牵引变电所经接地装置的入地短路电流计算方法的应用研究

《西铁科技}2000年第1期牵引变电所经接地装置前n地短路电流计算方法丽应用研究谭秀炳摘要本文将牵引变电所经接地装置的入地短路电流计算方法的内容介绍后着重对计算方法的应用进行了分析和探讨列举了计算实例并提出了几点建议以供参考关键词牵引变电所接地装置短路电流计算方法按牵引变电所接地装置的接地电阻合格是十分重要的因为它关系到人身和设备的安全接地电阻标准中经接地装置的人地短路电流计算方法虽然被编人了文献5~0年发展后的电力系统最大运行方式确1定并应考虑系统中各接地中性点间的短路电流分配必要时计人避雷线中分流的接地短路电流1的附录但为了施工及运行现场应用自如结合牵引供电实际还值得进一步研究为了以式(11)或式(卜2)衡量变电所接地因此本文将计算方法介绍后装置的接地电阻是否合格需要计算流经接地装置的人地短路电流文献1着重从理论与实践的结合上进行分析和探讨列举计算实例并提出了几点建议以供参考1附录B说明变电所经接地装置人地短路电流计算方法如下:计算方法介绍牵引变电所110kV侧属有效接地系统当在变电所内发生接地短路时流经接地户装置的人地短铸龟就可按下式升算文I~(五~一I)(l一jK;)(13)献123规定变电所接地装置的接地电阻应:当在变电所外发生接地短路时流经接地装置的人地短路电流可按下式计算:符合下列要求R簇2000I(11)I=几(l一K,2)(14)式中I当I》400oAR时可采用(12)一流经变电所接地装置的人地短路电流(A);簇05了~一接地短路时的最大接地短路电流(A);式中R一考虑到季节变化的接地装置的最大接地电阻(n);几一发生最大接地短路电流时流经变I一计算用的流经接地装置的人地短路电流(A)电所接地中性点的最大接地短路电流(A);采用式(11)时上述作用R不计人引进线路的架空Kf;Z一分别为在变电所内外发生Kf避雷线接地的作用;采用式(12)时则可计人接地短路时避雷线的工频分流系数计算用的流经接地装置的人地短路电流是指在变电所接地装置内外短路时经接地装置流人地中的最大短路电流(稳态值)计算用的流经接地装置的人地短路电流取两式中较大的值该电流应变电所的接地装置除利用自然接地体外牵引变电所经接地装置的人地短路电流计算方法的应用研究不论采用何种接地体均应敷设以水平接地体为主的人工接地网Xl:时单相接地短路时的接地短路电流大于两为了降低变电所的接地电相接地短路时流人地中的短路电流因此本文中不考虑后者2阻其接地装置宜与架空避雷线相连但应有便于分开的连接点以便测量接地电阻架空避雷线在变电所外每个电杆处都通过接地极与地连通计算方法的应用分析及探讨各牵引变电所的接地装置引进线路的架变电所每台电力设备的工作接地和保护接地应单独安装接地线与接地网或接地干线可靠连接严禁在一根接地线中串联几个需要接地的部分接地空避雷线虽然是大致相同的但是牵引变压器结线形式有下列多种单相结线(包括与V:Ii结线v结线);三相一二相平衡结线(包括斯柯根据前述式(1图23)式(14)及有关说明可特结线阻抗匹配平衡结线伍德布里奇结线;等)三相结线(包括画出对应的短路电流回路示意图分别如图lyNdl结线及YNldl所示图中虚线框内为牵引变电所;1一架dlV十字交叉结线)等v还有最近研制成的三相空避雷线;2一接地网;3一牵引变压器结线Y其中有中性点引出的结线形式是结线及yN三相Ndndlldl十字交叉结线阻抗匹配平衡结线伍德布奇结线等:||广|L其余!一廿于二l耐日瓶(几种结线形式是无中性点引出的而且即使有中性点引出的牵引变压器在运行时其中性点也是有的接地有的不接地加之有些牵引变压器牵引侧有一相与作为回流线的钢轨及变电所的接地网连接因此牵引变电所中流经接地装置的人地短路电流计算方法的实际应用情况I.1是多种多样的也是比较复杂的2这里试分下图1式(卜3)对应的短路电流回路列几种实用情况进行分析和探讨1牵引变压器有中性点引出并且在运行时在这种情况下当中性点接地1|!.1||,只几2110kV系统发生接地短丫l-!2再|!Jl|}1:{,一路时牵引变电所中流经接地装置的人地短路电流就直接按前述式(13)或式(14)计算但对于铁路电力牵引供电施工和运行现场人员来f说式中避雷线的工频分流系数K,K。的获少图2得以及流经牵引变所接地中性点的接地短路枷犷I:1电流I的计算都相当困难从而式(11)或衡式(14)对应的短路电流回路)中计算用的流经接地装置的人地短路式(卜2电流不易求得亦即采用式(1l)或式(1一般情况下在有效接地系统中依靠控制2)接地中性点的数目及其分布使电力网各短路点的综合零序电抗X比X量变电所接地装置的接地电阻是否合格会遇到。:与综合正序电抗XI:之障碍而且为了计算接地短路时的最大接地短路电流I~。:/Xlz大于10~15,以限制单相接地短l:要请电业部门提供电力系统归算。路电流不超过三相短路电流;还使X刀X小到变电所11okV母线的正序零序阻抗于3以使单相接地短路时健全相的工频过电在我国实际运行的牵引变电所中虽然采用了有中性点引出的三相y压不超过阀型避雷器的灭弧电压l4z大于当XoNdn结线及200。年第1期《西铁科技》YNldll十字交叉结线阻抗匹配平衡结线d的比例较大但总的短路电流较小以至地回流也较小等牵引变压器但是在运行中绝大多数的中性点不接地这是因为电业部门为了减小单相接牵引变电所与接触网或馈线式开闭所连接的馈电线情况是多种多样的垂直而且距离较长地短路电流(从而可以改善断路器的工作条件和降低对邻近通讯系统的干扰影响)减少变电有的与线路几乎馈电线近点(指变电所接所接地装置的投资以及满足继电保护方面的要求往往是在电力系统中有选择性地将一部分变压器中性点接地而使相当一部分变压器中性点不接地绝大多数牵引变压器属于后者因此牵引变压器有中性点引出并且在运行时中性点接地的情况极少2地装置外但相隔很近而距离钢轨较远处下同)接地短路时接地短路电流主要经地变电所的接地装置流回牵引变压器这时流经变电所接11OkV地装置的人地短路电流在牵引侧各种短路中是最严重的有时甚至超过侧单相接地短路时流经变电所接地装置的人地短路电流2牵引变压器无中性点引出以及虽然有中在这种情况下牵引变电所内没有接地中它势必在变电所接地装置的接地电阻上形成较大的电位差即引起较大的接地网电位升高因此采用式(1性点引出但在运行时中性点不接地性点01)或式(12)计算和衡量变电所当变电所内外110kV系统发生接地短接地装置的接地电阻是否合格时应重视这种情况下流经变电所接地装置的人地短路电流路时流经变电所接地中性点的短路电流几-于是当变电所外110kV系统发生接地短路相形之下对牵引侧母线及接触网短路时流经变电所接地装置的人地短路电流可以不考虑3时流经接地装置的人地短路电流I二O当变电所内110kV侧发生接地短路时流:经接装置的人地短路电流I可按下式计算:I~I~(1一K,)(21)计算实例采用标么制与工程中常用的方法进行短路式中J~局l:的含义同式(卜3);犬了的获得以及I~计算所面临的问题也同前电流计算选定基准容量为10MVA基准电牵引变压器无中性点引出以及虽有中性点引出但在运行时中性点不接地的情况在我国实际运行的牵引变电所中占绝大多数2压取平均电压阻抗标么值以此为基准计算过程中利用了前面介绍的计算方法及分析所得的结论3牵引侧母线接触网以及馈电线短路不论牵引变压器有无接地中性点这些短例15MVA101:单线电气化区段牵引变电所牵引变压器为三相yNdn结线额定容量为路形式都不会产生流经变电所接地中性点的短路电流额定电压为110/27skV短路阻抗为5%一台运行(另一台备用)中性点不接牵引侧两相(或两副)母线同时接地而形成的三相短路以及牵引侧一相母线接地短路虽然短路电流很大但都是以接地装置作为短路电流回路的一部分而没有经接地装置人地的短路电流地0系统最大运行方式时l110kV母线正序阻抗标么值X一02.4194097。零序阻抗标么值X~计算变电所内nokV侧单相接地短路馈电线近点接地短路时的有关短路电流计算过程从略其结果如下:接触网短路时短路电流的一部分经钢轨流回牵引变压器(轨回流)另一部分经地变电所的接地装置流回牵引变压器(地回流)(1)变电所内110kV侧单相接地短路时最大接地短路电流I近点~=1795A;短路时虽然总的短路电流较大但地回流占的比例较小远点或较远处短路时虽然地回流占流经接地装置的人地短路电流I=1795A15牵引变电所经接地装置的入地短路电流计算方法的应用研究其中因为I~<400OAf,可不计人架空避雷线4接地的作用即取K(2)一。几点建议(1)建议在应用式(1l)馈电线近点接地短路时最大接地短路n,I。~1998A或式(12)计算和电流;衡量牵引变电所接地装置的接地电阻是否合格时重视馈电线近点接地短路情况下流经变电流经变电所接地装置的人地短路电流I一1998A(忽略钢轨的分流作用)所接地装置的人地短路电流(2)建议将牵引变电所经接地装置的人地显然应以馈电线近点接地短路时流经接地装置的人地短路电流代人式(11)计算和衡量变电所接地装置的接地电阻是否合格短路电流计算方法做适当的补充现行计算方电力设备接地设计技术规程》法与电业部门的《对应内容一样而牵引变电所的情况有所不同例2双线电气化区段牵引变电所牵引变压器为三相25MVA10,结合其实际对现行计算方法做相应的补充是适宜的这里提出一个如何补充的方案如附录所述YNdn结线额定容量为额定电压为110/27skV短路阻抗为中性点不接5%一台运行(另一台备用)(3)建议收集和编写式(13)式(14)中I地系统最大运行方式时110kV母线正序阻0899与KflK了的简明计算方法或资料图表补充2、抗标么值X一0。零序阻抗标么值X一于牵引变电所经接地装置人地短路电流计算方。1371kV侧单相接地短计算变电所内10之后以便于施工和运行现场人员采用(4)路一条馈电线近点接地短路时的有关短路电流建议在请电业部门提供系统正序阻抗的同时一定要提供对应的零序阻抗以用于有计算过程从略其结果如下(l):关接地短路电流的计算附录1V变电所内10k侧单相接地短路时最I~=4804A;对现行计算方法做适当大接地短路电流流经接地装置的人地短路电流I=4804(1一K了,)A补充的修改方案牵引变电所经接地装置的人地短路电流计算方法如下F1牵引变压器有中性点引出并且在运行时因Kf,缺资料暂时算不出I的具体数值中性点接地如果考虑在特殊情况下架空避雷线与变电所接当变电所110kV侧发生接地短路时流经:地网不连接则1K了=0I~4804A接地装置的人地短路电流可按下式计算I一(I。一Iz)(l一Kfl)(F1)2)一条馈电线近点接地短路时最大接地(当变电所外11k0V系统发生接地短路时流经接地装置的人地短路电流可按下式计算:短路电流I~=3565A;I=I(1一K,)2(F2)流经变电所接地装置的入地短路电流I一3565A(式中I一流经变电所接地装置的人地短路电流(A);忽略钢轨及另一条线路接触网I11okV的分流作用)~一接地短路时的最大接地短路电流(A);由上可知应按变电所内侧单相接地短路时流经接地装置的人地短路电流采用式(12)衡量变电所接地装置的接地电阻是否z一发生最大接地短路电流时流经变电I所接地中性点的最大接地短路电流(A);合格l6(T转第40页)2000《西铁科技》年第1期置首次在感应通信机中采用FSK数字传输备采用了小型环状天线体积小重量轻牢固可靠传输信号满足列尾装置信息传输要求编解码具有较高的技术水平设备携带使用方便安装操作简单实用性强受现场欢迎“3)该方案具有原列尾装置反馈尾部风压(”XTF4oo感应式列车尾部安全防护装置信息光控闪光标志司机控制盒和列尾主机一一对应自动报警及遥控列尾主机排风制动等在宝鸡东站~广元南站间多次往返进行信道试验测试和正式接风使用实验通过对各种复杂地形环境和各种运行情况的试验测试4ookH:功能(4)该方案在既有感应无线列调通信区+400MH:传输通道的方式完全适用于段在机车电台控制盒上加装查询控制盒机车及区间不需增加其它设备;在电气化非感应无线列调通信区段本务机也只需再增加感应电台和天线而区间不需增加任何设备即可构成列尾装置通信系统“宝成电气化铁路同时为了考查XTF400列尾装置的传输通道能否在其他电气化山区铁路中适用并及时准确可靠的工作我们在宝中线通过试验证明的宝平段宝兰线的宝天段进行XTF40列尾装置试验试验效果非常满意“(5)提供的宝成线扩能取消守车实施方XTF400感应式列车尾部安全防护装置可适案是可行的XTF40”用于全国山区电气化铁路区段、具有广泛的适感应式列车尾部装置是计算机编用性码感应无线遥控语音合成计算机信息处理日在西安铁道科教司于1999年12月16召开了技术鉴定会”技术的综合应用是取消守车促进运输改革的一项高科技的行车安全保障设备它的推广应用是解决铁路运输企业实现精简机构减员增“宝成线扩能取消守车实施方案的研究项目通过鉴定与会专家一致认为该项目具有如下特点(1):效的有效途径是提高铁路运输生产科技含量为主该项目采用了以:40kHz的一项重要措施完全符合科教兴国科技兴“040MH为辅的传输方案在平原枢纽和山区路的方针政策它的推广应用必将为山区电气化铁路安全运输作出更大的贡献”隧道两个信道互补传输稳定可靠2)该项目中的40kH(月+:感应无线通信设月十」十什月十刊卜月卜月十一引卜月十一引卜」十钊卜」卜寺卜闷十月十月十月十月于月卜月卜月十月十月十月干招十月卜月十月卜月十一州卜月十月干-引卜刁十月十一月一」十月卜月令刊卜月于-洲~冲卜(上接第16K,了页)ZKf一分别为在变电所内外110kV系统发生接地短路时避雷线的工频分流系数F计算用的流经接地装置的人地短路电流取式(F1)式(F2)式(F3)及F3四种情况最大的I值2牵引变压器无中性点引出以及虽有中参考文献性点引出但在运行时中性点不接地当变电所内侧发生接地短路时流经接地装置的人地短路电流可按下式计算:110kV1铁路电力牵引供电设计挽范过出版社1998TBl0009一98J七京中国铁中国铁2伙路电力牵引供电施工挽范遗出版社1998TBloZos一98J匕京I=了~(l一K,:)(F3)式中II~K的含义同式(F1)式(F2)当在变电所外11okV系统发生接地短路时流经接地装置的人地短路电流F3牵引侧馈电线近点(变电所接地装置外但相隔很近而距离钢轨较远处)接地短路时,134牵引史电所运行检修规程(82)铁机字1670号电力设备过电压保护设计技术规租SD9北京水利J7一7I~0.电力出版社19835电力设备接地设计技术挽程SD9JS一7业京水利电力出6.版社1985贫威俊简克良电气化饮道供变电工程能京中国铁道出版杜1982流经变电所接地装置的最大人地短路电流近似地等于牵引侧一相母线接地短路时的最大接地短路电流(忽略钢轨等的分流作用)407谭秀炳铁路电力与牵引供电系统挂电保护西安铁路运愉职工大学1997.