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1、浅析母线电磁感应电压的计算及应用摘 要：对于变电站停电母线上的电磁感应电压，取决于平行带电母线的电流和它们的相对间距。本文通过对母线电磁感应电压理论计算， 并通过实例分析， 介绍了确定母线接地开关 的安装数量及间距的计算方法， 并合理的配置屋外配电装置母线接地开关， 以达到电气设备 和母线的检修安全要求。关键词：母线电磁感应电压，母线接地开关，安全电压，接地开关配置1 .引言在常规220kV变电站中，220kV及110kV一般采用屋外管母中型配电装置，当母线停电检修时，为保证检修人员在检修母线时的安全，在配电装置每段母线上宜装设接地刀闸，接地刀闸装设数量主要由作用在母线上的电磁感应电压确定。作
2、用在停电检修母线上的电磁感应电压可分为两类：1）长期的电磁感应电压， 是由运行中的母线通过正常负荷电流产生的，作用是长时间连续的。2）瞬时电磁感应电压，是当运行中工作母线（包括由它供电的送电线路 ）发生三相或单相 接地短路故障造成的，作用是瞬时的。2 .母线电磁感应电压的计算假设两组平行母线如图 1所示，其中母线I运行，母线II停电检修。三相母线分别为Ai、Bi、Ci和A2、B2、C2 。由于两母线之间的电磁耦合，母线 II上将出现电磁感应电压。母线1母线11A, B, C.A、B jC±耳一q e-Q2 d d D d d »图1 两组平行母线由图l可以看出，C1相与A2
3、相的距离最近，当 C相的电流最大时，在 A2母线上产生 的电磁感应电压最高，其值为：_1U A2 = I (X A2C1 一 "2 X1A2A1 - "2 X A2B1 )(1)“21Xa2C1(Xa2A1,Xa2B1)=0.628 10”(1门6 一1)式中，UA2 A2相母线的电磁感应电压 （V/m）；I 母线I中的三相负荷电流或短路电流（A）;X A2C1 （ X A2 A1 , X A2B1） 母线II中A2相对母线I中C （A1、B1）相单位长度的平均互 感抗（ / m）;1 平行母线的长度（m）;D一两组母线间距（m） o在直接接地系统中，当母线I中C相发生单相
4、接地短路时，A2相母线上的瞬时感应电压 最为严重，在忽略正常负荷的感应电压时，其值为：U A2（d1） = I c1（d1）X A2C1（3）式中，UA2（di） A2相母线的瞬时电磁感应电压 （V/m）;I C1（d1）-母线I中。相的单相短路电流（A）。3.母线接地开关或接地器安装数量和间距的确定1）按长期电磁感应电压计算电力系统实用作业的带电工具，其安全电压为1236V。当高空作业时，除了确保人身不发生触电事故外，还应防止作业人员因麻电失控而造成高空摔跌事故。故此，长期电磁耦合电压须控制在不超过12V。由此可得出两接地开关之间的距离%为：24% =-（m）（4）U A2接地开关距离母线端
5、部的距离L 1为：12l'j1=（m）（5）U A22）瞬时电磁感应电压计算根据人体心脏对能量的允许承受限度，高空作业人员所能承受的瞬态电击的能量，除确保检修人员的生命安全外，还要防止二次事故的发生，应留有足够的安全裕度。因此，要考虑电击时间为实际电压持续时间（即继电保护和断路器动作时间之和）的两倍，以增加安全裕度。由此可得到通过人体的允许电流Io为：(6),0.165 0.116.人、I0 =：t (A)取人体电阻 R平均值为l250 ，则母线瞬时电磁感应的允许电压UJ0为:U j00.116-1R0 =145(V)两接地开关间的距离lj2为:lj22Uj0U A2(d1)(m)(8
6、)接地开关距离母线端部的距离 匕2为:l'j2 =U j0U A2(d1)(m)(9)4.实例计算广东某变电站的220kV配电装置采用双母线接线， 为户外悬挂硬母线布置型式， 接地开 关布置在220kV母线的两端。其中，母线相间距 d=3.0m,两组母线间的距离 D=5m共11 个间隔，总长度为：l =13 111 2 =145(m)假设母线I运行，母线II停电检修。根据系统计算，母线I的正常负荷电流约为 3000A,单相短路电流20kA,短路电流持续时间为0.2s。具体计算过程如下：4.1 电磁感应电压的计算由前面的分析可知，忿相上的感应电压最大。 A2相相对于母线I上各相单位长度平
7、均互感抗分别利用公式(2)，计算为：2 145XA2C1 =0.628 10(1n -1)=1.922 10 ("m)52 145XA2B1 =0.628 10(1n -1)=1.627 10 ("m)8 a 2 145aXA2A1 =0.628 10(1n -1) -1.427 10 ( "m)11则负荷电流下 A2相的感应电压利用公式(1)计算，为：11UA2 =3000 (1.922 - - 1.627 - - 1.427) 10“ = 0.119(V/m)当母线I的G相单相接地短路时，A2相的瞬时感应电压利用公式 (3)计算，为：UA2(d1) =20 1
8、03 1.922 10" =3.84(V/m)4.2母线接地开关或接地器的确定1)按长期电磁感应电压计算分别利用式(4)和(5),则两接地开关间距为:24 lj1 = =201.7(m)j 0.119接地开关至母线端部的距离为:121' =100.9(m)j 0.1192)按瞬间电磁感应电压计算通过公式(7),计算得到允许的母线瞬时电磁感应电压为:145Uj0 :：324.23(V)、0.2再分别利用公式(8)和(9),计算两接地开关的间距为:lj22 324.233.84三 168(m)接地开关至母线端部的距离为:1'324.23j2 - 3.84三 84(m)最后，比较,整，1'ji, 1'j2几个数值，取其小者。据以上计算结果，则两组接地开关的间距为：13X11=143168(m),由此可见，该变电站的接地开关布置可满足电磁感应电压的要求。5.结论综上所述，母线上接地开关的安装位置和数量，应通过对母线上电磁感应电压计算，并考虑电网的发展进行合理配置，以满足系统安全，设备及母线检修人身安全需要。