35kV、10kV系統(tǒng)消弧線圈、小電阻接地、接地變壓器的選擇及計算

35kV、10kV系統(tǒng)消弧線圈、小電阻接地、接地變壓器的

選擇及計算我國電力系統(tǒng)中，10kV、35kV電網(wǎng)中一般都采用中性點不接地的運行方式。電網(wǎng)中主變壓器配電電壓側(cè)一般為三角形接法，沒有可供接地的中性點。當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，線電壓三角形保持對稱，對用戶繼續(xù)工作影響不大，并且電容電流比較小（小于10A《一次設(shè)計手冊》P81頁）時，一些瞬時性接地故障能夠自行消失，這對提高供電可靠性，減少停電事故是非常有效的。由于該運行方式簡單、投資少，所以在我國電網(wǎng)初期階段一直采用這種運行方式，并起到了很好的作用。但是隨著電力事業(yè)日益的壯大和發(fā)展，這中簡單的方式已不在滿足現(xiàn)在的需求，現(xiàn)在城市電網(wǎng)中電纜電路的增多，電容電流越來越大（超過10A），此時接地電弧不能可靠熄滅，就會產(chǎn)生以下后果：1）單相接地電弧發(fā)生間歇性的熄滅與重燃，會產(chǎn)生弧光接地過電壓，其幅值可達(dá)4U（U為正常相電壓峰值）或者更高，持續(xù)時間長，會對電氣設(shè)備的絕緣造成極大的危害，在絕緣薄弱處形成擊穿；造成重大損失。2）持續(xù)電弧造成空氣的離解，撥壞了周圍空氣的絕緣，容易發(fā)生相間短路；3）產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓，容易燒壞電壓互感器并引起避雷器的損壞甚至可能使避雷器爆炸；這些后果將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)設(shè)備的絕緣，危及電網(wǎng)的安全運行。為了防止上述事故的發(fā)生，為系統(tǒng)提供足夠的零序電流和零序電壓，使接地保護可靠動作，需人為建立一個中性點，以便在中性點接入接地電阻。為了解決這樣的辦法。接地變壓器（簡稱接地變）就這樣的情況下產(chǎn)生了。接地變壓器就是人為制造了一個中性點接地電阻，它的接地電阻一般很小。另外接地變壓器有電磁特性，對正序負(fù)序電流呈高阻抗，繞組中只流過很小的勵磁電流。由于每個鐵心柱上兩段繞組繞向相反，同心柱上兩繞組流過相等的零序電流呈現(xiàn)低阻抗，零序電流在繞組上的壓降很小。也既當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，在繞組中將流過正序、負(fù)序和零序電流。該繞組對正序和負(fù)序電流呈現(xiàn)高阻抗，而對零序電流來說，由于在同一相的兩繞組反極性串聯(lián)，其感應(yīng)電動勢大小相等，方向相反，正好相互抵消，因此呈低阻抗。接地變壓器的工作狀態(tài)，由于很多接地變壓器只提供中性點接地小電阻，而不需帶負(fù)載。所以很多接地變壓器就是屬于無二次的。接地變壓器在電網(wǎng)正常運行時，接地變壓器相當(dāng)于空載狀態(tài)。但是，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，只在短時間內(nèi)通過故障電流，中性點經(jīng)小電阻接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，高靈敏度的零序保護判斷并短時切除故障線路，接地變壓器只在接地故障至故障線路零序保護動作切除故障線路這段時間內(nèi)起作用，其中性點接地電阻和接地變才會通過IR=（U為系統(tǒng)相電壓，R1為中性點接地電阻，R2為接地故障回路附加電阻）的零序電路。根據(jù)上述分析，接地變壓器的運行特點是；長時空載，短時過載?？傊?，接地變壓器是人為的制造一個中性點，用來連接接地電阻。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，對正序負(fù)序電流呈高阻抗，對零序電流呈低阻抗性使接地保護可靠動作。一、電容電流的計算此計算作為是否安裝消弧線圈/小接地電阻的判據(jù)，小于10A不需要，大于10A需要1.1架空線路的電容電流可按下式估算：根據(jù)單相對地電容，計算電容電流Ic=V3XUPXoXCX1Q3式中：UP—電網(wǎng)線電壓（kV）C—單相對地電容（F）一般架空線單位電容為5-6pF/m。根據(jù)經(jīng)驗公式，計算電容電流Ic=（~）XUeXLX103《一次設(shè)計手冊》P261式中：L-線路長度（公里）Ue-額定電壓（kV）Ic-架空線路的電容電流（A）系數(shù)，無架空地線的線路系數(shù)，有架空地線的線路同桿雙回線路的電容電流為單回線路的~倍注：（對應(yīng)10kV線路，對應(yīng)35kV線路，Ic-單回線路電容電流）1.2電纜（具有金屬保護層的三芯電纜）線路的電容電流可按下式估算：1.2.1根據(jù)單相對地電容，計算電容電流Ic=V3XUPXoXCX103式中：UP—電網(wǎng)線電壓（kV）C—單相對地電容（F）一般電纜單位電容為200-400pF/m左右（可查電纜廠家樣本）。

根據(jù)經(jīng)驗公式，計算電容電流Ic=XUeXL不太準(zhǔn)式中：L-線路長度（公里）Ue-額定電壓（kV）Ic-架空線路的電容電流（A）1.310kV電纜線路單相接地電容電流可按下式計算:Ic=95*或Ue2200+0.23s式中：S-電纜截面（mH）《一次設(shè)計手冊》P262《一次設(shè)計手冊》81Ue-額定電壓（kV）Ic-《一次設(shè)計手冊》P262《一次設(shè)計手冊》81110~220kV電纜線路的電容電流（A/km）可按下表計算:1.3.110?35kV電纜線路的電容電流110~220kV電纜線路的電容電流（A/km）可按下表計算:表額定電壓電纜截WS（mH）Ue(kV)24030040050063080010001200140016001104562205備注：110kV、220kV電纜為單芯交聯(lián)聚乙烯絕緣皺紋鋁護套電纜。1.4電容電流計算完畢后，還需要根據(jù)不同電壓等級的系統(tǒng)，附加如下表的變電站接地電容電流系數(shù)：表《一次設(shè)計手冊》P262額定電壓（kV）610153563110

系數(shù)二、消弧線圈及配合的接地變壓器的選擇消弧線圈作用：單相接地故障時，中性點的位移電壓產(chǎn)生感性電流流過接地點，補償電容電流，將接地點的綜合電流限制在10A以下，達(dá)到自動息弧、繼續(xù)供電的要求。安裝在Y/N接線的雙繞組變壓器或者Y/Y/A接線三繞組變壓器中性點上的消弧線圈的容量，不應(yīng)超過變壓器三相總?cè)萘康?0%，且不得大于三繞組變壓器任何一繞組的容量。安裝在Y/Y接線的變壓器上的消弧線圈的容量不應(yīng)超過變壓器三相總?cè)萘康?0%。如變壓器無中性點或者中性點未引出，應(yīng)裝設(shè)專用接地變壓器。其容量應(yīng)與消弧線圈的容量相配合，并采用相同的定額時間，而不是連續(xù)時間。接地變壓器的特性要求是：零序阻抗低，空載阻抗高，損失小。一般采用曲折形接法（Z形）的變壓器。消弧線圈一般采用油浸式。裝設(shè)在屋內(nèi)小于80%濕度的場合可以用干式。消弧線圈選擇計算根據(jù)架空線或電纜參數(shù)計算公式計算電容電流Ic消弧線圈補償容量計算：Q=KIcUe3Q=KIcUe3《一次設(shè)計手冊》P261式中：Q-補償容量（kVA）K-系數(shù)，過補償選擇Ue-額定線電壓Ic-電網(wǎng)電容電流消弧線圈應(yīng)避免在諧振點運行。一般需將分接頭調(diào)諧到接近諧振點的位置，以提高補償成功率。脫諧度V=不大于10%，Il為消弧線圈中的電感電流。為便于運行調(diào)諧，選Ic用的容量宜接近于計算值。消弧線圈的分接頭一般不小于5個。接地變壓器的容量（此式中接地變同時作為所用變，二次側(cè)接所用電）計算：Sj=p（Q+SxSin①）2+（SxCos①）2式中：Q-消弧線圈容量（kVA）S-二次側(cè)接所用電的容量（kVA）①-功率因數(shù)角（°）Sj-接地變?nèi)萘浚╧VA），需除以接地變10s的允許過載系數(shù)為額定容量的倍，所以計算出來的接地變?nèi)萘砍跃褪墙拥刈兊娜萘?。實例例如?10kV變電所，二臺主變，10kV單母線分段，共24回電纜出線，兩套裝置補償，一回電纜平均長度按2kM計算，所變?nèi)萘?00kVA，COS^=.根據(jù)式（4-1）或式（4-2）有：Ic=XUPXL=XX2X12=（A）變電所增加電容電流為16%故Ic=X=（A）根據(jù)式上式：Q=KXIcXUP/"3=XX"3=239（kVA）根據(jù)消弧線圈容量系列性及最大電容電流Ic，確定相應(yīng)的Q=300KVA，補償電流調(diào)節(jié)范圍為25—50A根據(jù)上式：因此整套裝置，可調(diào)電抗器選用了型號為XHDCZ-300/10/25-50AC九檔），容量為300kVA，系統(tǒng)電壓10kV，額定電壓，補償電流調(diào)節(jié)范圍為25-50A.接地變壓器選用了型號為DKSC-400/100/，±5%、容量為400kVA，二次容量為100kVA，系