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摘要：在计算架空地线分流系数时，通常采取图论计算方法与电流法等，能够确保计算的准确性，对提升变电站短路故障处理效率，有着积极的作用。通过和实测数据与计算实例进行对比可知，此方法能够综合考虑不同因素的影响，计算结果较为准确，参数取值相对方便，适用变电站工程计算。
关键词：短路故障；架空地线；分流系数；回路电流法
引言
变电站运行环境较为复杂，极易发生工频接地短路故障，为了能确保故障分析的合理性与准确性，加强计算方法的研究，有着必要性。现阶段，在进行分流系数计算时，多采取模型计算的方式，利用电磁暂态程序，进行系统建模，来计算架空地线分流系数。
1 变电站内短路时架空地线分流的电路模型
1.1 变电站内短路时单相接地短路电流的分流
在实际运行的过程中，若变电站发生短路故障，通常最大接地短路电流可以分为以下部分：1）短路电流I，其主要流入接地网；2）最大接地短路电流In，直接经地网经发电厂以及变电所接地中性点；3）架空地线与杆塔系统分流的电流Ik，短路电流的最大值Imax=I+In+Ik，站内接地短路时，则架空地线分流系数用Ke1表示，将其定义为Ke1=Ik/（Imax-In）=Ik/I，In计算文中不做讨论，重点分析Imax-In、Ik与I的关系。
1.2 变电站内短路时单相接地短路电流分布的模型
站内短路故障时，其短路电流分流的等效模型，如图1所示。假设发生短路故障时，和变电站相互连接的对侧变电站共计M个，以线路连接的方式实现相连。以K为例，其共计使用L条线路，实现和短路故障变电站相互联结，将J条线路的机杆塔个数，设为n，将架空地线分流电流设为Ikj，将杆塔间的自阻抗设为Z ，将地线和相线的互阻抗设为Z ，i为1，2，...，n。将R设为短路故障变电站的接地电阻，将RJ设为对侧站的接地电阻，J为1,2，...，M。地线总电流Ik为Ik=η•[（I11+I12+...+I2G）+（I21+I22+...+I2H）+...+（IK1+IK2+...+IKL）+...（IM1+IM2+...+IMN）]，η指的是架空地线间的互阻系数，系数取值与短路电流大小与线路间距等，有着直接的关系。
2 变电站内短路时架空地线分流系数的计算
2.1变电站内短路时单回线路架空地线分流模型的等效
在进行架空地线总电流计算时，为了能够确保计算的准确性，需要考虑单条线路线路的杆塔系统，例如KJ线路，此线路的架空地线，其分流电流的等效是电流源。从架空地线和相线互抗阻对分流的影响，理论上将等于为架空地线的每个档距增加电压源，即E =I •Z ，其中I 指的是相线KJ的短路故障电流，其左侧电流源是分流电流，主要负责网络右侧的等效，网络开路电压与输入电阻的计算，可以采取以下方法：1）右侧输入电阻计算，即ZKJ，利用（Z +RK）//R +Z //R ...//R 。2）单回线路架空地线分流的等效。为了便于后期总分流电流的计算，进行模型转换，使用诺顿等效模型进行计算，如图2所示,其中I =E /ZKJ。
2.2变电站内短路时架空地线总分流电流和分流系数的计算
基于等效模型，考虑等效电路模型特点，构建站内短路故障是电流分流等效电流电路模型，如图2所示,其中虚线框范围内的电路是诺顿等效电路，接地短路电流是I，Mn指的是多条线路架空地线互阻系数，架空地线分流系数可以用公式计算，即Ke1=（Imax-In-I）/（Imax-In），计算使用MATLAB软件，能够准确的出系数值。
3 变电站内短路时架空地线分流系数的测量和数据对比
3.1变电站短路电流实际测量结果
对某220kV变电站进行短路接地试验中，主要这都能对220kV侧的1M母线与母联2012开关、A甲线开关，做人工单相短路试验点，选在220kV侧A架线42864刀闸近A相CT侧，即A相触头处。在变压器不处于运行状态下，因此不需要进行中性点电流测量，只需要测量4条架空地线与短路故障总电流测量，其波形参数如下：1）A甲乙线OPGW地线电流稳态峰值为5.213kA，相位为-19.08°；2）B甲乙线OPGW地线电流为5.390kA，相位为-25.83；3）C甲乙线第1条OPGW地线电流稳态峰值是1.261kA，相位为13.50°；4）C甲乙线第2条OPGW地线电流稳态峰值是1.241kA，相位为13.50°，此数据是以故障总电流作为相位基准，超前于它的相位是正，滞后于故障总电流的为负，故障总电流的稳态峰值是21.462kA，其相位为0.00°。
3.2测量结果对比分析
设短路故障总电流为I0，其中A甲乙线OPGW地线电流IW1；B甲乙线OPGW地线电流为IW2；C甲乙线第1条OPGW地线电流为IW3；C甲乙线第2条OPGW地线电流为IW4，因为此试验的过程中变压器不在运行状态，而且中性点的电流IN=0A，所以地线分流系数Ks1=/ /I0/0.5915，基于测试结果可以得出此次试验中，当发生短路故障时，架空地线分流系数较大，可以达到59.15%，其中近短路故障侧，即220kV侧，其地线分流电流相对较多，对侧分流相对较少，即110kV，二者相比能够相差4倍之多。考虑到短路故障中，单相短路故障较为常见，需要对其分流系数进行分析，利用PSCAD，构建单相短路故障仿真计算模型，包括电网模型、输电线路模型、变电站模型，对地线分流系数变化，进行规律探索，通过仿真分析可以发现，当变电站接地电阻增大时，地线分线系数增大。若固定变电站某侧出线数，增加对侧出线数，地线分流系数会减少。短路故障所在位置，给分流系数造成的影响较小，对故障电流与地线电流造成的影响较大。基于此，为了能够改变分流系数，需要改善架空地线分流能力参数，例如接地电阻与出线数。
4 结语
变电站内发生短路时架空地线分流系数的计算，可以采取图论法准确的算出。文中以故障案例，进行实际测量对比分析，明确变电站内故障时影响地线分流系数变化的因素，包括接地电阻与出线数量等。因为多条线路间存在着不同程度的互阻抗，计算互阻系数，需要从线路长度和相对位置等方面入手，难以准确的计算，因此还需要进一步研究互感系数估算方法。
参考文献
[1]王婧倩,沈保国.基于电磁暂态程序的架空地线分流系数的计算[J].广东电力,2012（05）:98-102.
[2]李谦,蒋愉宽,肖磊石.变电站内短路电流分流系数实测和分析[J].电网技术,2013（07）:2060-2065.
论文作者:王欣刚
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：地线论文; 电流论文; 系数论文; 站内论文; 故障论文; 变电站论文; 模型论文; 《基层建设》2017年第14期论文;