35kV系统电容电流计算方法探究

第３４卷第１期　青海电力　Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．１　２０１５年３月　ＱＩＮＧＨＡＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　Ｍａｒ．，２０１５　ｄｏｉ：１０．１５９１９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｑｈｅｐ．２０１５．Ｏ１．００６　３５　ｋＶ系统电容电流计算方法探究　高万虎，蔡岳　（国网青海省电力公司海西供电公司，青海格尔木８１６０００）　摘要：电力系统电容电流直接影响电网安全稳定运行，文章分析了３５　ｋＶ系统电容电流计算方法，保证系　统电容电流计算更加精准，最终为设备配置及理论计算提供可靠依据，有效提高系统运行水平。　关键词：消弧线圈；　电容电流；计算　中图分类号：ＴＭ７４４　文献标志码：Ａ　文章编号：１００６—８１９８（２０１５）Ｏ１—００２１—０３　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　３５　ｋＶ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　ＧＡＯ　Ｗａｎｈｕ，ＣＡＩ　Ｙｕｅ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ａｆｆｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｈｅ　３５ｋＶ　ｓｙｓｔｅｍｇ　ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｏｒｅ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｅｖｉｄｅｎｃｅ　ｔｏ　ｄｅｖｉｃｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｌｅｖｅ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｒｃ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｃｏｉｌ；　ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ；　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　我国配电网络一般采用小电流接地系统，而　做到正确调谐。这样既可以很好地躲过单相接地　随着电网馈电线路的不断增加及电缆线路日益增　的弧光过电流，又不影响继电保护的选择性和可　多，系统对地电容电流愈来愈大。当系统发生单　靠性。显然，电容电流的计算精度，将直接影响消　相接地故障，其接地电弧不能自熄，极易产生间　弧线圈的调谐和补偿效果。　隙性弧光接地过电压，若持续时间长，在线路绝　本文以某１１０　ｋＶ变电站Ａ为例，分析３５　ｋＶ　缘弱点还会发展成两相短路事故。为减少流经接　系统电容电流在不同计算方法下的计算结果，并　地点的电容电流，一般在小电流接地系统配置消　根据变电站实际运行情况，选取最优计算方法，以　弧线圈来补偿电容电流，以保证电力系统安全稳　此数据确定消弧线圈运行方式。　定运行。　１　系统参数　在电力系统实际运行过程中，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　１．１　１１０　ｋＶ变电站Ａ消弧线圈参数　其发生单相接地故障时，对地电容电流会相当大。　１１０　ｋＶ变电站Ａ（２×５０　ＭＶＡ）３５　ｋＶ侧配置　因此根据电容电流的大小，来确定装设的消弧线　了一台ＸＤＪ一５５０／３５型消弧线圈，其档位及补偿　圈容量及配合的接地变压器的容量。故障后，消　电流参数见表１。　弧线圈必须快速合理地补偿电容电流，以使接地　表１　ＸＤＪ一５５０／３５型消弧线圈参数表　电弧快速自熄。为避免不适当的补偿给电力系统　安全运行带来威胁，首先必须正确计算系统的电　容电流值，并据此合理调整消弧线圈电流值，才能　作者简介：高万虎（１９８８），男，助理工程师，从事系统运行管理工作。　收稿日期：２０１４—０５—１３；修回日期：２０１４—１０—０８　２２　青海电力　第３４卷　续表ｌ　１．２　３５　ｋＶ系统出线线路参数（见表２）　表２线路参数表　２　电容电流不同计算方法分析　２．１　架空线电容电流计算　方法一：根据单相对地电容…　ｌ　＝　ＵｐｗＣ　ｘ１０３　＝　Ｘ３８．５×３１４　Ｘ（３．５０８　６×１０。）Ｘ１０　＝７．３４６　３　Ａ　式中：　一电网线电压，ｋＶ；　＿２　为５０　Ｈｚ；　Ｃ一单相对地电容，Ｆ　其值为０．０２４　１Ｌ／ｌｇ　（Ｄ　／ｒ）×１０－¨＝３．５０８　６×１０－７Ｆ　（其中Ｄ　为　几何均距，ｒ为导线半径，￡为线路总长度）。　方法二：根据经验公式¨］　Ｉｃ＝（２．７～３．３）ＵｅＬ×１０　：３．３　Ｘ　３８．５×６３．７９４×１０一　＝８．１０５　Ａ　式中：Ｕｅ一电网线电压，ｋＶ；　Ｌ一架空线总长度，ｋｍ；　系数２．７适用于无架空地线的线路；　系数３．３适用于有架空地线的线路。　同杆双回架空线电容电流　：　ｌａ＝（１．３～１．６）　，其中１．３对应１Ｏ　ｋＶ线　路，１．６对应３５　ｋＶ线路，ｊ　为单回线路电容电　流。　方法三：根据运行经验　Ｉｃ＝ＵｅＬ／３５０　＝３８．５×６３．７９４／３５０　＝７．０１７　３　Ａ　式中：Ｕｅ一电网线电压，ｋＶ；　三一架空线长度，ｋｍ。　计算方法一针对各种不同型号的架空线路，　应用线路物理参数，在理论上精确计算出架空线　路单相对地电容，再根据电工基础电容电流计算　公式计算出电容电流。由于系统单相接地电容电　流数值上等于或接近系统电容电流，因此，此计算　方法相对较精确。根据电网长期运行经验，得出　系统电容电流计算经验公式，采用计算方法二、方　法三中经验公式计算出的电容电流相对接近电网　实际运行情况，但由于不同系统差异性，根据经验　公式得出的结果差别大，只能作为参考值。　由以上分析，取　＝７．４　Ａ。　２．２　电缆电容电流计算　方法一：根据单相对地电容计算电容电流¨　Ｉ　ｃ＝　ＵｅｗＣ　ｘ１０３　：　×３８．５×３１４×（１．０２９　４×１０　）×１０　＝２１．５５３　７　Ａ　式中：　一电网线电压，为３８．５　ｋＶ；　ｃ一单相对地电容，Ｆ　其值为２００　ｐＦ／ｍ×　５．１４７×１０　ｍ＝１　０２９　４００　ｐＦ＝１．０２９　４×１０一　Ｆ［　］　方法二：根据电缆参数计算单相接地电容电　流　。］　Ｉｃ＝１．２Ｌ（９５＋１．２　Ｓ）ＵＰ／（２　２００＋０．２３　Ｓ）　＝１．２×０．５×（９５＋１．２×２４０）×３８．５／　（２　２００＋０．２３×２４０）　＝２２．３　Ａ　式中：　一电网线电压，ｋＶ；　Ｓ一电缆芯线标称截面积，ｍｍ　。　方法三：根据经验公式…计算电容电流　ｌ　ｃ＝０．１　ＵｐＬ　＝０．１×３８．５×５．１４７　：１９．８１５　９　Ａ　式中：Ｕｐ一电网线电压，ｋＶ；　第１期　Ｌ一电缆长度，ｋｍ。　高万虎，等：３５　ｋＶ系统电容电流计算方法探究　２３　到变电站电力设备引起电容电流增值，总电容电　流为３０．９６２　Ａ。大于规程规定３５　ｋＶ系统允许电　方法四：根据电缆运行特性　计算电容电　流，参数见表３。　表３　电缆电容电流对照表　容电流上限值１０　Ａ，需投入消弧线圈补偿。　Ａ变电站ＸＤＪ一５５０／３５消弧线圈最大补偿　电流为２５　Ａ，且连续使用时间为２　ｈ。由于其补　偿电流小于理论计算电容电流，若投入运行，则　３５　ｋＶ系统处于欠补偿状态。这种运行方式易造　成过电压和较大的铁磁谐振过电压，在电力系统　中不可取，因此不满足运行要求。故考虑新增容　量较大的消弧线圈补偿（容量Ｑ＝１．３５×３０．９×　３８．５／，３＝９２７　ｋｖａｒ）。考虑新增线路等因素，新　＝０．５×５．９十３．９３７×３．　７十０．１７×５．２＋　０．５４×４．４　增消弧线圈容量应不小于１　０００　ｋｖａｒ。　＝２０．７７６　９　Ａ　４　结束语　随着电力系统对安全可靠性要求的日益提　高，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方法，无法很好满足用户　计算方法一针对各种不同型号的电缆，应用　电缆线路物理参数，在理论上精确计算出架空线　路单相对地电容，从而计算出电容电流。此计算　方法相对较精确。计算方法二在油浸纸电缆线路　对地电容电流计算基础上计算交联聚乙烯电缆对　地电容电流。方法三、方法四采用电缆电容电流　的要求。要提高消弧线圈的调谐精度和补偿效　果，必须进一步提高电容电流的计算精度。本文　对电容电流的计算理论方法作了进一步深人的研　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。　参考文献：　［１］电力工程电气设计手册［Ｍ］．北京：水利水电出版　社，１９９１．　计算经验公式估算出电容电流，在数值上基本接　近实际运行情况。　由以上分析，取Ｉｃ＝２１　Ａ。　综上所述，３５　ｋＶ出线电容电流为Ｉｃ＝２１＋　７．４＝２７．４　Ａ。考虑到变电站电力设备引起的电　容电流增值，总电容电流　＝２７．４×（１＋１３％）＝　３０．９６２　Ａ　３　结果分析　根据上述理论计算，Ａ变电站３５　ｋＶ出线发　生单相接地故障，其电容电流值为２７．４　Ａ。考虑　（上接第２０页）　［２］于永源，杨绮雯．电力系统分析（第三版）［Ｍ］．北　京：中国电力出版社，２００７．　［３］方大千．继电保护及二次回路速查速算手册［Ｍ］．　北京：中国水利水电．出版社，２００４．　电力出版社，１９７８．　２０１５年为实现西宁、日月山系统解环，建议　加快西宁火电厂建设，确保在２０１５年底前建成投　运。　［４］张　勇，王云辉，沈建涛，陈　瑾，王文娟，王晓茹．　输电网短路电流计算［Ｊ］．电网技术，２００７，１２（５）：　ｌ５一ｌ７．　参考文献：　［１］韩祯祥．电力系统分析［Ｍ］．浙江：浙江大学出版　社，１９９３．　［５］电力工业部电力规划设计院．电力系统设计手册　［Ｋ］．北京：中国电力出版社，１９９８．　［６］ＡＬ—Ｈａｍａｄｉ　Ｈ．Ｍ．，Ｓ．Ａ．．Ｓｈｏａ—ｔｅｒｍ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｌｏａｄ　ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｋａｌｍａｎ　ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｗｉｔｈ　［２］李光琦．电力系统暂态分析［Ｍ］．北京：水利电力出　版社，１９８５．　ｍｏｖｉｎｇ　ｗｉｎｄｏｗ　ｗｅａｔｈｅｒ　ａｎｄ　ｌｏａｄ　ｍｏｄｅｌ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００４，６８（１）：７５～８３．　［３］西安交通大学，等．电力系统计算［Ｍ］．北京：水利