配电网电容电流估算公式的修正精Word文档下载推荐.docx
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关键词:
配电网电容电流;
估算公式;
修正中图分类号:
TM727文献标识码:
A 文章编号:
100722322（20040120045205
收稿日期:
20031021基金项目:
浙江省电力科技项目
作者简介:
钟新华（1958-,高级工程师,主要从事配电网规划设计方面的研究。
1 问题的提出
随着城市电网的扩大,特别是电缆出线的增多,配电系统电容电流增加较快。
当系统的某一相发生接地故障时,对地电容电流会相当大,接地电弧如不能自熄,极易产生间隙性弧光接地过电压,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。
有时由于电磁式电压互感器铁心饱和引起铁磁谐振过电压,将会造成电压互感器损坏或熔断器熔断,使事故跳闸率明显上升。
针对配电网日益出现电容电流增大现象,1997年浙江省金华电网实施接地变消弧线圈自动补偿电容电流来提高配网可靠性,从110kV江南变第一台接地变投运后五、六年来,先后出现了接地变均由于补偿容量太小问题,而实际运行电容电流大而逐一更换。
例如110kV江南变、站前变主变容量均为2×
40MVA,10kV母线I、II段分别装了2台接地
变,补偿范围每台20~50A,运行3年后市区供电局反映电压不平衡,时常有接地信号,各条线路轮流拉,2001年进行了实际测试,发现每段母线上电容电流已超过了70A,随即更换了容量大的接地变。
再如110kV义乌变、稠城变在10kV母线装了补偿电流为20~50A接地变,投运不久,就出现接地变工作在欠补偿状态,实际测试后,每段母线上
电容电流在80~100A,随即更换成补偿容量为
100A接地变。
针对这样的情况,引起了我们重视。
一是对设计人员对配网电容电流估算公式进行核对,发现是按设计手册上计算的没有差错;
二是访问了浙江省其它地市局,发现一部分地市局（衢州、台州等与金华有相同情况。
如何才能预先准确计算出配电网电容电流是急待解决的问题。
接地变消弧线圈容量的确定,取决于配网中电容电流的大小。
目前配网电容电流的确定主要采用实际测量和理论估算两种方式。
实际测量具有准确度高的特点,在电网已经形成时可采用测量的方法确定电网的电容电流。
但在设计阶段,由于电网尚未形成,必须经理论方法进行估算。
2 配电网电容电流传统估算方法
211 传统上工程估算电容电流的几种经验公式
目前电力部门在估算接地电容时,按照电力系统设计手册多采用的传统计算方法。
单相接地系统电容电流可以采用如下公式估算:
架空线的电容电流值:
IC=（217-313Ul×
10-3
（A
对于没有架空地线的采用:
IC=217Ul×
10
-3
（A;
对于有架空地线的采用:
IC=313Ul×
10-3 （A
对于同杆双回线路,电容电流为单回路的113~116倍。
电缆线路单相接地电容电流值:
IC=011Ul （A
U———线路的额定电压（kV
l———线路的长度（km
而这样的估算公式早在20世纪70年代中期就被提出,适用于当时的线路和设备的情况。
至20世纪80年代后期,由于电缆已经逐渐增多,电缆结构尺寸发生很大变化,所以在电缆线路设计手册中电容估算公式进行了修正,将电缆截面作为因变量引入公式:
IC=K・U・L （A
其中 K=95+1144S/2200+0123S
U———缆线的额定电压（kV
L———电缆的长度（km
S———电缆芯线截面（mm2
212 传统经验公式的不足
目前看来,即使是以上修正公式对于电缆的结构尺寸变化予以考虑,但由于近来大量采用的电缆多为交联聚乙烯电缆（XPLE,与较早采用的油浸电缆的电气参数发生了很大变化,所以该修正公式也已经无法满足设计估算要求。
另外,由于配电网越来越大,网架结构非常复杂,负荷多样化,拥有内部中压线路的大用户增加很快,导致了对电容电流产生影响的因素非常复杂,原来单一的估算公式考虑的情况过于简单,无法满足现在配电网电容电流的估算要求,带来误差较大,所以需要再修正。
3 估算公式修正的依据
在长达一年多时间里,我们通过大量分析和现场测试,对影响配网电电容电流的各种因素进行了研究,找到了估算配网电容电流误差的主要原因。
311 架空绝缘线和架空裸导线的分布电容差异架空绝缘线造价比电缆要省得多,因此城区10kV配网使用绝缘线比较普遍。
原先设计手册中未专门对架空绝缘线分开计算,传统上设计人员把它归类到架空线中,而实际由于架空绝缘线加了一层绝缘介质,特别是绝缘架空线如果相距缩小架设、相与相电容和相对地电容都增大。
通过测试,架空裸导线与架空绝缘线的电容电流是有差异的。
大约是:
400V每10km架空线:
0132A;
10kV每10km绝缘架空线:
0162A。
312 配电网参数（主要是电缆长度无法统计准确误差
由于现在对供电可靠性要求很高,变电站是以环形网状或手拉手供电,电缆、架空线布置错综复杂。
对于绝缘架空线、电缆长度与截面无法统计准确,对用户自已管辖范围内的配电系统更无法统计,这也造成估计误差的原因。
一般根据供电部门设计及管理职能划分,担任110kV变电所设计只关心110kV变电所10kV馈线出去的电缆规格,计算10kV配网电容电流也只计这一部分,而未考虑其它因素,但设计10kV接地变容量,计算电容电流时还应考虑如下两点:
①10kV开闭所到各配电房、配变的电缆。
城区10kV配网现在大部分已设置了开闭所,便于灵活供电,因此配网分成几段供电,所以在统计10kV电缆时应考虑所有10kV高压电缆。
例如金华市区1997年110kV江南变设计时按馈线电缆统计（近期15km,远景40km只有40km,而实际开闭所至各配变、配电房高压电缆就有45km,加110kV变电所10kV主电缆出线近80km,误差一倍。
②互为备用供电时配电网络的电缆。
城区10kV配网正常时有各自110kV变电所供电,而一旦有一只110kV变电所出现抢修、事故时,10kV配网由于已经实现了互为备用,这时配电网覆盖范围扩大了。
因此,在设计接地变时应该考虑互为备用的高压电缆。
313 无功补偿电容器组接错线的影响
一些电力局曾有因为无功补偿器接错线,从而造成的估算结果出现了较大偏差。
主要是由于错将中性点接地,会人为造成线路对地电容的增大。
314 用户负荷对测量结果的影响
对于10kV系统,供电企业往往只估算自己所辖线路,而不计及大用户的电缆,有些大工业用户,本身有十几公里的电缆,因此,实际测量结果会与估算值相差较大。
另外,有些用户本身有变电所,其母线分段与电源变电站分段相同,且由同一变电站供电。
这样,总电容电流相差不大,分段测电容电流时,会有很大差别。
如某热电厂,10kV系
统分3段,分别向该厂10kV系统3段供电,实测总电容电流250A,而分段测时,每段电容电流均在200A左右。
315 大量的低压电缆的影响
10kV系统中,配变下均有大量的低压电缆。
根据前面我们推导的低压线路的分布电容公式,可以看到,由于目前低压线路的材质和大量使用,其贡献的电容电流对系统总的电容电流是有相当程度的影响。
而长期来,供电企业一般忽略由低压线路产生的电容电流,目前看来,这部分电容电流也会造成实际测量值和估算值一定程度的差异。
在设计规程中说到,380V厂用电系统的接地电容电流一般不超过1A,接地电容电流与电缆选型有关,但不会超过1A。
而配电变压器供电的低压电缆直至进户线,虽然影响小,但因数量多,长度长,总的电容电流不可忽视,但设计人员往往不会去考虑。
例如对金华电业局试点地区作了统计,城区供电的一台250kVA公变或小区专变,低压电缆（直至进户线一般在3km左右。
全塑电缆由于对地电容电流较小,忽略不计,金属保护的三芯电缆查得每相对地电容值如表1。
表1 低压电缆统计数据（对地电容
电缆截面/mm2对地电容/（μF/km （Ue=1kV25015~0156
500163~0182
700172~0191
120181116
2台40MVA主变的110kV变电所,有配电变压器容量80~100MVA,则有低压电缆约800kM（不包括全塑电缆,则换算到10kV测电容电流约为10A左右。
316配电变压器电容电流的影响
配电变压器虽然感抗大于容抗,而仍存在电容,市区一个110kV变电所按80MVA容量输送负荷,配电变压器也大约在80MVA容量考虑,根据有关测试和查找,大约每800kVA单相对地电容为1μF,单相电容电流为0121A,一个110kV变电所所属供电配电变压器电容电流有13A左右。
317 高次谐波的影响
电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。
如民用配电系统中的中性线,由于荧光灯、调光灯、计算机、冶炼厂等负载,会产生大量的奇次谐波,其中3次谐波的含量较多,可达40%;
三相配电线路中,相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加,使中性线的电流值可超过相线上的电流。
4 系统电容电流估算公式修正
综上所述对配网电容电流估算公式影响因素诸多,有必要对其进行修正,忽略次要因素,对主要影响配网电容电流的几个参数予以修正。
411 配电装置影响率ε
计算电网的电容电流时,除了考虑了架空线路和电力电线线路的电容电流,还应考虑变电所内配电装置的影响。
资料表明:
电网额定电压为10kV时,变电所配电装置使电容电流增加了12%~18%左右,一般情况下取15%进行计算。
这部分电容电流主要由主变压器、电流互感器、电压互感器和开关柜等对地电容产生。
由于现在城区变配电装置
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