負(fù)荷對重載長線路單相短路電流的影響研究

李榮華

(湖南理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院, 湖南 岳陽 414006)

負(fù)荷對重載長線路單相短路電流的影響研究

李榮華

(湖南理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院, 湖南 岳陽 414006)

基于疊加原理, 給出了考慮負(fù)荷影響時重載長線路單相短路電流的計算方法. 并通過實例計算, 分析了忽略負(fù)荷影響與考慮負(fù)荷影響時短路電流計算值之間的誤差, 得出在一般情況下短路全電流的誤差在15%以下, 在一般工程應(yīng)用中忽略負(fù)荷影響基本上是允許的. 但是接地相短路電流正序分量計算值的誤差則高達(dá)30%以上, 這會嚴(yán)重影響相關(guān)繼電保護(hù)及安全自動裝置的合理整定.

短路計算; 單相接地; 輸電線路; 負(fù)荷電流

引言

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明, 電力系統(tǒng)超、特高壓長距離輸電線路的短路故障中, 90%以上是單相接地短路. 一般其線路兩端均有電源, 當(dāng)輸送負(fù)荷較重時(即重載長線), 單相接地短路電流的計算應(yīng)當(dāng)考慮負(fù)荷電流的影響.此時較精確地考慮負(fù)荷電流的影響, 對于線路自動裝置和繼電保護(hù)裝置的合理整定, 和對其動作行為的正確校核具有重要意義. 應(yīng)用疊加原理, 分別對正常負(fù)荷狀態(tài)和故障狀態(tài)進(jìn)行計算, 然后相疊加以求得故障情況下的短路總電流.

1 單相接地故障分量計算圖

圖1 A相單相接地故障分量狀態(tài)

根據(jù)故障分量法, 易得出A相各序故障分量關(guān)系式為[1]

依據(jù)上式各序電流、電壓關(guān)系式, 繪出單相接地故障分量序網(wǎng)圖如圖2所示[1,2].

圖2 單相接地故障分量序網(wǎng)

2 考慮負(fù)荷時單相接地短路計算

2.1 各序故障分量電流計算

由圖2所示故障分量序網(wǎng)可得

故流過故障點的故障分量序電流為

由圖2容易求出M側(cè)(送電端)、N側(cè)(受電端)各序故障分量電流分別為

2.2 負(fù)荷時線路兩端的短路電流

考慮線路負(fù)荷電流時, 將故障分量與負(fù)荷電流疊加, 則可得出考慮負(fù)荷時線路兩端的短路電流[1～3].根據(jù)對稱分量法,M側(cè)及N側(cè)各相短路全電流分別為

3 實例研究

3.1 實例系統(tǒng)接線及已知參數(shù)

圖3是某330kV輸電線路接線簡圖. 系統(tǒng)S1經(jīng)輸電線路MN向系統(tǒng)S2送電, 輸送負(fù)荷視在功率為300MVA、功率因數(shù)為0.9,受電端母線N供一臺240 MVA自耦變壓器, 自耦變121kV側(cè)帶集中負(fù)荷150MVA、低壓側(cè)空載, 中壓側(cè)負(fù)荷中性點不接地.系統(tǒng)中各元件序電抗標(biāo)幺值(折算至100MVA)詳見表1.

圖3 實例系統(tǒng)接線

表1 元件電抗標(biāo)幺值

3.2 短路電流計算結(jié)果

表2 接地相短路全電流

表3 接地相短路電流的正序分量

3.3 結(jié)果分析

從表2可看出, 考慮負(fù)荷電流的影響時, 對故障相電流而言, 送電側(cè)電流增大、受電側(cè)電流減小. 當(dāng)不考慮負(fù)荷影響而按電網(wǎng)基準(zhǔn)電壓計算短路電流時, 其計算結(jié)果與考慮負(fù)荷電流影響時比較, 送電側(cè)出現(xiàn)負(fù)誤差、受電側(cè)出現(xiàn)正誤差, 本例最大百分誤差未超過15%, 故在一般工程應(yīng)用中, 為簡化短路電流計算,不考慮負(fù)荷電流影響基本上是允許的[4].

而表3則表明, 不考慮負(fù)荷影響計算出的接地相短路電流正序分量的誤差較大, 可達(dá)30%以上, 對于以正序電流為檢測量(或整定量)的自動裝置和繼電保護(hù)裝置, 這么大的誤差對其動作值的合理整定與正常工作的影響是不可忽視的[5].

另外, 短路點離送電端越遠(yuǎn), 送電側(cè)電源至短路點的回路總阻抗就越大, 則短路電流的故障分量就越小, 而負(fù)荷是一定的, 于是負(fù)荷電流的影響相對要大些, 從而忽略負(fù)荷影響引起的誤差也大些, 上述計算結(jié)果完全證實了這一點.

4 結(jié)語

考慮負(fù)荷電流影響時的單相接地短路計算, 主要是故障分量的計算, 計算出各序故障分量, 再與負(fù)荷電流疊加. 而故障分量的計算, 考慮負(fù)荷與不考慮負(fù)荷影響的差別, 就在于前者用帶負(fù)荷正常運行時故障點的運行電壓, 而后者采用實用簡化計算法, 不管故障點在何處, 一律用基準(zhǔn)電壓計算.

隨著線路輸送距離的增長和輸送負(fù)荷的增加, 線路負(fù)荷對重載長線路單相接地短路電流的影響將加大, 尤其對短路電流正序分量影響較大. 因此在計算超、特高壓重載長線路單相接地短路時, 應(yīng)注意負(fù)荷電流的影響.

[1] 崔家佩, 孟慶炎, 陳永芳, 等. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動裝置整定計算[M]. 北京; 水利電力出版社, 1993

[2] 韓禎祥, 吳國炎．電力系統(tǒng)分析[M]．杭州: 浙江大學(xué)出版社, 1997

[3] 王 皓．基于網(wǎng)絡(luò)的繼電保護(hù)整定計算和短路電流計算程序設(shè)計[J]．現(xiàn)代電力, 2002, 11(6): 59～64

[4] 姚玉斌, 晉文轉(zhuǎn), 宋學(xué)清, 等. 影響電力系統(tǒng)短路計算結(jié)果的原因分析[J]. 繼電器, 2006, 34(11): 12～16, 20

[5] 朱曉華, 吳 捷. 繼電保護(hù)整定中的短路電流計算問題[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2000, 24(10): 19～21, 44

Research on the Influence on Heavily Loaded Long Circuit Single-phase Impedance Current

LI Rong-hua
(College of Mechanical Engineering, Hunan Institute of Science &Technology, Yueyang 414006, China)

On the basis of the principle of superposing, this paper provides the computing technology of impedance current when considering the electric current of load influences. Through the embodiment, this paper analyzes the impedance current value error between neglecting load influences and considers load influences, and draws the conclusion that the error of total leakage current is under 15% in general cases, which is basically allowed in general application of project. But the calculation error of the ground phase impedance current when neglect load influences, up to more than 30%, it will have influenced seriously the setting of protection equipment and stability control devices.

short circuit calculation; single-phase grounding; transmission line; load current

TM713

A

1672-5298(2010)03-0069-03

2010-06-13

李榮華(1970- ), 男, 湖南永州人, 湖南理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院副教授. 主要研究方向: 繼電保護(hù)