110kV开关站接地引下线的热稳定校核分析

[摘 要]随着电网规模的不断扩大，开关站得到了广泛的应用。为了保证开关站接地引下线在发生短路故障时能够满足应用需求，有必要对其热稳定性进行核校。在下面文章里，我们就将对110KV开关站接地引下线的热稳定核校进行分析，了解热稳定的相关概念，并结合实例对热稳定核校的具体流程进行分析。

[关键词]110KV开关站；接地引下线；热稳定性核校

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0036-01

随着电能需求及要求的不断提高，电网规模不断扩大，输电电压等级也越来越高，为了满足系统运行安全需求，开关站应运而生，主要是应用在超高压远距离输电线路中，是通过利用断路器在远距离输电线路中间进行分段的一种工程设施，主要作用是将从电网而来的电能进行分配，供给几个或更多的变电站，再由变电站降压输送到具体用电单位，或是将发电厂与高压输电线路进行连接。在实际运行过程中，为了降低接地短路对系统造成的影响，站内接地系统性能应满足应用需求。其中接地引下线承担着短路电流入接地网的重要作用，为了保证其在短路故障发生时满足电流通过需求，有必要定期对其热稳定性进行核校。在下面文章里，我们就将对110KV接地引下线热稳定核校的相关问题进行深入分析。

一、热稳定核校的目的及依据

当电流通过导体时，由于电阻的作用，导体将会产生一定的热量，热量大小与通过电流的平方成正比。当发生接地短路时，短路电流往往很大，相应在导体中产生的热量也是巨大的，产生的热量不能及时散失。在这种情况下，衡量电路及相关元件在这段短路时间内，能否承受短路时产生的热量的能力被称作热稳定。设备热稳定性的优劣直接关系着设备运行的安全稳定，对其进行核校是电网管理工作中重要的一部分。通过核校，能够有效的了解设备性能，及时发现存在隐患，通过相应的处理，能够对系统的安全稳定运行提供保障。

在系统运行过程中，较为常见的短路故障主要是三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路，其中前两者短路电流不会流入接地网，只在相间流动，而后两者的短路电流会流入接地网，所以与接地装置热稳定核校有着直接关系，在核校时，应当以满足最严重的故障情况为标准，这就需要对发生两相接地和单相接地这两中接地故障时，流入接地网的电流进行精确计算，通过比较，选择流入接地网中的最大短路电流作为热稳定核校的重要依据。

二、具体核校方法步骤

通过上面对热稳定性相关概念的分析，我们了解到核校工作的关键在于开关站发生接地短路时最大短路电流的大小。具体的核校步骤如下：

1.阻抗计算。为了计算短路电流，首先要对系统的正、负、零序阻抗进行计算，在此选取的短路点应为发生故障时流过接地引下线短路电流最大的情况。

2.根据最大运行方式下开关站电气接线、母线连接的线路状况，计算在母线处发生故障时的最大接地电流有效值。

3.计算故障发生在接地网内、外两种情况下的入地短路电流大小，并选最大值作为核校依据。

4.结合计算所得的流过接地线的短路电流，短路持续时间、接地引下线材质对满足需求的最小截面积进行计算，核校实际开关站内接地引下线的截面积是否满足应用需求。

三、实例分析

为了对开关站接地引下线的热稳定核校更进一步的了解，我们结合实例对其核校具体步骤进行分析讲解。在此，我们以某110KV开关站为例，该站是连接发电厂及系统的开关站，发电厂总容量为510MW，两台机组出口分别由两台升压变升压，厂内110KV母线通过开关站与系统连接，通过精确的分析计算，我们得到系统、发电机及变压器的具体性能参数如下：

系统参数：在最大运行方式下，其正序阻抗为0.03567，零序阻抗为0.04391；最小运行方式下的正序阻抗为0.08736。

发电机参数：额定容量为100MVA，额定功率为85MVA，阻抗为0.229。

变压器参数：额定容量为100MVA，两台变压器短路阻抗分别为10.5%和10.36%。

3.1 短路电流的计算

在接地短路电流计算过程中，一般是采用对称分量法进行计算，在对单相接地和两相接地短路的短路电流分别计算后，选取两者中的最大值作为最大短路电流。在运行过程中，开关站110KV母线某处发生短路时，短路电流最大。我们选取基准容量为100MVA，基准电压为115KV。在计算过程中，我们首先要得到各个主变发电机的阻抗标幺值。通过对正序、负序及零序网络等效阻抗图进行分析，我们得到在最大运行方式下，发生故障时的等值阻抗分别为：正序0.040，负序0.040，零序0.041。根据等值阻抗，我们可以得出单相接地时的接地电流标幺值为33.716，根据计算公式我们得到单相接地时的短路电流为16.927KA。通过计算得出两相接地短路时的阻抗标幺值为0.0532，最终得出短路电流为17.141KA。通过比较我们得出当母线发生两相接地短路时，短路电流最大。

3.2 热稳定核校

在得到最大短路电流后，我们还需要对进入接地引下线的短路电流进行分析，通过对短路发生在接地网内和接地网外两种情况进行计算比较，我们得出，当接地短路故障发生在110KV开关站接地网内时，入地电流最大，为6.142KA。

根据热稳定性的应用条件，在正常情况下（不考虑腐蚀），接地引下线的截面积应当满足：≥，公式中代之接地引下线的最小截面积，代指流入引下线的短路电流，t为短路持续时间，C为接地引下线材料的热稳定系数。在110KV开关站中，为了保证运行安全，在母线一般配有一套速动保护装置，所以公式中应大于等于断路器开断时间和后备保护动作时间的和。在应用过程中，接地引下线一般使用扁钢材料，在计算时C选75，短路持续时间选1.9s，故而可以得出允许的最小截面积为≥=112.882，在实际的设计使用过程中，接地引下线的规格一般为40×4，远大于计算所得的112.882，故而我们可以得出结论，在目前应用条件下，接地引下线的截面热稳定性合格，能够满足运行应用需求。

3.3 影响核校结果的重要因素

通过上面实例分析，我们对于核校的整个流程有了一定的认识，在核校过程中，影响核校结果的因素较多，特别需要注意的主要有两个，分别是开关站避雷线的分流系数的选取和短路持续时间的计算。下面我们分别进行简单分析。

避雷器分流系数。在计算流入接地引下线电流时，为了计算精度，有必要对避雷器的分流系数进行分析，由于分流系数涉及到系统的很多个方面，为了便于计算分析，结合研究结果和实际经验，设定了一个近似值。其中，短路发生在接地网范围内时，分流系数为0.5；发生在接地网外时，分流系数为0.1，在计算时可直接引入公式使用。

短路持续时间。在发生短路故障时，短路电流持续时间一般较短，主要为断路器分断时间和相关继电保护动作时间的总和。一般在110KV线路上配有一套速断保护，对于其保护动作时间的整定值有着严格的规定。相关规定要求，在发生短路故障时，短路电流的持续时间因为0.6s，而此时一级后备保护动作时间为0.5s，多出的0.1s是为了裕度考虑。在上面实例中，后备保护动作时间为1.5s。断路器分闸时间为0.03s，为了裕度考虑，选取持续时间为1.9s。短路持续时间对于热稳定核校有着重要的意义，在时间选取过程中，要充分考虑开关站内的设备配置、实际保护设定及可靠性等要求进行综合考虑。

四、结束语

通过文章分析了解，我们认识到接地引下线的性能对于接地系统的可靠性有着重要的意义。通过对其进行热稳定核校，能够使运行管理人员及时的掌握其运行性能，在发现缺陷时通过及时的维修就可以有效的避免隐患的发生。随着热稳定核校技术的不断发展，核校工作将越来越简单，结合在线监测技术的应用，对于热稳定性将实现实时监测。

参考文献

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