35kV系统接地电容电流的计算

三峡施工供电35KV配电网络中性点接地 刘乐文 刘茂祥 摘要 电网中性点接地是关系到电网平安牢靠运行的关键问题之一。该文通过介绍中性点接地的基本概念、设计思想和理论联系实际的方法绽开分析与探讨。阐明白三峡35kV配电网络中性点实行消弧线圈接地方式的缘由及解决其接线的详细措施。通过理论分析，明确了消弧线圈的作用，并深化地探讨了消弧线圈的调整范围及方法。清晰地表达了三峡35kV配电网络中性点消弧线圈的整定值为16.2A的合理性。文中还明确了35kV配电网络进一步完善措施与该网络形成的接地设施之间的内在联系，从而提出了满意左岸电厂备用电源对35kV配电网络完善要求的详细措施。 关键词 35kV配电 消弧线图 整定值 三峡主体工期已进入二期工程，相应的施工供电系统已基本形成，建设任务接近尾声。但随着整个工期建设进展的加快，工程施工用电负荷在渐近高峰，这样给供电的平安、牢靠性提出了更高的要求，为此，必需分析和探讨关系到整个施工供电系统平安、牢靠的关键问题之一即35kV配电网络中性点接地方式问题。另外，弄清这个问题，便于进一步完善该网络时，尽可能考虑实行技术合理、经济节约的相应措施。 1 规划设计的中性点接地方式 1.1 中性点接地方式基本概念 电力系统中电网中性点接地方式分干脆接地和不接地或称绝缘的两种方式。电网中性点干脆接地，中性点就不行能积累电荷而发生电弧接地过电压，其各种形式的操作过电压均比中性点绝缘电网要低，但接地为短路故障，特殊是瞬间接地短路，必需通过爱护动作切除，再依靠重合闸复原正常供电。现今110kV及以上电网大都采纳中性点干脆接地方式。但若较低电压等级的电网采纳中性点接地的运行方式，则其接地事故频繁，甚至引起很多更严峻的事故，操作次数多，且会因此增加很多设备，即可能引起供电牢靠性降低，又不经济，故在我国3～35kV甚至60kV电网中性点采纳非干脆接地运行方式。但当中性点非干脆接地电网的电容电流超过电力设备过电压爱护设计技术规程以下简称规程规定值3～10kV电网为30A；20kV及以上电网为10A时，电弧不易熄灭，中性点应经消弧线圈接地称这种电网为补偿电网。 1.2 经消弧线圈接地方式的确定 电网中性点是否设置消弧线圈取决于电网电容电流，故先计算三峡35kV网络电容电流。依据长江委三峡水利枢纽施工供电35～220kV网络规划报告中有关内容统计35kV配电网络中架空线路长约80km，电缆线路长约6km，其电容电流计算如下 1架空线路电容电流 Ic1＝3.3VeL10-3 式中 Ve线路额定电压kV IcI架空线路电容电流A L线路长度km Ic13.3358010-3＝9.24A 2电缆线路电容电流 IC20.1VeL 式中Ve、L同前， Ic20.1356＝21A 3变电所附加接地电容电流 Ic3Icl十Ic213 式中Ic1、Ic2同前，IC3变电所附加接地电容电流A，设计手册给出的为线路接地电容电流总和的13。 IC39.24十210.13＝3.93A 435kV配电网络最大接地电容电流 IcIc1十Ic2十Ic39.24十21十3.93＝34.17A 计算结果Ic＞10A，按规程规定必需装设消弧线圈， 5消弧线圈容量 W＝1.35ICVe/31/2＝1.3534.1735/31/2＝932.15kVA 故选用XDJ-550kVA/35kV型消弧线圈两台。消弧线圈的投入运行台数、整定值视35kV配电网络发展状况而定。 1.3 中性点经消弧线圈接地的接线问题 三峡陈家冲220kV变电所以下简称陈变是三峡施工供电系统的总降压变电所，其主变压器有三个电压等级220/110/35kV，即高、中、低压三个绕组。因陈变接入的220kV和110kV电网中变电所主变接线组别均为Yo型，故陈变主变压器220kV和110kV两个绕组相应选定为Yo/Yo，接线，如第三绕组低压绕组仍选择Yo型接线组别，三次谐波电流只能通过主变铁芯、空气和外壳等构成回路，产生一个较小的三次谐波磁通，它会使铁轭夹件和油箱等铁磁物体产生附加的铁损耗，降低变压器效率并引起局部过热。因此，低压绕组35kV不能选择Y接线。选择Δ接线时，很小的三次谐波磁通就要在Δ绕组内产生一个三次谐波电流，它所产生的三次谐波磁通就要抵消原来铁芯中的三次谐波磁通，从而使铁芯中的合成磁通基本呈正弦波，附加损耗问题也随之消逝。这是较大和大容量大于1800kVA必需考虑的问题，陈变主变容量为63000kVA必需考虑这一问题，因而陈变主变第三绕组采纳Δ接线。 主变第三绕组即低压35kV绕组采纳接线组别后，又带来了35kV侧无中性点的问题，以致经消弧线圈接地的中性点接线无法引接。为此，陈变设计时，在35kVI、Ⅱ段母线上分别设置了一台S9-1250kVA/35kV、Yo/Δ接线组别的专用接地变压器，中性点接地的接线见图1。 图1 经消弧线圈接地的接线方式 2 消弧线圈作用原理及其调整 2.1 消弧线圈的作用原理 为了阐明消弧线圈的作用及其调整方法，首先计算单相接地时流过故障点的电容电流见图2。K断开可看出，流过故障点的电流是电容C1和C2分别在uAC、uBC作用下的电容电流。设C1＝C2＝C3＝C0电源角频率为w，则可写出 IC3wC0uxg 1 图2 消弧线圈接地电网的单相接线 即故障点流过的电容电流恰好是在相电压uxg作用下流过三相电容电流之和。如K合上，接入消弧线圈Lp，还将有流过Lp的电感电流。为确定故障点电感电流和电容电流相互抵消后的残流I0，可画等值电路如图3。 把电感电流补偿电容电流的百分数称为消弧线圈的补偿度或调谐度。 图3 计算残流等值电路 K＝IL/Ic＝uxg/wLp/3wC0uxgl/w2Lp3C0w02/w2 2 式中w01/3COLp1/2电路中的自振角频率 用ul一k＝IcIL/Ic＝l-w02/w2表示脱谐度 当K〈1，U〉0，则IL〈Ic，残流I0为容性电流，为欠补偿。 当K〉1，u〈0，则IL〉Ic，残流I0为感性电流，为过补偿。 K＝1，u＝0，则ILIC，残流I0为电阻性电流，为全补偿。 全补偿时，电路处于并联谐振状态，依据附图3可得 I0[Ia2Icu2]1/2 3 式中Ia＝gpuxg，Ic3C0uxg，由此可见，只要脱谐度不大，残流就大大降低，单相接地电弧就简单熄灭。 2.2 消弧线圈脱谐度合理整定范围 由图2作等值电路可进一步推出过程从略经消弧线圈接地系统的中性点位移电压u0的大小为 u0Kc/u2d2