某火力发电厂220kV系统接地引下线热稳定容量校核计算-USB迷|专注于互联网分享

2024年5月5日发(作者：弘怀思)

某火力发电厂 220kV系统接地引下线热

稳定容量校核计算

摘要：本文介绍了火力发电厂根据电网系统阻抗变化重新校核计算220kV各种

故障情况下接地故障电流，结合电厂220kV系统保护配置方式，校核出目前接地

引下线截面积不满足热稳定容量校核要求，提出了通过增加1根直径为φ12镀

锌圆钢并联原来接地引下线，保证了电厂220KV系统设备安全可靠。

关键词：热稳定容量校验；短路故障；最大运行方式；最小运行方式

Check and calculation of thermal stability capacity of 220kV

system grounding down lead in a thermal power plant

WangChunmin(Guangzhou Nansha Power Plant,Guangzhou 51000,china)

Abstract:This paper introduces that the thermal power plant

rechecks and calculates the grounding fault current under various

fault conditions of 220kV according to the impedance change of the

power grid system. Combined with the protection configuration mode of

220kV system of the power plant, it is checked that the current cross-

sectional area of grounding down lead does not meet the verification

requirements of thermal stability capacity. It is proposed to increase

the diameter of one φ12 galvanized round steel is connected in

parallel with the original grounding down lead to ensure the safety

and reliability of 220kV system equipment in the power plant.

Keywords:thermal stability capacity verification;Short circuit

fault ;maximum operation mode ;minimum operation mode

一、系统概况

南

方某火力发电厂装机容量为4×320MW,全部机组于1997年投产， 220kV系统共4

条出线送出，一次主接线原理图如下图(1)。接地引下线当时采用2根镀锌圆钢并

联接地，直径分别为φ16、φ14，设计单位出具了书面接地引下线热稳定容量效

核满足当时系统要求。近年来随着电厂所在地区电网构架改变，系统容量增加，

系统阻抗变小及高厂变增容改造影响。如果发电厂发生接地短路故障，其故障电

流可能会超过当时装设接地引下线热稳定容量限制而烧毁，对电气设备造成损害。

为此需要根据系统阻抗及电厂本身设备阻抗变化进行220kV系统接地引下线热稳

定容量效核，确认接地引下线截面积是否足够，不够是需要增加并联镀锌圆钢接

地。

图1 一次主接线原理图

220kV系统短路故障基本分为三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接

地短路共4种。其中三相短路、两相短路故障电流均在相间流动，不会流入接地

网中。因此只需要在最大及最小运行方式考虑两相接地短路和单相接地短路两种

情况。

设备及系统参数：

所有数据归算到SB=100MVA,IB=100/( *230)=0.251kA

a)2021年当地电网调度部门提供系统阻抗(UJ=230V)

大方式：X1

smax

= X2

smaxn

=0.00792 X0

smax

=0.01598

小方式：X1

smin

= X2

min

=0.02359 X0

smin

=0.05007

b)主变

#1主变(1T)：X1

= X2

=0.144×100/360=0.040

#2主变(2T)：X1

= X2

=0.139×100/360=0.039

#3主变(3T)：X1

= X2

=0.144×100/360=0.040

#4主变(4T)：X1

4T=

=0.136×100/360=0.038

c)发电机

4台发电机相同

= X1

=0.157×100/353=0.0445

= X2

= X4

=0.160×100/353=0.0453

d)高厂变

#1高厂变01T A/B分支阻抗 X1

01Ta

= X1

01Tb

= X2

01Ta

= X2

01Tb

=0.158×100/40=0.395

#2高厂变02T A/B分支阻抗 X1

02Ta

= X1

02Tb

= X2

02Ta

= X2

02Tb

=0.142×100/31.5=0.451

#3高厂变03T A/B分支阻抗 X1

03Ta

= X1

03Tb

= X2

03Ta

= X2

03Tb

=0.158×100/40=0.395

#4高厂变04T A/B分支阻抗 X1

04Ta

= X1

04Tb

= X2

04Ta

= X2

04Tb

=0.142×100/35=0.406

e)启备变

#1启备变A/B分支阻抗 X1

05Ta

= X1

05Tb

= X2

05Ta

= X2

05Tb

= X0

05Ta

= X0

05Tb

=0.209×100/40=0.5225

#2启备变A/B分支阻抗 X1

06Ta

= X1

06Tb

= X2

06Ta

= X2

06Tb

= X0

06Ta

= X0

06Tb

=0.209×100/40=0.5225

二、最大运行方式及最小运行方式短路电流核算：

1、最大运行方式：220kV系统阻抗最小，4台发电机并网运行（#4主变中性

点接地运行），2台启备变运行，各台机组厂用电均由自身机组高厂变供电。

（1）最大运行方式下正负序阻抗如图2

图2 最大运行方式下正负序阻抗图

X1=X2=X1

1GT

//X1

2GT

//X1

3GT

//X1

4GT

//X1

06Ta

//X1

06Tb

//X1

05Ta

//X1

05Tb

//X1

smax

=0.005357

（2）最大运行方式下零序阻抗如图3

图3 最大运行方式下零序阻抗图

X0=X0

04T

//X0

06Ta

//X0

06Tb

//X0

05Ta

//X0

05Tb

//X0

smax

=0.038//0.5225//0.5225//0.5225/

/0.5225//0.01598=0.038//0.130625//0.01598=0.0294366//0.01598=0.0103674

（3）单相接地、两相相间接地短路计算

（3.1）单相接地短路电流：

（1）

（3.2）两相相间短路接地电流：

=35.7kA

（1,1）

= =42.99kA

2、最小运行方式：220kV系统最小，一台机运行，6kV公用I、II段及备用

机组厂用段由1台启备变（05T）供电。

(1)最小运行方式下正负序阻抗如图4

图4 最小运行方式下正负序阻抗图

X1=X2=X1

1GT

//X1

05Ta

//X1

05Tb

//X1

smin

=(0.04+0.0445//0.395//0.395)//0.5225//0.522

5//0.02359=0.016857

(2)最小运行方式下零序阻抗如图5

图5 最小运行方式下零序阻抗图

X0=X10

//X10

05Ta

//X10

05Tb

//X0

smin

=0.04//0.5225//0.5225//0.05007=0.020492

（3）单相接地、两相相间接地短路计算

（3.1）单相接地短路电流：

（1）

（3.2）两相相间短路接地电流：

=13.89kA

（1,1）

= =14.44kA

经过以上分析，220kV系统在最大运行方式下两相相间短路接地故障时通过

接地引下线电流最大，为42.99kA。

三、接地线截面的热稳定校验：

1、根据热稳定条件未考虑腐蚀时，在校验接地线的热稳定时，Ig、te及c

应采用表C1所列数值。接地线的初始温度，一般取40℃。在爆炸危险场所，应

按专用规定执行。

表C1

校验接地线热稳定用的I

、t

和c值

系统接地方式

钢

铝

铜

单(两)相

有效接地

接地

短路电流

见a)

和b)

210

单(两)相

低电阻接地

接地

短路电流

210

不接地、消弧线

圈接地和高电阻接地

异点两相

接地

210

短路电流

接地线的最小截面应符合下式（1）要求

（1）

式中：S

——接地线的最小截面，mm；

——流过接地线的短路电流稳定值，A；Ig=42990A。

c——接地线材料的热稳定系数，根据材料的种类、性能及最高允许温度和

短路前接地线的初始温度确定。220kV系统为有效接地系统，接地引下线采用镀

锌扁钢材料，根据上表C1取热稳定系数C=70。

——短路的等效持续时间，s；需要根据220kV系统保护配置方式分a、b

两种情况确定

a)发电厂、变电所的继电保护装置配置有2套速动主保护、近接地后备保护、断

路器失灵保护和自动重合闸时，te可按式(2)

（2）

式中：t

——主保护动作时间，s；

——断路器失灵保护动作时间，s；

——断路器开断时间s。

b)配有1套速动主保护、近或远(或远近结合的)后备保护和自动重合闸，有

或无断路器失灵保护时，te可按式(3)

（3）

该火电厂220kV保护配置按照a中情况配置：

——主保护动作时间，s； 0.01s （母差保护装置固有时间）

——断路器失灵保护动作时间，s； 0.4s(采用母差失灵跳母线延时)

——断路器开断时间s。 0.04∽0.06s

=0.01+0.04+0.4=0.45，C=70，代入计算得

= =411.98mm

查阅该火力发电厂电厂防雷接地等资料，接地引下线采用2根镀锌圆钢并联

接地，直径分别为φ16、φ14，圆钢总截面积为S=Π(64+49)=356 mm远小于热

稳定校验最小引下线截面积411.98 mm。需要再次增加1根直径为φ12镀锌圆

钢并联接地，3根圆钢总截面积为S=Π(64+49+36)=468.1 mm远大于热稳定校验

最小引下线截面积411.98 mm。

结束语

随着电网架构完善，系统容量逐步增大，必然会造成系统阻抗变小，对于一

些早期建设电厂，需要根据系统阻抗变化重新校核220kV接地引下线截面积是否

满足要求，不满足热稳定要求时，需要增大引下线截面积。

作者简介:

王春民（1981-），男，湖北黄冈人，工程师，从事发电厂集控运行方面的

工作（E-mail：**********************）