变电所设计中接地变、消弧线圈及自动补偿装置的原理和选择 |
变电所设计中接地变、消弧线圈及自动补偿装置的原理和选择
本文分析了10kV中性点不接地系统的特点，以及系统对地电容电流超标的危害，给出了电容电流的计算方法，对传统消弧线圈接地系统在运行中存在的问题进行了简要分析，重点阐述了自动跟踪消弧线圈成套装置的工作原理和性能特点，以及有关技术参数的选择和配置。
6.5 隔离开关、电压互感器
隔离开关安装消弧线圈前，用于投切消弧线圈，由于消弧线圈内的电压互感器不满足测量精度，需另设中性点电压互感器测量中性点电压。
7、自动跟踪消弧线圈补偿技术的性能和特点
该装置在正常运行中每隔3S（秒）对系统电容电流、残流进行测量计算，根据测量结果控制消弧线圈升降档，使残流（脱谐度）保持在最小，测量时不需进行调档试探，具有响应速度快、有载开关寿命长、跟踪准确的优点。
过补、欠补、最小残流3种运行方式任选，可在现场根据需要随时设定变更。
在最小残流方式下运行，可使补偿后的接地残流≤3%额定电流（即消弧线圈最大电流）。
消弧线圈串联电阻方式，可限制全补时中性点位移电压＜15%相电压，避免谐振，满足了运行规程要求。
根据企业电网的电压和容量等级，依照测出的系统电容电流等具体参数，可选用合适型号规格的成套装置，该技术适应面大。
该技术包括的微机选线保护装置采用特殊的多种算法，可快速准确显示单相接地线路。
8、接地变压器、消弧线圈容量和额定电流的确定
（1）根据架空线或电缆参数计算公式计算电容电流Ic
（2）消弧线圈容量的确定(见参考文献3)
Q = K×Ic×UP/√3 (8-1)
式中：K — 系数，过补偿取1.35
Q — 消弧线圈容量，kVA
（3）消弧线圈容量及额定电流的选择
根据最大电容电流Ic，确定相应的消弧线圈容量及额定电流，使最大补偿电感电流满足要求。
（4）接地变压器容量选择
接地变除可带消弧圈外，兼作所用变。
式中：Q — 消弧线圈容量，kVA
S — 所变容量，kVA
Ф — 功率因素角，°
SJ — 接地变容量，kVA
例如某110kV变电所，二台主变，10kV单母线分段，共24回电缆出线，两套装置补偿，一回电缆平均长度按2kM计算，所变容量100kVA， COSФ= 0.8。根据式（4-1）或式（4-2）有：
Ic = 0.1×UP×L
= 0.1×10.5×2×12 = 25.2(A)
变电所增加电容电流为16%故Ic = 25.2×1.16 = 29.23(A)
根据式（8-1）：
Q = K×Ic×UP/√3
= 1.35×29.23×10.5/√3
= 239(kVA)
根据消弧线圈容量系列性及最大电容电流Ic，确定相应的Q = 300KVA，补偿电流调节范围为25—50A。
根据式（8-2）：
选用400 kVA
因此整套装置，可调电抗器选用了型号为XHDCZ-300/10/25-50A(九档)，容量为300kVA，系统电压10kV，额定电压6.062kV，补偿电流调节范围为25—50A。接地变压器选用了型号为DKSC-400/100/10.5,10.5±5%、容量为400kVA，二次容量为100kVA，系统电压10.5kV。
参考文献
[1] 李福寿.消弧线圈自动调谐原理.上海交通大学出版社，1993.
[2] 《变电技术问答》上册,电力工业出版社，1976年.
[3] 《电力工程电气设计手册》上册，水利电力部西北电力设计院编，水利电力出版社。
消弧线圈---作用
我国6～10 kV配电网绝大多数采用中性点不接地的运行方式，这种运行方式容易产生间隙性弧光接地过电压，单相接地故障发展为相间短路或多点重复性接地故障。因此，对我国城市电网的接地方式改造势在必行。
采用中性点经消弧线圈接地方式，在发生单相接地故障时，消弧线圈的电感电流有效地补偿电网的对地电容电流，减小故障点残流，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，熄灭电弧。现在我国电网规模不断扩大，运行方式经常变化，导致电容电流变化范围越来越大，而且波动频繁，老式的人工调谐消弧线圈已不再适用。因此，消弧线圈必须实现自动化，即采用消弧线圈自动跟踪调谐装置，跟随电容电流的变化，消弧线圈能够自动、快速的调整电感值，使电网的脱谐度处于规定范围之内，最终可靠熄弧。
1、10KV线路电容电流
10KV电缆线路： Ijd.10l=Ue(95+1.44S)/(2200+0.23S) (A/KM)
10千伏架空线路： Ijd.10j=0.025A/Km
其中：S—电缆切面（平方毫米）
Ue—额定线电压（千伏）
2、全站电容电流应该为各条线路电容电流的总和。
单相接地电容电流的计算方法
单相接地电容电流的计算
4.1 空载电缆电容电流的计算方法有以下两种：
（1）根据单相对地电容，计算电容电流(见参考文献2)。
Ic=√3×UP×ω×C×103
式中: UP━电网线电压(kV)
C ━单相对地电容(F)
一般电缆单位电容为200-400 pF/m左右（可查电缆厂家样本）。
（2） 根据经验公式，计算电容电流
Ic=0.1×UP ×L
式中: UP━电网线电压(kV)
L ━电缆长度(km)
4.2 架空线电容电流的计算有以下两种：
（1） 根据单相对地电容,计算电容电流
Ic=√3×UP×ω×C×103
式中: UP━电网线电压(kV)
C ━单相对地电容(F)
一般架空线单位电容为5-6 pF/m。
（2） 根据经验公式,计算电容电流
Ic= (2.7~3.3)×UP×L×10-3
式中: UP━电网线电压(kV)
L ━架空线长度(km)
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
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