煤礦高壓電網(wǎng)單相接地電容電流計算方法

1、高壓電網(wǎng)單相接地電容電流算方法山西柳林匯興業(yè)曹家山煤業(yè)有限公司高壓電網(wǎng)單相接地電容電流計算近年來，隨著礦井井型的增大，井下用電設(shè)備的增多，煤礦機(jī)械 化程度的 提高，供電線路逐漸增加，煤礦高壓電網(wǎng)的單相接地電容電流也在增大，給供 電系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來一系列安全性和可靠性問題。隨著接地電容電流的增 大，降低了電纜的絕緣程度，易形成絕緣 擊穿從而發(fā)生兩相或三相短路故障， 當(dāng)電網(wǎng)的接地電容電流增大到一定值后，接地故障點(diǎn)電弧便難以自熄，容易引 起間隙電弧過電壓。為減少煤礦安全事故發(fā)生的可能，必須對煤礦高壓電網(wǎng)的 單相接地電容 電流進(jìn)行準(zhǔn)確的治理和補(bǔ)償，因此準(zhǔn)確計算煤礦供電系統(tǒng)對地電 容電流具有重要的現(xiàn)實(shí)

2、意義。單相接地故障是影響煤礦高壓電網(wǎng)安全供電的主要因素之一，當(dāng)單相接地電容電流超過一定值時，必須對煤礦高壓電網(wǎng)的單相接地電容電流進(jìn)行準(zhǔn) 確的治理和補(bǔ)償，本文在分析煤礦高壓電網(wǎng)電容電流理 論準(zhǔn)確計算基礎(chǔ)上，應(yīng) 用了綜合考慮電纜系數(shù)、天氣系數(shù)及高壓電器設(shè)備增值系數(shù)的改進(jìn)的單相接地 電容電流計算方法。最后，通過實(shí)例 計算驗證了該改進(jìn)計算方法的正確性。1、電網(wǎng)單相接地電容電流的理論計算 煤礦10kV高壓電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)可 以由圖1模擬表。圖1 10kV中性點(diǎn)不接地楔擬電網(wǎng)圖中，E：、E：、E：為電網(wǎng)各相相電勢，Gt為各線路每相對地分布 電容，C。為電 力系統(tǒng)中其它線路與設(shè)備的一相對地總電容，1心。

3、+九為電力系統(tǒng)單相接地電容電流。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生A相單相接地故障時，故障點(diǎn)的接地電容電流由式ls3Xud十算，其中C二C也2代3代4為配電網(wǎng)一相對地總電容值，為電網(wǎng)的相電壓，大小為6000 /石。從而可見，在配電網(wǎng)中，供電電纜長，電纜越粗，則電網(wǎng)的對地電容就越大，接地電流也越大。煤礦配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接 地系統(tǒng)單 相接地故障時，有如下的故障特征：流過所有非故障線路零序電流的方向相 同，故障線路零序電流方向與非故障線路相反，且故障線路電流突變的幅值大于所有非故障相的幅值，其值為所有非故障相的幅值之和。2、10kV供電系統(tǒng)單相接地電容電流的實(shí)用精確計算通常情況下，煤礦高壓電網(wǎng)中計算電纜和架空線路的電容電流

4、，再加上電氣設(shè)備的對地電容電流，作為電力系統(tǒng)總的單相接地電容電流。本文提岀了一種綜合考慮電纜參數(shù)、天氣系數(shù)及高壓電器增值系數(shù)的煤礦10kV高壓電網(wǎng)對地電容電流的精確理論計算方法。該計算方法克服了原有公式選擇電纜參數(shù)單一的缺點(diǎn)，根據(jù)不同電纜參數(shù)、天氣因素及 高壓電器增值系數(shù)選用不同計算參數(shù)，有效提高了計算結(jié)果的精度。2. 1電纜對地電容電流在煤礦10kV高壓電網(wǎng)中，發(fā)生單相接地故障時，電纜的電容電流計算 如下：led =K -u *1(1)式中；K =(95 +hiS)/(2200 +6S) ； L為電纜的長度(km) ; S為電纜芯線橫截面積(mni) : U為電纜線路的額定電壓(kV)；山為

5、電纜截面系數(shù)，見表 1,女口 hi50 =3. 3 o養(yǎng)1戦面系數(shù)1 The section modulus栽而1和積/mm -355,3?()4.S70斗953.71 203.31503,31 853.322架空線路對地電容電流根據(jù)經(jīng)驗架空線路對地電容電流遠(yuǎn)小于電纜線路，煤礦10kV高壓電網(wǎng)的架空線路均無架空地線，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，架空線路電容電流可由下式計算：I Ld=l. 1 X4. 2U X L X10 3式中L為線路長度(km) ； U為架空線路額定線電壓(kV)。2.3電氣設(shè)備對地電容電流由經(jīng)驗知10kV電氣設(shè)備的單相接地電容電流約為架空線及電纜對地電容電流總和的0. 18倍

6、，從而可精確計算在分列運(yùn)行狀態(tài)下，以各段10kV母線為電源的相對獨(dú)立的煤礦高壓電網(wǎng)單相接地電容電流。計算如下：5 二KlK2(2；i“+2 La)(3 )式中5為相對獨(dú)立的高壓電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時的電容電流； 為天氣系數(shù)。陰雨天時KF1.05,天氣晴朗干燥時心=1 ; K2為電力系 統(tǒng)中所接高壓電氣設(shè)備的增值系數(shù)，在10kV高壓電網(wǎng)中0 = 1. 18 ； z認(rèn)為該高壓電網(wǎng)中所有帶電運(yùn)行的架空線路單相接地電容電流之 和； i“為該高壓電網(wǎng)中所有帶電運(yùn)行的電纜路單相接地電容電流 之和。3、計算與結(jié)果驗證地面35KV變電所10KV母線I段 地面架空線路較短可以忽略井下電纜長度統(tǒng)計:入井電纜：15

7、0mm06km中央變電所：70mm0. 7km西下山變電所：50mm0. 9km70mm 電纜總長度二0 7kmicd=0. 7km* 1. 31=0. 917A50mm 電纜總長度二0 9kmi cd=0. 9km* 1. 19=1. 071A母線I段各類線路總長及單項接地電容電流交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜每公里電纜的容性電流經(jīng)驗數(shù)據(jù)額定 電壓電纜芯線截面/ mm210162535507095120150 11852403006kV0. 580. 650. 720. 790. 890. 961.031. 13 1 1.231. 3710kV1. 081. 191.311.491.611. 73

8、1 1.912. 092. 33150mnr電纜總長度二06kmicd0. 6km* 1 73=1 038A總 I cd=l. 038+0. 917+1. 071=3. 026A地面35KV變電所10KV母線II段地面架空線路較短可以忽略井下電纜長度統(tǒng)計入井電纜：150mr/06km中央變電所：70mr2/0. 7km西下山變電所：50mm0. 9km母線II段各類線路總長及單項接地電容電流交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜每公里電纜的容性電流經(jīng)驗數(shù)據(jù)額定 電壓電纜芯線截面/ mm2101625355070951201501852403006kV0. 580. 650. 720. 790. 890.961

9、.031. 131.231. 3710kV1.081. 191. 311.491.611.731.912. 092. 33150mmfe 纜總長度=0. 6km i二0 6km*l 73二 1 038A50mm 電纜總長度二0 9km5 =0. 9km* 1. 19=1. 071A總 i cd 二1 038+0. 917+1. 071=3. 026A當(dāng)合上母聯(lián)時母線I段，母線II單項接地電容電流3. 026A+3. 026A=6. 052A4、計算結(jié)果分析這里計算的兩段母線單相接地電容電流結(jié)果是配電網(wǎng)中理論上的最大值，實(shí)際生產(chǎn)中如果有些線路并未使用或變電所的某段母線處于備 用狀態(tài)，則系統(tǒng)的電容電流會有所減少，這種情況在實(shí)際測定時常遇 到。因此當(dāng)該段母