潤揚大橋總變10KV側低電阻接地簡介

論文類別:工學論文 > 電力論文
論文作者: 趙衛平
上傳時間:2006/3/3 13:45:00

摘要:本文闡述長距離電纜輸送10KV電力的供配電系統,在運行過程中由於10KV電力電纜接地電容電流過大而引起接地故障的解決方法。確保潤揚大桥供配電系統運行安全可靠。

關鍵詞:接地電容 中性點直接接地 中性點經低電阻接地 繼電保護

一、概述
  潤揚長江公路大橋及南北接線全長約35公裏,由主橋段(含世業洲橋區和鎮江橋區)、北接线段(含揚州橋區)和南接線段組成,其中主橋段用電負荷約為6850KVA,南接線段用電負荷约為800KVA。以上均由鎮江南岸橋區35/10KV總變電站供電,其10KV側為中性點不接地系統。
  我國電力系統常用的系统接地方式有四種:中性點直接接地、中性點經消弧線圈接地、中性點经電阻器接地和中性点不接地系統。
  對10KV交聯聚乙烯絕緣铜芯電纜線路,由於其自熄電弧電流較小,僅為10A。當接地電容電流 Id<10A時,接地故障產生的穩定電弧一般能自行熄滅,線路仍能繼續運行一段時間,在此期間,如能消除故障,則系統可以不停電而繼续運行。一旦產生單相接地短路,當电容電流超過10A時,則產生弧光接地過電壓,往往會造成多處絕緣擊穿現象,危險性很大,必須立即切斷電源,防止事故擴大。
  潤扬大橋南北接線供電方式均采用YJV電力電纜穿管埋地敷設,南接線雙回路YJV-10KV-3*70電纜總长5公裏, 3*70交聯聚乙烯絕緣銅芯電纜的接地電容電流為1.3A/Km,世業洲YJV-10KV-3*240電纜總長9公里, 3*70交聯聚乙烯絕緣銅芯電纜的接地電容電流為2.1A/Km。这樣,當單相接地故障時,其接地電容電流為Id=76.2A,電容電流超過了規範要求。
  由上分析可見,中性點不接地系統只适用於線路不太長,也就是電容电流不太大的架空線路,並不適用於线路很長的電纜線路。
二、接地方式比較
  在中性點接地系統中,常用的有中性點直接接地、中性點经消弧線圈接地、中性點經低电阻接地。各種接地方式各有其特點。
中性點直接接地方式:
  ⑴適用於110KV以上高壓和0.4KV低壓系统。
  ⑵單相接地故障時,非故障相电壓升高最小。
  ⑶對通信電子設備干擾最大。
  ⑷單相接地電流最大。
中性點經消弧線圈接地方式:
  ⑴電網的运行可靠性較高。
  ⑵對瞬間故障单相接地能自行熄弧,不易發展為三相短路。
  ⑶可减小故障電流。。
  ⑷當系統電容電流超過30A時,消弧線圈容量增大,增加投資。
  ⑸處理故障過程中對線路逐條進行拉閘可能產生較高的過電壓。
  ⑹人工檢測與排除故障所需的时間較長,容易擴大事故。
  ⑺繼電保護運算較復雜。
中性點經低電阻接地方式:
  ⑴能將单相接地時的異常過電壓抑制在運行相電壓的2.8倍以下,電網可采用絕緣水平較低的电氣設備。
  ⑵能快速切除單相接地故障。
  ⑶對通信電子設備幹擾大。
  ⑷改善了電氣設備運行條件,提高了設備運行的可靠性。
  ⑸继電保護簡單
  人們對接地方式的選擇是根據技術、經济、安全等因素綜合考慮,中性點接地系統是一個涉及到供电可靠性、過電壓與絕缘配合、繼電保護和自動裝置的正確動作、通訊幹扰、系統穩定等多方面的綜合性技術问題。
  中性点接地方式的選擇一般遵循以下原則:
經濟因素
  經济因素是選擇中性點接地方式的重要因素,隨著電壓等級的提高,输變電設備的絕緣費用在總投資中的比重愈來愈大,如果中性點采用有效接地方式,絕緣水平可以降低,減少設備造價,經濟效益十分顯著。
安全供電質量因素
  單相接地故障對安全和供電質量的影響取決於故障電流、故障電壓、中性點位移電壓這三個數據及故障的持續时間。

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三、潤揚大橋接地方式

  潤扬大橋現有35KV/10KV變電站的10KV侧為△型接法,屬中性點不接地系统,不適用於長距離電力電纜線路,故需改成中性點接地系統。根據本項目特點,有以下4種接地方式可供選擇:

  ⑴接地變壓器+消弧線圈接地方式。

  ⑵接地變壓器+低電阻接地方式。

  ⑶將35/10KV变壓器由Y/△型接法改成Y/Y型接法,制造一個中性點,以便於接地。

  ⑷將35/10KV變壓器由Y/△型接法改成35/10/6的Y/Y/Y型接法。既解決了供電系統的接地問題,又解决了南北接線10KV供電、主橋6KV供電不同電壓等級同時的問題。

  • 接地變壓器+消弧線圈接地方式:

  消弧線圈接地方式常用於供電公司的電力系統,可有效降低單相接地電流,促使電弧自動熄滅,使單相接地故障不易發展為三相短路,且線路不立即跳閘,按規程規定,電網可帶故障運行二小時,有利於提高供電可靠性。但消弧線圈以往都是手動調節,存在調節困難,不易排除故障等缺點,现在雖有了自動調節裝置,但仍存在價格偏高,需另配備檢測裝置等缺點。

  另外潤揚大橋南北接線均為10KV二回路供電,已充分保證了供電的可靠性,如有其中一路故障,可立即切换到另一路。

  • 接地變壓器+低電阻接地方式。

  方案2、3、4均為低電阻接地方式,該方式可降低單相接地

  非故障相的過電壓,接地保護方式較簡单,電纜可選擇較低绝緣水平的,節省投资。低電阻接地方式能快速切除故障,縮短過電压的持續時間,避免事故扩大,卻增加了單相接地跳闸率,影響了供電可靠性。但潤揚大橋南北接線本身就是雙回路供電,故障跳闸對其供電可靠性沒有影響。

  方案2对原系統沒有作任何修改,僅在35/10KV變电站的10KV側增加了接地變壓器和低電阻共二套。通過接地變壓器將原來的10KV側無中性點的△型接法改成帶中性點的Y型接法。再通過Y型接法的中性點帶低電阻接地。

  • 將35/10KV變壓器由Y/△型接法改成Y/Y型接法,

  方案3對原系統沒有基本没作修改,將原來的Y/△型  接法的35/10KV油浸式變壓器更換成Y/Y型接法。然後通過加裝低電阻接地。

4、35/10KV变壓器由Y/△型接法改成35/10/6的Y/Y/Y型接法。

  方案4,將原來的35/10KV的Y/△型接法的油浸式變壓器更换成35/10/6KV的Y/Y/Y型接法。然後在10KV側和6KV側通過加裝低電阻接地。原鎮江橋區變電站的10KV櫃和10/6KV变壓器可取消。

  投資估算:

  方案1、接地變壓器 10萬

    消弧線圈接地裝置(全自動補償) 50萬

    共二套 60*2=120萬

  方案2、接地變壓器 10萬

    接地電阻器 10萬

    共二套 20*2=40萬

  方案3、35/10KV△/Y变壓器 25萬

    接地電阻器 10萬

    共二套 35*2=70萬

  方案4、35/10/6KV△/Y/Y變壓器 32萬

    接地電阻器 10萬

  6KV開關櫃2個 12萬

    共二套 54*2=108萬

  綜合比較分析,從系統運行的可靠性、繼電保護簡單、接地故障容易切除及經濟因素等方面考慮,同時考慮到潤揚大橋的采用雙回路供電的實际情況,采用接地變壓器+低電阻的接地方式比較適合潤揚大橋的供配電系統,因此在本次工程中我們采用了在35KV總變電站的10KV母線側加裝接地變壓器和低電阻的形式。

免費論文下載中心 http://www.hi138.com 四、系統接地设計
  在本次工程中,我們采用在10KV主母線側加設接地變壓器和低電阻器。
  接地變壓器選用曲折接線接地變壓器,對三相平衡負荷(即電網正常運行时)呈高阻抗狀態,对不平衡負荷(即電网單相接地故障時)呈低阻抗狀態。當系统發生單相接地故障時,接地變壓器的中性點電位由零電位上升到U0=UL/√3(UL為系統線電压)。接地變壓器的中性點與大地相連的阻抗會產生一個接地電流Ijd=U0/Z0(U0為零序電壓,Z0為零序阻抗)。
接地變壓器容量計算:
  接地變壓器短時容量Sd.r=0.576*UL*Ijd
  Ijd = U0/Z0 =10/(1.732*15)=385A
  Sd.r=0.576*10*385=2217KVA
  接地變壓器的額定容量為Se.r=Sd.r/K=2217/10.5=211KVA,可選取315~400KVA。
  接地變压器容量400KVA,額定电壓10.5KV,短时允許電流400A,工频耐壓35KV(1min)。
電阻櫃中的電阻元件應采用電阻專用、特殊配方的不銹鋼合金制造,其特點是:
耐受高溫:熔点為1375-1500℃,最高使用溫度1000℃。
抗拉強度高:抗拉強度700Mpa,在900-1000℃高溫下,機械强度基本保持不變;
電阻率高:電阻率為108μΩm,有利於減小電阻元件尺寸;
阻值穩定:電阻溫度系數2.17×10Ω/℃,在350℃高溫時,阻值僅增加6.6%(鑄鐵電阻元件阻值增加24%),有利於保證保護的靈敏度。
高韌性:在溫度劇烈變化的運行条件下,仍保持良好的韧性,不易斷裂。
電阻櫃系統额定電壓10.5KV,電阻櫃額定電壓6.0KV,短時允許电流400A,短時允許通流時間10s。
  接地變壓器前端設置隔離開關,電阻器与接地網之間設置零序互感器,用於測量和監視單相接地零序電流。10KV側的所有饋出回路的零序互感器需作替換,改為能通过較大電流的零序互感器,用于測量本線路零序電流和保護動作於跳閘,當發生單相接地故障后,故障相所在饋出回路斷路器立即跳閘,以保證其他回路運行的安全。
  經實地調查,潤揚大橋35/10KV總變電站室內己無法安裝接地装置,因此,我們建議采用组合式接地裝置,安装在室外。 免费論文下載中心 http://www.hi138.com
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