化工厂220kV母线接地开关选择的探讨

(武汉江汉化工设计有限公司，湖北 武汉 430223)

近年来，受国际原油、天然气价格上涨以及国内油气资源不足、石油进口日益增加的影响，加速发展煤化工已成为煤炭和化工行业关注的热点。

作为我国中长期能源发展战略的发展重点，新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、天然气、乙烯原料、聚乙烯、聚丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)等，其与能源、化工技术结合，可形成煤炭、能源化工一体化的新兴产业。煤炭能源化工产业将在我国能源的可持续利用中扮演重要的角色，是今后20年的重要发展方向，为了减轻燃煤造成的环境污染，降低我国对进口石油、天然气的依赖，这就意味着未来将持续新建一批大型的煤制气化工厂。

1 影响接地开关选择的因素

大型煤制气化工厂用电量非常大，通常会设置220kV变电站。在220kV变电站中，母线接地开关有着极为重要的作用。接地开关一端和母线相连，通常是不直接连接的，要先通过断路器，其另外一端和地连接，在停电检修时，要先断开断路器，再合上接地开关，这样才能保证检修安全。接地开关的选择与母线长度、长期电磁感应电压、按瞬时电磁感应电压有着密切联系。因此，接地开关的选择过程较为复杂。本文以某大型煤制气化工厂220kV变电站母线接地开关的选择与计算为例，来对此问题进行探讨。

2 母线接地开关的选择计算实例

某大型煤制气化工厂220kV变电站电气主接线图见图1，配电装置采用屋外敞开式普通中型配电装置，断路器单列式布置，母线间隔宽度13m，母线采用支持式铝管母线，两组三相母线排列方式为A1、B1、C1和A2、B2、C2，管母外径150mm，两组母线间距5m，相间距离3m，220kV母线三相短路电流为45kA，单相接地短路电流为40kA，保护切除三相短路电流的时间为0.3s，切除单相接地短路电流的时间为0.4s。

图1 某大型煤制气化工厂220kV变电站电气主接线简图

如图，配电装置母线的最短长度为：间隔数=进线数+出现数+母联回路数+母联设备回路数=3+5+1+1=10，母线长度=间隔长度×间隔数=13×10=130m。

2.1 按长期电磁感应电压确定

依据《电力工程电气设计手册：电气一次部分》公式10-2、10-4、10-5规定：

=1.853×10-4Ω/m

=0.628×10-4Ω/m

=1.558×10-4Ω/m

=1.558×10-4Ω/m

=0.093 3V/m

两接地开关间的距离：

接地开关至母线端部的距离：

2.2 按瞬时电磁感应电压确定

(1)按三相短路电磁感应电压确定：

=1.777 5V/m

两接地开关间的距离：

接地开关至母线端部的距离：

按三相短路电磁感应电压，确定每组母线接一组接地开关即可。

(2)按单相接地短路电磁感应电压确定：

UA2(K)=IXA2C1=40 000×1.853×10-4

=7.412V/m

两接地开关间的距离：

接地开关至母线端部的距离：

两接地开关间的最小距离选择61.86m，接地开关至母线端部的最小距离选择30.93m，对于全长130m的母线而言，应选择3组接地开关。

3 结语

国内大型化工厂的新建往往伴随着较大的用电量，通常会设置220kV变电站，而接地开关选择的正确与否关系到化工厂运行的稳定及检修的安全。影响接地开关选择的因素很多，本文仅从母线长度、长期电磁感应电压、按瞬时电磁感应电压对接地开关间的距离与接地开关至母线端部的距离影响进行了计算探讨，对以后设计工作中的接地开关选择有一定的参考作用。

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