文档介绍：配电网电容电流计算与测量
长沙理工大学电气与信息工程学院
第一节配电网电容电流计算
一、概述
随着城市电网的扩大,电缆出线的增多,系统电容电流大大增大。当系统发生单相接地故障,其接地电弧不能自熄,极易产生间隙性弧光接地过电压,持续时间一长,在线路绝缘弱点还会发展成两相短路事故。因此,当网络足够大时,就需要采用消弧线圈补偿电容电流,这是保证电力系统安全运行的重要技术措施之一。为避免不适当的补偿给电力系统安全运行带来威胁,首先必须正确测定系统的电容电流值,并据此合理调整消弧线圈电流值,才能做到正确调谐,既可以很好地躲过单相接地的弧光过电流,又不影响继电保护的选择性和可靠性。
目前,电容电流的测定方法很多,通常采用附加电容法和金属接地法进行测量和计算,但前者测量方法复杂,附加电容对测量结果影响较大,后者试验中具有一定危险性。目前,根据各种消弧线圈不同的调谐原理,有多种间接测量电网电容电流的方法。其根本思想都是利用电网正常运行时的中性点位移
电压、中性点电流以及消弧线圈电感值等参数,计算得到电网的对地总容抗,然后由单相故障时的零序回路,计算当前运行方式下的电容电流。
在实际运行中,对于出线数较多、线路较长或包含大量电缆线路的配电系统,当其发生单相接地故障时,对地电容电流会相当大,接地电弧如果不能自熄灭,极易产生间隙性弧光接地过电压或激发铁磁谐振,持续时间长,影响面大,线路绝缘薄弱点往往还会发展成两相短路事故。因此,DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定:3~10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统,当单相接地故障电流大于10A时应装设消弧线圈;3~10kV电缆线路构成的系统,当单相接地故障电流大于30A,又需在接地故障条件下运行时,应采用消弧线圈接地方式。消弧线圈一般为过补偿运行(即流过消弧线圈的电感电流大于电容电流),也就是说装设的消弧线圈的电感必须根据对地电容电流的大小来确定,以防止中性点不接地系统发生单相接地而引起弧光过电压。
故障后,消弧线圈必须快速合理地补偿电容电流,以使接地电弧快速自熄,所以消弧线圈应实时跟踪电网运行方式的变化,在电网正常运行时,测量计算当前运行方式下的电容电流,以合理调节消弧线圈的出力。显然,电网电容电流的计算精度,将直接影响消弧线圈的调谐和补偿效果。
随着电力系统对安全可靠性要求的日益提高,用户对消弧线圈调谐精度和补偿效果的要求也越来越高。而现有的各种消弧线圈自动跟踪补偿装置中所采用的计算理论和方法,无法很好满足用户的要求。要提高消弧线圈的调谐精度和补偿效果,首先就要进一步提高电容电流的计算精度。本章对电容电流的计算理论和计算方法作了进一步深入的研究,减小和消除了对地容抗计算的误差,并计及电网不平衡对电容电流计算的影响,提高了电容电流的计算精度。
二、电容电流的估算
2. 1架空电力线路电容电流估算法
中性点不接地系统对地电容电流近似计算公式为:
无架空地线:
有架空地线:
式中, U ——额定线电压(千伏);
L ——线路长度(公里);
——系数,因水泥杆,铁塔线路增10%。
几点说明:①(6-10kV系统);
②一般实测表明:夏季比冬季电容电流增值10%;
③由于变电所中电力设备所引起的电容电流增值估算见
表4–1。
④一般估算 6kV:IC=(安/公里)
10kV:IC=(安/公里)
表4–1 因变电所设备引起的电容电流增值估算
额定电压(千伏)
6
10
35
110
220
电容电流增值(%)
18
16
13
10
8
. 电力电缆线路的电容电流
6kV:
(安/公里)
(安/公里)
10kV:
式中:
S——电缆截面积(毫米2)
Ue——额定线电压(千伏)
上述的计算公式主要适用于油浸纸电力电缆,对目前采用的聚氯乙烯绞联电缆每公里对地的电容电流比油浸纸要大,根据厂家提供的参数和现场实测检验约增大20%左右。
经验数据表
表4–2 6~35kV油浸纸电缆电容电流计算
额定电压
(kV)
电容电流
平均值
(A/km)
缆芯截面(mm2)
6
10
35
16

—
25

—
35

—
50

——
70

95

120

150

185

240