10 kV小电阻接地系统的参数特点及其短路计算

《10 kV小电阻接地系统的参数特点及其短路计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《10 kV小电阻接地系统的参数特点及其短路计算（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、10 kV 小电阻接地系统的参数特点及其短路计算李志平摘 要：介绍了 10 kV 小电阻接地系统的特点，采用对称分量法对单相接地故障进行了序网分析，在给定的初始参数条件下，提出了小 电阻接地系统参数的一些特点，并作了分析计算，得出单相接地故障时系统线电压仍维持平衡的结论。最后对有关接地设备的选择给出 了计算方法。关键词：中性点小电阻接地；对称分量法；短路计算中图分类号：TM862文献标识码：AParametric attributes of 10 kV power system grounded by small resistance and its short-circuit calcula

2、tionLI Zhi-ping(Guangdong Electric Power Design Institute，Guangzhou 510600，China)Abstract： The features of 10 kV distribution system grounded by small resistance are described in this paper.The sequential network an alysis of single-phase earth fault is conducted using the symmetrical component meth

3、od.Given initial parameters ，some parametric attribu tes of such system are presented along with analytical computation.It draws a conclusion that the line voltage of the system remains ba lanced in spite of single-phase ground faults.The computing method for selecting relevant grounding apparatus i

4、s proposed at last.Key words： neutral grounding by small resistance；symmetrical component method；short circuit calculation中性点经小电阻接地的配电系统在城市电网中已越来越广泛地被采用。部分城市电网主要以电缆作为送电线路，且使用紧凑型的全封闭式的开关设备及氧化锌避雷器，有些城市使用了不少耐压标准较低的电缆。这样的系统有几个特点：a）系统电容电流较大，通常超过50 A,单相接地故障后会产生较高的内部过电压；b）单相接地故障概率比架空出线少得多；c）设备不允许在单相接地后约3倍的

5、工频过 电压下再连续运行。这样要求当系统发生单相接地后应立即切除故障线路，采用小电阻接地有利于继电保护装置可靠迅速地检测并切除 故障回路，小电阻接地还可改善系统参数减少接地故障时的内部过电压值。小电阻接地系统的分析计算在有关手册及参考书中均未做深入的研究，本文尝试在这方面进行一些分析探讨。1 单相接地故障的对称分量法计算 对电力系统的不对称故障的计算，通常采用对称分量法，单相接地故障时简化计算过程如下：L1 相接地时，其各序的网络方程如下：由单相接地故障的边界条件可得：LIJ = A.2 = Al = /l.l Ul.lL + 3.1： - & -门据此可得到复合序网图，如图 1 所示。图 1

6、 单相接地故障的复合序网根据序网图可求得：Zj + Zq,通常 Z1=Z2，止 1.1;ll = 2Z -Zh 1 /|J 2Z -Zh所以对非故障相 L2 相可得下列序网络方程：心口 一 1卫|2 _f L2 t/ -M ；/j)Zu = t/n.可得 L2 相电压：同样方法可得L3相电压:2 10 kV 小电阻接地系统的参数分析2.1 系统接线及组成10 kV小电阻接地系统组成如图2。组成部分有：作为电源的降压变压器，曲折接地变压器，中性点接地电阻，10 kV母线，10 kV馈电线路等。主更51#图 2 10 kV 小电阻接地系统接线图2.2 曲折接地变压器的参数特点曲折接线方式如图 2

7、所示。当加入三相正、负序电流时，接地变压器的每一铁心柱上的磁势是该铁心柱上分属不同相的两绕组磁势的相量和。三个铁心柱上的磁势是一组三相平衡量，相位差 120，产生的磁通可在三个铁心柱上互相形成回路，磁路磁阻小，磁通量大，感应电势大，呈现很大的激磁阻抗。当对接地变压器加入三相零序电流时，每个铁心柱上的两个绕组产生的磁势由于大小相等，方向相反，合成磁势为零。铁心柱上没有主磁通，零序磁通只能经过铁心和周围的介质形成闭合回路，磁路磁阻大，因而磁通量小，感应电势小，呈现的零序等效阻抗也小。因此接地变压器具有正负序阻抗大而零序阻抗小的特点。2.3 单相接地故障时阻抗参数特点L1相接地时，各序网等效电路如图

8、3。图3各序网等效电路（L1相接地）正序电路中XK为主变压器短路电抗加上限流电抗器的阻抗值，RL1+jXL1是故障线路的正序阻抗。在正序电路中忽略了变压器及接地 变压器的激磁阻抗，系统对地电容及负载阻抗。零序电路中R0、X0为接地变的零序参数，3Rn为3倍中性点电阻值，X为系统的一相对地电容容抗值，R0、X0为故障线路的零序0 g0N（p00阻 抗参数。从等效电路可得各序的综合阻抗：Ak-A,)，其中ZN=Rg0+3RN+jXg0由于目前小电阻接地方式主要应用于以电缆出线为主的城市配电网，下面以一典型的城市配电网为例，分析单相接地故障时正序零 序综合阻抗之间关系特点。某一个城市 10 kV 配

9、电系统参数如下：主变压器：Sn=50 MVA, U1N/U2N=110 kV/11 kV, UK=16.0%,则其 10 kV 侧短路电抗 Xk=0.38 Q；接地变压器：S =420 kVA, U =10.5 kV, Z “=(3.4+ 8.8) Q；ggNg0故障线路： R1+jX1=(0.4+j0.32) Q,R0+jX0=(8+j1.26) Q。系统接地电容电流70 A,计算得X =260 Q。40|Z1|。这是小电阻接地系统的阻抗参数的一个重要特点。3 10 kV 电阻接地故障的分析计算因|z0 |40|Z | ,可利用此条件对接地故障计算进行简化，对短路电流有(假设L1相故障)：/

10、d = 7L1 = 3Ll/幅值IZi, + 2ZlI%为10 kV系统的相电势幅值，以平均电压计，分别为:类似地其中，下面简要讨论一下p/9的取值，根据上述IzJOlZjl的关系，设|Z0|=m|Zj|，则m40,得，可见p接近于1，9是接近于0的值。可得幅值的近似计算公式:以上述系统为例，对于不同的中性点电阻值，当线路末端短路故障时，计算结果如表 1。表 1 线路末端短路故障计算RN=10 QRn=20 QRn=2 ZN/Q33-4+j8-863-4+j8-8Xq/。26026026035.16+j4.4363.7-j6.99-j260 Z0/Q43.16+j5.6971.7-j5.738

11、-j258.7 Id/Q40825070.7 1/2421250U 0.98U 0.99U U U 1.67U0申Q Q L21.70U 1.74U U 1.72U 1.735U 1.74U p,90.96，-0.0440.986，-0.031.01，QQQ L3QQQ-0.005 (2Z+Z0)/Q44.0+j7.172.5-j4.388-j257.3 (Z0-Z)/Q42.76+j5.071.3-j6.47.6-j259.4下面讨论线电压的平衡性，进一步分析可得线电压的负序分量:据有关定义，可得线电压的不平衡度为据前面结论，有E lx,. I -21 Z. I=-据有关规定，当不衡度小于 5%时，认为线电压基本平衡。产生这种结果是单相接地的零序综合阻抗比正序阻抗大很多的缘故4 接地变压器及接地电阻容量计算母线上发生单相接地故障时，接地电流最大，接地设备经受最严重的情况，以这种情况来校验接地设备的容量。4.1 母线单相接地时有关电流的计算jhajm = ll 二仏 +:*为中性点电阻电流,