配电网电容电流估算公式的修正(精)
煤矿10kV供电系统电容电流计算方法
第３６卷 第２期２０１６年０３月西安科技大学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３６ Ｎｏ ２Ｍａｒ ２０１６ ＤＯＩ：１０．１３８００／ｊ．ｃｎｋｉ．ｘａｋｊｄｘｘｂ．２０１６．０２２１文章编号：１６７２－９３１５（２０１６）０２－０２８２－０６ 煤矿１０ｋＶ供电系统电容电流计算方法张红涛１，王 星１，蔡文龙１， 永１，２（１ 西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安７１００５４；２ 陕煤集团神木红柳林矿业有限公司，陕西榆林７１９３００）摘 要：随着煤矿生产规模以及矿井供电网络不断扩大，使得矿井供电系统对地电容电流越来越大，存在很大的安全隐患，为了减少煤矿安全事故的发生，保障矿井供电系统的安全运行，对矿井供电系统电容电流的准确掌握就十分重要。
而传统的电容电流计算方法考虑的因素比较单一，估算误差较大，已不能满足要求。
文中总结了传统计算方法的特点，并在传统计算方法的基础上引入了电缆材料影响系数、电气设备增值系数以及环境因素影响系数，得到了煤矿１０ｋＶ供电系统电容电流的修正计算方法。
文中以某煤矿１０ｋＶ供电系统为例，进行了电容电流实测结果和理论计算结果的对比分析，验证了该修正计算方法的正确性。
综合考虑了多因素影响的煤矿供电系统电容电流修正计算方法较传统计算方法的计算误差更小，精度更高，对于煤矿供电系统电容电流的理论估算以及消弧线圈容量的确定具有一定的实际指导意义。
关键词：煤矿；电容电流；修正公式；计算方法中图分类号：ＴＭ７５１ 文献标志码：ＡＣａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆ１０ｋＶｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｉｎｃｏａｌｍｉｎｅＺＨＡＮＧＨｏｎｇ ｔａｏ１，ＷＡＮＧＸｉｎｇ１，ＣＡＩＷｅｎ ｌｏｎｇ１，ＹＵＮＹｏｎｇ１，２（１ ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ；２ ＳｈａａｎｘｉＣｏａｌＧｒｏｕｐＳｈｅｎｍｕＨｏｎｇｌｉｕｌｉｎＭｉｎｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｕｌｉｎ７１９３００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｓｃａｌｅｏｆｃｏａｌｍｉｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｔｉｎｕｅｓｔｏｅｘｐａｎｄ，ｔｈｅｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｔｏｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｅｍｉｎｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｕｓｔｈｅｒｅｅｘｉｓｔｓｇｒｅａｔｓｅｃｕｒｉｔｙｒｉｓｋ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｃｃｉｄｅｎｔｓａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｔｈｅｍｉｎｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｍａｓｔｅｒｔｈｅｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｈｅｍｉｎｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃｏｎｓｉｄｅｒｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｆｅｗｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｆａｃｔｏｒｓ，ｓｏｉｔｓｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｉｓｌａｒｇｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｎｏｔｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｇｅｔｓｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆａｃｏａｌｍｉｎｅ１０ｋＶｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅｃａｂｌｅｍａｔｅｒｉａｌｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｄｄｅｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈｅｘａｍｐｌｅｓｏｆａｃｏａｌｍｉｎｅ１０ｋＶｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｄｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓｂｅｅｎｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｔｈｅｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔａｋｅｓｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅｆａｃｔｏｒｓ，ｓｏｉｔｈａｓｓｍａｌｌｅｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｓａｎｄｈｉｇｈｅｒａｃｃｕｒａｃｙｔｈａｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓｃｅｒｔａｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｃａ收稿日期：２０１５－１０－２０ 责任编辑：高 佳通讯作者：张红涛（１９８９－），男，陕西咸阳人，硕士研究生，Ｅ ｍａｉｌ：６２３５５８７２９＠ｑｑ．ｃｏｍ博看网 . All Rights Reserved.第２期张红涛等：煤矿１０ｋＶ供电系统电容电流计算方法ｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｏｆｍｉｎｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｐｅｔｅｒｓｅｎｃｏｉｌｃａｐａｃｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌｍｉｎｅ；ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔ；ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａ；ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ０ 引 言随着煤矿生产规模的不断扩大，电缆线路增长，矿区配网系统对地电容电流越来越大。
应用于配电网电容电流检测的相位比较方法
应用于配电网电容电流检测的相位比较方法张杰;郑逸凡【摘要】配电网电容电流测量方法中,二频法和谐振法都需要测量电压互感器开口三角形侧电压、电流信号的相位差来进行相应的计算,因此提出一种带FIR数字工频滤波的相位比较方法,该相位比较方法包括FIR数字工频滤波单元、相位延时消除单元以及相位比较单元,对各单元原理和实现过程进行了详细的介绍,并通过仿真验证所提方法的正确性.结果表明该方法可以消除电力系统工频干扰,精确测量电压互感器开口三角形侧电压、电流相位差.【期刊名称】《湖北工业大学学报》【年(卷),期】2019(034)001【总页数】4页(P44-47)【关键词】电容电流测量;FIR数字工频滤波;相位比较【作者】张杰;郑逸凡【作者单位】湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,湖北武汉430068;湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,湖北武汉430068【正文语种】中文【中图分类】TM930.12随着配电网容量不断加大，输电距离逐渐增加，电力电缆在电力系统中使用的比例也越来越大[1]，电力系统中接地电容电流大大增加，特别在电力系统单相短路时会产生电弧，危害设备及人身安全，降低电力系统的运行可靠性。
准确测量电容电流是选取消弧线圈容量以及配电网灵活调谐的重要依据[2]。
信号注入法是在电力系统中性点(一般取电压互感器开口三角形侧)注入小信号来进行测量，不影响电力系统正常运行，使用较广。
信号注入法中的二频法和谐振法都需要准确测量电压互感器开口三角形侧电压电流相位差来进行相应的计算。
文献[3-4]将示波器接在电压互感器开口三角形侧的两端，通过示波器显示的电压、电流波形观察相位差，这种方式不直观且误差较大；文献[5]通过单片机相位测量模块测量相位差，但电力系统工频干扰没有消除；文献[6]采用T型陷波电路滤除工频信号，但模拟电路易发生老化故障。
因此，本文针对传统相位测量方法的不足，提供了一种带FIR数字工频滤波的相位比较方法，采用具有线性相位的FIR数字滤波滤除电力系统工频干扰的同时，省去了示波器，能方便直观地观察电压互感器开口三角形侧电压、电流相位差。
电容电流计算(线路,发电机回路)
电容电流的计算书电网的电容电流，应包括有电气连接的所有架空线路、电缆线路、发电机、变压器以及母线和电器的电容电流，并应考虑电网5～10年的发展。
1．架空线路的电容电流可按下式估算：I C =（2.7～3.3）U e L×10-3 (F-1)式中：L——线路的长度（㎞）；U e——线路系统电压（线电压KV）I C ——架空线路的电容电流（A）；2.7 ——系数，适用于无架空地线的线路；3.3 ——系数，适用于有架空地线的线路；同杆双回线路的电容电流为单回路的1.3～1.6倍。
亦可按附表1所列经验数据查阅。
附表1 架空线路单相接地电容电流（A/km）2.电缆线路的电容电流可按（F-2）式估算，亦可进行计算I C=0.1U e L （F-2）按电容计算电容电流具有金属保护层的三芯电缆的电容值见附表2。
附表2 具有金属保护层的三芯电缆每相对地电容值（µF/㎞）将求得的电缆总电容值乘以1.25即为全系统总的电容近似值（即包括变压器绕组、电 动机以及配电装置等的电容）。
单相接地电容电流可由下式求出： I C =3 U e ωC ×10-3（F-3）其中 ω=2πf e式中 I C —— 单相接地电容电流（A ）； U e —— 厂用电系统额定线电压（kV ）； ω —— 角频率； f e —— 额定功率（Hz ）；C —— 厂用电系统每相对地电容（µF ）；2.2、6～10 kV 电缆和架空线的单相接地电容电流I C 也可通过下式求出近似值。
6kV 电缆线路=I C 6S 22002.84S95++U e （A ） （F-4）10kV 电缆线路 =I C 0.23S22001.44S95++U e（A ） （F-5） 式中 S —— 电缆截面 （㎜²）U e —— 厂用电系统额定电压（kV ） 2.3 电容电流的经验值见附表3。
附表3 6～35kV 电缆线路单位长度的电容电流（A/㎞）2.4 6～10 kV 交联聚乙烯绝缘电力电缆的接地电容电流。
20 kV配电网线一缆混合线路电容电流实用计算
20 kV配电网线一缆混合线路电容电流实用计算作者：葛维标周灵江马匡萍丁道敏徐文翰来源：《科技创新导报》 2013年第22期葛维标1 周灵江1 马匡萍1 丁道敏1 徐文翰2(1.国网浙江临海市供电公司浙江临海 317000：2.南京工程学院电力工程学院南京211167)摘要：20kV配电网选择合理的中性点接地方式的主要依据是对配电网接地电容电流的准确计算。
该文结合临海市东部区块20kV配电网的实际，提出了一种线_缆混合线路电容电流的实用计算方法。
通过软件仿真与现场测试，验证了所述方法的正确性。
关键词：配电网电容电流计算电缆中图分类号：TM744 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)08(a)-0001-01目前，我国已有部分地区采用20kV配电网，并对原有的10kV配电网进行升压改造。
20kV 配电网的电容电流是确定其采用何种中性点接地方式的主要依据。
在20kV配电网中，架空线与电缆混合线路是馈电线路的主要形式。
随着建设与改造工作的不断推进，这种线缆混合线路将越来越多，电缆线路的比例将逐渐上升。
但对于线_缆混合线路对地电容值多采用估算的方法获得，误差较大。
该文中将结合本地区20kV配电网实例介绍架空线与电缆的电容电流计算方法，计算出实际的电容电流。
1 架空线参数计算方法1.1 杆塔几何参数计算杆塔模型如(图1)所示。
单回导线的几何均距为（1）由图1可见，d12、d23、d13分别为0.64m、1.36m、1.32m,根据公式求得为1.047m。
其他两点的间距可通过几何计算得到。
1.2 架空线阻抗参数计算单位长度的正序阻抗计算公式为：式中hm——三相导线平均架设高度；Dmm——三相导线平均距离。
本地区架空导线多采用同塔架设的平行双回线路，经计算JKLYJ-20/240绝缘导线的单位长度参数为：正序阻抗0.125+j0.317(Ω/km)；零序阻抗为0.4592+j2.4165(Ω/km)，正序对地容抗为274.175（Mohm*m），零序对地容抗为828.797（Mohm*m）。
电容电流估算
系统电容电流的估算
消弧线圈的选型应参考系统的电容电流，根据电容电流大小来决定消弧线圈的补偿范围。
一般来说，系统应按电压等级估算电容电流，每一电压等级总电容电流均应包括线路，母线及其它一次设备的电容电流。
实际计算时往往将变电站设备的电容电流纳入线路电容电流中的方法计算。
即：
1． 电缆线路电容电流的估算
电缆线路的电容电流远大于架空线路的电容电流，必须单独计算，其值与电
缆的截面积、电缆结构、额定电压密切相关，可参考表一估算。
line
c c I I I ∑+∑=
（电缆电容参考《电力设备选型手册2000－2001》（北京老科技工作者总会电力规划设计总院协会主编）P510）。
电力设备运行电流估算法则
已知变压器容量，求其各电压等级侧额定电流口诀 a ：容量除以电压值，其商乘六除以十。
说明：适用于任何电压等级。
在日常工作中，有些电工只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。
将以上口诀简化，则可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀：容量系数相乘求。
已知变压器容量，速算其一、二次保护熔断体（俗称保险丝）的电流值。
口诀 b ：配变高压熔断体，容量电压相比求。
配变低压熔断体，容量乘9除以5。
说明：正确选用熔断体对变压器的安全运行关系极大。
当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时，熔体的正确选用更为重要。
这是电工经常碰到和要解决的问题。
已知三相电动机容量，求其额定电流口诀（c）：容量除以千伏数，商乘系数点七六。
说明：（1）口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。
由公式及口诀均可说明容量相同的电压等级不同的电动机的额定电流是不相同的，即电压千伏数不一样，去除以相同的容量，所得“商数” 显然不相同，不相同的商数去乘相同的系数0.76，所得的电流值也不相同。
若把以上口诀叫做通用口诀，则可推导出计算220、380、660、3.6kV 电压等级电动机的额定电流专用计算口诀，用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时，容量千瓦与电流安培关系直接倍数化，省去了容量除以千伏数，商数再乘系数0.76。
三相二百二电机，千瓦三点五安培。
常用三百八电机，一个千瓦两安培。
低压六百六电机，千瓦一点二安培。
高压三千伏电机，四个千瓦一安培。
高压六千伏电机，八个千瓦一安培。
（2）口诀c 使用时，容量单位为kW，电压单位为kV，电流单位为A，此点一定要注意。
（3）口诀c 中系数0.76是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。
功率因数为0.85，效率不0.9，此两个数值比较适用于几十千瓦以上的电动机，对常用的10kW以下电动机则显得大些。
这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差，此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。
估算系统电容电流的计算方法
估算系统电容电流的计算方法答：系统总电容电流是小电流接地系统的重要数据，它与系统的结构、运行方式、电压等级有很大关系。
WXD-2型小电流选线装置的运行只需要对系统同一电压等级的总电容电流进行估算，估算的步骤如下：（1）按电缆或架空线及电压等级分别计算出各类线路的总长度；（2）根据“设计数据”一章内容的表三、表四计算出各类线路的电容电流；（3）求出总电容电流。
举例如下：某变电站线路的构成为10KV及35KV母线各一段，10KV架空出线总长40KM，电缆出线总长11KM；35KV架空出线总长50KM，电缆出线总长15KM，缆芯截面积均为70mm2。
系统总电容电容电流计算如下：（1） 10KV电缆电容电流：Ic10=0.9×11＝9.9A35KV电缆电容电流：Ic35=3.7×15=55.5A（2） 10KV架空线电容电流：IL10=0.03×40＋(0.03×40)×0.16=1.39A35KV架空线电容电流IL35=0.10×50＋(0.10×50)×0.13=5.65A（3）总电容电流：10KV母线：Ic=Ic10＋IL10=9.9＋1.39=11.29A35KV母线：1c=Ic35＋IL35=55.5＋5.65=61.15A这个计算方法对交联电缆误差较大，偏小。
现在还有哪个供电局用70mm2电缆供电？10KV架空出线总长40KM，电缆出线总长11KM，这么长，线损吓死人，可能吗。
计算电容电流A/KM明显偏小，现在都用交联电缆了，不是过去的纸绝缘电缆！110KV以上的线路几乎都是直接接地系统，几乎不用这个。
电容电流估算方法
电容电流估算方法(总7页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1.1.1 电容电流估算方法1.1.1.1 6～10kV 电网单相接地电流的计算在中性点不接地的6～10kV 电网中，电网每相对地存在着分布电容和分布绝缘电阻，在计算接地电流时，可以把它们用集中参数来表示，如图8所示。
当电网某相发生单相经电阻接地时（电阻为零便为直接接地），在接地点有一接地电流流过，下面分析一下接地电流的计算。
图8 6～10kV 供电系统A U 、B U 、C U ——电网各相电源电压；A U ' 、B U ' 、CU ' ——电网各相对地电压；C ——电网每相对地电容；R ——电网每相对地绝缘电阻；E R ——接地电阻当电网某相(如图8中的A 相)经电阻E R 接地时，按照对称分量法的原理，可以将故障点处的三相电流、电压分解成正序电流（1A I 、1B I 、1C I ）、电压(1A U 、1B U 、1C U )；负序电流（2A I 、2B I 、2C I ）、电压(2A U 、2B U 、2C U )和零序电流0I 、零序电压0U 。
可以求出流过电阻ER 的电流E I 和各序电流之间]的关系为：C UEA A I I I I 31021=== (31) 由（31）式得出复合序网如图9所示。
图 9 单相接地故障的复合序网图9中1Z 、2Z 、0Z 分别表示电网的正序阻抗、负序阻抗、零序阻抗，由于1Z 、2Z 是电网线路和变压器的漏抗与电网对地阻抗的并联，很小，均可忽略，0Z 是电网线路阻抗与电网对地阻抗的串联，有：1Z =2Z ≈0，0Z ≈Z =C j Rω+11。
根据对称分量的原理，故障点处的对地电压：⎪⎩⎪⎨⎧++='++='++='021021021U U U U U U U U U U U U C C C B B B A A A (32) 可以得出：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧======0222111C B A C C B B A A U U U U U U U U U(33)ER 3所以在故障点存在有正序电压和零序电压，负序电压接近于零。
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第 21卷第 1期 2004年 2月现代电力M ODERN E LECTRIC POWER V ol 121 N o 11Feb 1 2004配电网电容电流估算公式的修正钟新华(浙江省金华市电业局 , 金华 321017摘要 :配电网电容电流估算公式是配电网设计中的常用公式。
随着线路增多和设备变化 , 传统的估算公式出现了很大误差。
为此 , 分析了造成公式误差的原因 , 重新推导出了新估算公式 , 对从事电力建设工程技术人员有极大的实用价值。
关键词 :配电网电容电流 ; 估算公式 ; 修正中图分类号 :T M727文献标识码 :A 文章编号 :100722322(2004 0120045205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 2×40M VA , 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 :I C =(217-313 Ul ×10-3(A对于没有架空地线的采用 :I C =217Ul ×10-3(A ;对于有架空地线的采用 :I C =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 :I C =011Ul (AU ———线路的额定电压 (kVl ———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 :I C =K ・ U ・ L (A其中 K =95+1144S/2200+0123SU ———缆线的额定电压 (kVL ———电缆的长度 (kmS ———电缆芯线截面 (mm 2212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 (XP LE , 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 :① 10kV 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 /mm 2对地电容/(μF/km (Ue =1kV 25015~0156500163~0182700172~01911201811162台 40M VA 主变的 110kV 变电所 , 有配电变压器容量 80~100M VA , 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80M VA 容量输送负荷 , 配电变压器也大约在 80M VA 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。