电流指示正确。
10检查500kV3号主变220kV侧203断路器在分闸位置。
11 在52继电器室 6P 500kV断路器测控屏一：
（1） 投入1-21CLP1 CSI-200EA 5561遥控出口连接片。
（2） 投入2-21CLP1 CSI-200EA 5562遥控出口连接片。
12 检查52继电器室 6P 500kV断路器测控屏一连接片投退正确。
13 断开500kV第六串联络5562断路器。
14 检查500kV第六串联络5562断路器位置指示、电流指示正确。
15 检查500kV第六串联络5562断路器在分闸位置。
16 断开500kV3号主变500kV侧5561断路器。
17 检查500kV3号主变500kV侧5561断路器位置指示、电流指示正确。
18 检查500kV3号主变500kV侧5561断路器在分闸位置。
19在52继电器室 6P 500kV断路器测控屏一：
（1）退出1-21CLP1 CSI-200EA 5561遥控出口连接片。
（2）退出2-21CLP1 CSI-200EA 5562遥控出口连接片。
20 检查52继电器室 6P 500kV断路器测控屏一连接片投退正确。
21 在51继电器室 59P 安全稳定控制装置A屏：
（1）退出1QLP9 5561断路器运行连接片。
（2）退出1QLP10 5562断路器运行连接片。
22 检查51继电器室 59P 安全稳定控制装置A屏连接片投退正确。
23 在51继电器室 60P 安全稳定控制装置B屏：
（1） 退出1QLP9 5561断路器运行连接片。
（2）退出1QLP10 5562断路器运行连接片。
24 检查51继电器室 60P 安全稳定控制装置B屏连接片投退正确。
要点分析：操作500kV主变之前投入中性点小电抗，操作完之后退出中性点小电抗。
主变中性点小电抗送电前检查项：
（1）变压器应具备规定的必要条件；
（2）检查变压器所有保护投入正常，确认重瓦斯保护投入；
（3）检查变压器冷却系统电源投入正常，确定冷却器的运行方式正确；
（4）检查变压器各监视和保护装置工作正常；
（5）对变压器进行充电，先合高压侧（电源侧）断路器，再合中压侧断路器，最后合低压侧断路器；
（6）检查中性点无明显交流和直流电流；
（7）经调度许可，拉开中性点地刀。
（8）全面检查变压器各部分运行正常。
四、500kV主变中性点小电抗日常维护
图4 主变中性点小电抗巡视内容
表1主变中性点小电抗表
五、结语
电流过大和短路现象在500kV主变压器的应用中经常出现，通过小电抗的加装可以在一定程度上解决上述问题，小电抗的加装对220kV的电流做到了有效的抑制。本文还对小电抗的原理以及造成短路的主要原因进行了分析，除了在设计阶段选择合适的电阻值的小电抗之外，还要做好小电抗日常维护工作，从而达到保证电力系统的运行安全的最终目的，保证供电的平稳进行。在以后的电力系统研究中，要加强对小电抗的深入探讨和具体应用，争取在相关领域有更加好的成绩，为我国电力系统的发展做出贡献，促进我国的经济建设与发展。
参考文献：
[1] 张弘，甘德强.500kV变压器经小电抗接地的应用分析[J]. 电力建设. 2012（11）.
[2] 王磊，徐丙华.华东电网500kV自耦变压器中性点小电抗接地应用的研
究[J]. 变压器. 2010（05）.
[3] 熊信银，张步涵.电气工程基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.
[4] 朱天游.500kV自耦变压器中性点经小电抗接地方式在电力系统中的应用[J].网技术，1999，23（04）：17-20.
[5] 500kV黄坪变现场运行检修规程.500kV黄坪变，2021.02.13.
作者简介：赵薇（1995-），女，本科，主要从事变电运行工作.
