超高壓融冰地線接線系統(tǒng)在不同單相短路狀況下的短路電流分布特征，并與未絕緣化地線相比較。研究結果表明：單相短路地線感應電壓將引起融冰絕緣地線間隙擊穿，融冰絕緣地線架設改變了短路電流通道回路；絕緣架設后流回變電站地網(wǎng)短路電流變化不大，不會對地網(wǎng)安全造成影響；在短路點桿塔入地電流值升高最大，需特別考慮其跨步電壓問題。

單相短路線路計算條件

南方電網(wǎng)某超高壓輸電線路為利用直流直接融冰，架空地線進行了全線絕緣化設計。仿真計算條件為：某 500kV超高壓單回線路全長127km，共254基鐵塔，每檔線路500m。土壤電阻率200?·m，變電站接地網(wǎng)等效電阻 0.5?，地線和變電站變壓器中性點之間的連接電阻R₀= R₀ˊ=1?，線路鐵塔等效接地電阻10?，桿塔波阻抗取為 150?，桿塔高度取值為45m。導線參數(shù)：相導線4×JL/G1A-400/50-54/7，分裂間距400mm；地線為LBGJ-120，直徑為14.25mm，直流電阻為0.7098?/km；光纜為OPGW-100，直徑為14mm，直流電阻為0.632?/km。

定義2 種地線接線方式：

方式1，OPGW和普通地線均全線連接且逐塔接地。

方式2，OPGW和普通地線均全線絕緣架設，絕緣地線每隔30km直接接地，線路終端桿塔均設置接地點。

單相短路變電站附近短路

若短路點在變電站附近，3號導體(A相電流)在第8基鐵塔處發(fā)生單相對地短路。則按照所建模型仿真，得到2 種地線接線方式下地線絕緣間隙電壓、鐵塔入地電流和短路電流，在變電站附近短路，地線絕緣間隙電壓最大瞬時值在短路點處約為160kV左右，短路點附近桿塔絕緣間隙擊穿，桿塔分流。地線間隙電壓向兩側隨著短路電流減少而減小。因為融冰絕緣地線間隙工頻擊穿電壓為66kV，隨著遠離短路點，電壓下降，后續(xù)的桿塔間隙不擊穿。融冰絕緣架設后的短路電流經(jīng)固定接地桿塔、間隙擊穿桿塔和地線回流。

在接線方式1下，經(jīng)地線流回變電站地網(wǎng)最大短路電流約為11kA，接地方式2下約為12kA。方式1和方式2中，OPGW地線的短路電流大于普通地線的短路電流，這主要是因為OPGW地線的阻抗小于普通地線的阻抗。由于OPGW和普通地線直徑差別很小且對稱排列，感抗差別很小，阻抗的差別主要體現(xiàn)為直流電阻差異。方式1和方式2中，短路電流經(jīng)地線流回變電站地網(wǎng)電流差別不大。500kV變電站最大短路電流為63kA，融冰絕緣架設地線不會影響地網(wǎng)安全。

鐵塔入地電流主要分布在短路點和變電所附近。在方式2下，由于融冰絕緣間隙未擊穿和中間設置有固定接地桿塔，使桿塔入地電流呈現(xiàn)斷續(xù)分布的特征。對比方式1桿塔入地電流，方式2中桿塔入地電流值較大，因此需特別考慮跨步電壓升高。

單相短路線路中間短路

若短路點位于線路中間位置，取3號導體在第128基鐵塔處發(fā)生單相對地短路，則按照所建模型仿真，得到2 種地線接線方式下短路電流、鐵塔入地電流和感應電壓。

在輸電線路中間短路，地線絕緣間隙電壓最大瞬時值在短路點處約為150kV，短路點附近桿塔絕緣擊穿，與變電站側短路情況差別不大。隨著遠離短路點，間隙電壓下降，到變電站側電壓下降至5kV 左右。

在方式1下，經(jīng)地線流回變電站地網(wǎng)最大短路電流約為6.4kA，方式2下約為6kA，均小于變電站附近短路流回變電站地網(wǎng)的短路電流最大值。考慮融冰絕緣架設地線對地網(wǎng)的安全應主要參考變電站附近短路。

鐵塔入地電流主要分布在短路點處，向兩側逐漸減小。方式1中短路點桿塔入地電流約為730A，而方式2下則達到1.3kA。與短路點在變電站附近相比，固定接地桿塔入地電流上升較大，因此固定接地桿塔跨步電壓升高主要應考慮在線路中間位置短路情況。2100433B

在大接地電流系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時，根據(jù)對稱分量法可知單相短路電流為：

式中，

在工程設計中，常用（1-2）到（1-4）計算低壓配電線陸單相短路電流，即

式中，

在無限大容量系統(tǒng)中或遠離發(fā)電機處短路時，兩相短路電流和單相短路電流均較三相電路電流小，因此，選擇和校驗電器設備應采用三相短路電流，兩相短路電流主要用來校驗相間短路保護的靈敏度，單相短路電流主要用于單相短路保護的整定及校驗。

單相短路恢復電壓的計算

開斷中性點直接接地發(fā)電機電路中的母線單相接地短路故障主接線圖，L和R分別為發(fā)電機的電感和電阻，C為發(fā)電機的對地電容。設高壓開關電氣觸頭分離瞬間，短路電流的非周期分量已衰減完，即不考慮短路電流的非周期分量。

忽略高壓開關電器電弧壓降

式中，

短路電流

此時的母線單相對地短路回路為電容性電路（實際上是R-L-C電路），電容的充電過程和交流電源

考慮到電力系統(tǒng)短路回路中的回路電阻R通常很小，一般均能滿足R<

該頻率一般要比工頻高很多。因此，為求得過渡過程中的電容電壓

由三要素法，可得高壓開關電器斷口上的恢復電壓

式中，

進一步分析可知，當R<

式中，

單相短路降低操作過電壓的措施及機理

在高壓斷路器斷口兩端并聯(lián)電阻，可以降低短路故障關合時的操作過電壓。

1、并聯(lián)電阻的分類

根據(jù)并聯(lián)電阻的阻值大小不同，可將并聯(lián)電阻分為低值（幾個到幾十歐姆）、中值（幾百到幾千歐姆）和高值（幾萬歐姆及以上）三類。其中，并聯(lián)低值電阻可限制短路電流、降低工頻和恢復電壓和振幅系數(shù)，以及減慢恢復電壓的上升速度；并聯(lián)高值電阻的目的通常是為每相使用的高壓斷路器多個斷口進行均壓。

2、并聯(lián)電阻的電路

用裝有并聯(lián)電阻的高壓開關電器開斷發(fā)電機母線單相接地故障時的電路。該電器有主斷口

3、并聯(lián)電阻

主斷口

此時，恢復電壓為

式中，

由上式，可畫出主斷口并聯(lián)電阻后的恢復電壓曲線。

采用并聯(lián)電阻阻尼振蕩后，恢復電壓的最大值

恢復電壓最大上升速度出現(xiàn)的t=0時，其值為

由上式可知，并聯(lián)電阻

4、并聯(lián)電阻后開斷輔助斷口

1）輔助斷口的開斷電流

為輔助斷口

忽略流經(jīng)電容C的電流，則輔助斷口

式中

比較式（1-14）和（1-15），并考慮短路故障時wL>R，

式中，

2）并聯(lián)電阻

計算輔助斷口

輔助斷口

式中，

雖然輔助斷口的瞬態(tài)恢復電壓仍有高頻振蕩，但其工頻恢復電壓和開斷電流都得到了一定程度的降低，所以，輔助斷口的開斷條件遠比主斷口的輕松。

單相短路電流、in};lc-phase shnrt-circuit currant一相導體與保護導體發(fā)生短路時流經(jīng)相一零回路的電流:單相短路電流是評價和設計保護接零系統(tǒng)設計的基本要素。保護接零系統(tǒng)的單相短路電流不應小于低壓斷路器瞬時動作或短延時動作過電流脫扣器的整定電流的1.5倍;不應小于低壓熔斷器熔體額定電流的4倍。

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