燕大西校区kV配电网消弧与补偿.doc

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1、燕大西校区10kV配电网消弧与补偿1.绪论1.1.引言燕山大学坐落在海滨城市秦皇岛，学校占地面积4000亩，建筑面积100万平方米。现有教职工3000人，其中专职教师2000人，教师中教授356人，副教授471人。现有普通高等教育在校生39000人。随着燕大的不断发展，燕大的配电网的设计也应该充分考虑到学校未来的发展。同时，保证供电的可靠性也是重中之重，因为燕大配电网承担每天需要尽四万人使用电的负荷，还有需要精密仪器与大型设备。所以对燕大10kV配电网消弧与补偿的设计也是燕大供电网建设中重要的一环。

2、1.1.1.配电网的概述配电系统就是这种在电力网中主要起分配电能作用的网络。配电网相对于区域电力网络来说，它的电压等级和供电范围均要小一些，在整个电网中处于末端，是连接发电系统、输电系统和用户的中间环节。它最大的特点是作为电力网的末端而直接和用户相连，能敏锐地反映着用户在安全、优质、经济等方面的要求。一旦配电网设备发生故障或进行检修试验就会同时造成系统对用户供电的中断，配电网的可靠性实际上是整个电力系统结构及运行特性的集中反映。据不完全统计，用户停电故障中80%以上是由电力系统中配电环节的故障引起的

3、，也就是说配电网对用户供电可靠性的影响最大，且配电设备数量大、分布面广，对系统投资和停电损失的影响不容忽视。因此配电网安全运行的根本要求是安全、可靠和经济，并且以安全可靠最为重要。配电网是直接向广大电力用户分配电能的网络，因而配电网的安全和供电可靠性越来越受到重视。但是我们的配电网由于历史的原因，还很落后，在网络结构、技术管理和运行维护上还有很多缺限，以至于配电网故障频繁发生，尤其是在雷雨、大风等恶劣天气时配电网故障更是频繁，极大地影响了人民群众的生产、生活用电。影响配电网安全运行的主要因素是系统中

4、出现的过电压和过电流。一般情况下，配电网中由于直接的两相短路或三相短路产生过电流较为少见；而由于过电压造成绝缘破坏，导致各种短路故障却有很高的概率。有关统计资料显示[1]，配电网的过电压事故约占整个电力系统过电压事故的70％～80％，这严重威胁着电网安全。配电网中的过电压主要分为外部过电压和内部过电压。外部过电压主要指雷击过电压；内部过电压则主要包括谐振过电压和操作过电压。由系统发生铁磁谐振所引发过电压为典型的谐振过电压。当系统发生雷击、接地等故障时均易引发系统铁磁谐振，当系统发生谐振时会产生过电压

5、和过电流，不仅对系统电气设备的绝缘构成危害，同时有可能导致系统PT损毁或保险熔断，影响供电可靠性和电量计量。此外，铁磁谐振还会使系统中性点电压位移而产生零序电压，开口三角电压升高，易引发系统保护误动，接地故障监测装置误判等问题。由系统接地故障引发的间歇型弧光接地过电压则为配电网典型的操作过电压。配电网的故障绝大多数是单相接地故障，在架空线路中其发生概率约占系统短路故障总数的80％～90％以上，配电网发生单相接地故障时，按规程是允许带电运行一定时间的，但必须首先解决好发生单相接地故障时的弧光过电压问题

6、。当系统发生单相接地故障时，只要有接地电流从接地点流过，就可能产生弧光接地过电压。弧光接地过电压，会破坏系统或系统中的设备绝缘，甚至损毁设备，使系统的安全性受到很大影响。从理论上讲，弧光过电压的产生分两种情况[1]。一种是系统接地电流小于系统的熄弧临界值，此时接地电流由于能在电流过零时可靠熄灭，不形成间歇性的接地电弧，也就不容易产生弧光接地过电压；另一种情况是系统接地电流大于系统的熄弧临界值，此时接地电弧在电流过零时短暂熄灭，在峰值附近重燃，形成时断时续的间歇性电弧。由于系统是由电感、电容和电阻等元

7、件组成的网络，电弧间歇性的熄灭与重燃会导致网络强烈的电磁振荡，产生严重的过渡过程过电压。尤其不利的是，此时过电压的幅值最高可达3.5，且过电压持续时间长，遍及全网，至使系统中绝缘弱点发生击穿，对系统构成较大的危害。因而，研究系统接地过渡过程的具体特性及相应控制策略具有明显的现实意义。1.1.1.中性点接地方式在发展初期，电力系统的容量较小，当时人们认为工频电压升高是绝缘故障的主要原因，即使相电压短时间升高至3倍，也会威胁安全运行。由于对过电流的一系列危害作用估计不足，同时对电力设备耐受频繁过电流冲击

8、的能力估计过高，所以，电力设备的中性点最初都采用直接接地方式运行。随着电力系统的扩大，单相接地故障增多，线路短路器经常跳闸，造成频繁的停电事故，于是，便将上述的直接接地方式改为不接地方式运行。尔后，由于工业发展较快，使电力传输容量增大，距离延长，电压等级逐渐升高，电力系统的延伸范围不断扩大。在这种情况下发生单相接地故障时，接地电容电流在故障点形成的电弧不能自行熄灭，同时，间歇电弧产生的过电压往往又使事故扩大，显著降低了电力系统的运行可靠性。为了解决系统中出现的这些问题