变电所设计中接地变、消弧线圈及自动补偿装置的原理和选择
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:1552
随着城市建设发展的需要和供电负荷的增加，许多地方正在城区建设110/10kv终端变电所，一次侧采用电压110kv进线，随着城网改造中杆线下地，城区10kv出线绝大多数为架空电缆出线，10kv配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，根据国家原电力工业部《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，3—66kv系统的单相接地故障电容电流超过10a时，应采用消弧线圈接地方式。一般的110/10kv变电所，其变压器低压侧为△接线，系统低压侧无中性点引出，因此，在变电所设计中要考虑10kv接地变、消弧线圈和自动补偿装置的设置。
２ 10kv中性点不接地系统的特点
选择电网中性点接地方式是一个要考虑许多因素的问题，它与电压等级、单相接地短路电流数值、过电压水平、保护配置等有关。并直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的安全运行以及对通信线路的干扰。10kv中性点不接地系统(小电流接地系统)具有如下特点：当一相发生金属性接地故障时，接地相对地电位为零，其它两相对地电位比接地前升高√3倍，一般情况下，当发生单相金属性接地故障时，流过故障点的短路电流仅为全部线路接地电容电流之和其值并不大，发出接地信号，值班人员一般在2小时内选择和排除接地故障，保证连续不间断供电。
3 系统对地电容电流超标的危害
实践表明中性点不接地系统(小电流接地系统)也存在许多问题，随着电缆出线增多，10kv配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，当系统电容电流大于10a后，将带来一系列危害，具体表现如下：
3.1当发生间歇弧光接地时，可能引起高达3.5倍相电压(见参考文献1)的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使小电流供电系统的可靠性这一优点大受影响。
3.2 配电网的铁磁谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧毁事故和熔断器的频繁熔断，严重威胁着配电网的安全可靠性。
3.3 当有人误触带电部位时，由于受到大电流的烧灼，加重了对触电人员的伤害，甚至伤亡。
3.4 当配电网发生单相接地时，电弧不能自灭，很可能破坏周围的绝缘，发展成相间短路，造成停电或损坏设备的事故；因小动物造成单相接地而引起相间故障致使停电的事故也时有发生。
3.5 配电网对地电容电流增大后，对架空线路来说，树线矛盾比较突出，尤其是雷雨季节，因单相接地引起的短路跳闸事故占很大比例。
4 单相接地电容电流的计算
4.1 空载电缆电容电流的计算方法有以下两种：
（1）根据单相对地电容，计算电容电流(见参考文献2)。
ic=√3×up×ω×c×103 (4-1)
式中: up━电网线电压(kv)
c ━单相对地电容(f)
一般电缆单位电容为200-400 pf/m左右（可查电缆厂家）。
（2） 根据经验公式，计算电容电流(见参考文献3) 。
ic=0.1×up ×l (4-2)
式中: up━电网线电压(kv)
l ━电缆长度(km)
4.2 架空线电容电流的计算有以下两种：
（1） 根据单相对地电容,计算电容电流(见参考文献2)。
ic=√3×up×ω×c×103 (4-3)
式中: up━电网线电压(kv)
c ━单相对地电容(f)
一般架空线单位电容为5-6 pf/m。
（2） 根据经验公式,计算电容电流(见参考文献3)。
ic= (2.7~3.3)×up×l×10-3 (4-4)
式中: up━电网线电压(kv)
l ━架空线长度(km)
2.7━系数，适用于无架空地线的线路
3.3━系数，适用于有架空地线的线路
同杆双回架空线电容电流(见参考文献3) ：ic2=（1.3~1.6）ic （1.3-对应10kv线路,1.6-对应35kv线路, ic-单回线路电容电流）
4.3 变电所增加电容电流的计算(见参考文献3)
额定电压（kv） | 6 | 10 | 35 | ||||||||
增大率（%） | 18 | 16 |
１ 问题提出 随着城市建设发展的需要和供电负荷的增加，许多地方正在城区建设110/10kv终端变电所，一次侧采用电压110kv进线，随着城网改造中杆线下地，城区10kv出线绝大多数为架空电缆出线，10kv配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，根据国家原电力工业部《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，3—66kv系统的单相接地故障电容电流超过10a时，应采用消弧线圈接地方式。一般的110/10kv变电所，其变压器低压侧为△接线，系统低压侧无中性点引出，因此，在变电所设计中要考虑10kv接地变、消弧线圈和自动补偿装置的设置。 ２ 10kv中性点不接地系统的特点 选择电网中性点接地方式是一个要考虑许多因素的问题，它与电压等级、单相接地短路电流数值、过电压水平、保护配置等有关。并直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的安全运行以及对通信线路的干扰。10kv中性点不接地系统(小电流接地系统)具有如下特点：当一相发生金属性接地故障时，接地相对地电位为零，其它两相对地电位比接地前升高√3倍，一般情况下，当发生单相金属性接地故障时，流过故障点的短路电流仅为全部线路接地电容电流之和其值并不大，发出接地信号，值班人员一般在2小时内选择和排除接地故障，保证连续不间断供电。 3 系统对地电容电流超标的危害 实践表明中性点不接地系统(小电流接地系统)也存在许多问题，随着电缆出线增多，10kv配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，当系统电容电流大于10a后，将带来一系列危害，具体表现如下： 3.1当发生间歇弧光接地时，可能引起高达3.5倍相电压(见参考文献1)的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使小电流供电系统的可靠性这一优点大受影响。 3.2 配电网的铁磁谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧毁事故和熔断器的频繁熔断，严重威胁着配电网的安全可靠性。 3.3 当有人误触带电部位时，由于受到大电流的烧灼，加重了对触电人员的伤害，甚至伤亡。 3.4 当配电网发生单相接地时，电弧不能自灭，很可能破坏周围的绝缘，发展成相间短路，造成停电或损坏设备的事故；因小动物造成单相接地而引起相间故障致使停电的事故也时有发生。 3.5 配电网对地电容电流增大后，对架空线路来说，树线矛盾比较突出，尤其是雷雨季节，因单相接地引起的短路跳闸事故占很大比例。 4 单相接地电容电流的计算 4.1 空载电缆电容电流的计算方法有以下两种： （1）根据单相对地电容，计算电容电流(见参考文献2)。 ic=√3×up×ω×c×103 (4-1) 式中: up━电网线电压(kv) c ━单相对地电容(f) 一般电缆单位电容为200-400 pf/m左右（可查电缆厂家）。 （2） 根据经验公式，计算电容电流(见参考文献3) 。 ic=0.1×up ×l (4-2) 式中: up━电网线电压(kv) l ━电缆长度(km) 4.2 架空线电容电流的计算有以下两种： （1） 根据单相对地电容,计算电容电流(见参考文献2)。 ic=√3×up×ω×c×103 (4-3) 式中: up━电网线电压(kv) c ━单相对地电容(f) 一般架空线单位电容为5-6 pf/m。 （2） 根据经验公式,计算电容电流(见参考文献3)。 ic= (2.7~3.3)×up×l×10-3 (4-4) 式中: up━电网线电压(kv) l ━架空线长度(km) 2.7━系数，适用于无架空地线的线路 3.3━系数，适用于有架空地线的线路 同杆双回架空线电容电流(见参考文献3) ：ic2=（1.3~1.6）ic （1.3-对应10kv线路,1.6-对应35kv线路, ic-单回线路电容电流） 4.3 变电所增加电容电流的计算(见参考文献3)
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