Page 114 - 电力与能源2021年第八期

4 8 0 张 焱, 等: 一种双环网接线 10kV 配电网中性点经小电阻接地的阻值选择

性 [ 3-4 ] 。因此, 中性点经小电阻接地的方式在以电 10kV 回路数相比于正常运行方式翻倍。
缆为主的城市配电网中应用越来越多。双环网接
线的 10kV 配电网在提高供电可靠性的同时, 需 2 中性点小电阻阻值的工程计算
要敷设众多的冗余电缆, 造成电容电流大大超出 2.1 双环网接线的电容电流计算
以往, 给 10kV 中性点经小电阻接地的阻值选择 双环网接线的 10kV 配电 网, 上 级 110kV
带来了新的课题。 变电站的每台主变在各种工况下可能带的最大电
缆数和电容电流如表 1 所示。
1 10kV 配电网的双环网接线型式
表 1 双环网网络电容电流计算
10kV 配电网的双环网接线型式如图1所示。 所带最多回路
回路名称 双环网一环 互为备用的
正常运行
电源故障 主变故障
环数 / 个 12 ( 半环) 12 24 ( 半环)
环内开关站数 / 个 3 6 3
每开关站出线 / 回 6 6 6
开关站总出
线数 / 条 216 432 432
线路总电容
286 572 572
电流 / A
系统总电容
331.8 663.5 663.5
图 1 双环网接线型式 电流 / A
在这些接线型式中, 110kV A , B 变电站均 其中, 每环网电缆的长度平均按 3.5km 考
2
为2 台主变, 每台主变10kV 侧有2 个分支, 每个 虑, 电缆截面按 400mm 计, 每千米电容电流: I C
=1.732U e ωC≈2.1A 。
分支所带母线上有 6 回 出 线, 即 1 台 主 变 的 10
kV 出线回路按12 回考虑。图1 所示为1 组双环 每个环内开关站的分支线电缆长度每回线平
2
网接线的网架结构, 环内有 6 座开关站互联, 该双 均按 0.8km 考虑, 电缆截面按 150mm 计, 每千
环网两端的开关站 2 条电源接线均来自于上级变 米电容电流: I C=1.732 U e ωC≈1.4A 。
电站的不同母线; A , B 变电站的主变之间有 6 组 由此可得, 事故工况下线路的电容电流I C≈
图 1 所示型式的双环网。 24I C 半环 +432 I C 分 =572 A ( 考 虑 全 为 三 芯 电
开关站间互联线路采用 400mm 电缆, 开关 缆), 变电站增加的接地电容电流值考虑按线路的
2
2
站与配电室间互联线路采用150mm 电缆。每2 16% 计 算, 则 系 统 总 电 容 电 流 I C 总 ≈1.16I C =
座开关站间线路距离按 0.583km 考虑( 一个环 663.5A 。
距离按 3.5km 考虑), 开关站共有 12 回出线为 2.2 考虑降低配电网过电压水平的因素

配电室供电, 每回线路按 0.8km 考虑。 中性点接地电阻的重要作用之一是限制弧光
本文计算和仿真时主要考虑双环网接线型式 过电压。限制弧光接地过电压的原理是电阻的耗
的以下 3 种运行方式。 能作用。当发生单相接地故障时, 故障电弧从熄
( 1 )正常运行方式: 每组双环网开环运行, 最 灭到重燃的时间一般为半个周期。在这半个周期
中间 2 座开关站之间的联络开关断开, 每座开关 内, 非故障相对地电容的电荷将通过中性点接地
站内部的分段开关也断开。 电阻向大地释放, 电容电荷泄放速度与接地电阻
值有关, 随 着 电 阻 值 的 减 小, 弧 光 过 电 压 相 应
( 2 )双环网一环电源故障: 如 A 变电站的 10
kV 母线发生故障, 此时双环网最中间两座开关 降低 [ 5 ] 。
站之间的联络开关闭合, 对侧 B 变电站主变所带 从工程经验上看, 单相接地故障情况下流过
10kV 回路数相比于正常运行方式翻倍。 中性点电阻的额定电流( I R )、 系统电容电流( I C )
与弧光过电压的倍数之间有如下关系 [ 6 ] 。
( 3 )互为备用的主变故障: 如 A 变电站的 1
号主变发生故障, 此时 1 号主变所带负荷由变电 当I R≈I C 时, 过电压水平大约降到 2.5 ( 标
站内的分段开关转供至 2 号主变, 2 号主变所带 幺值) 以下;