国家电网公司企业标准Q/GW1738-规定:中压配电网导线截面选择应系列化,同一规划区的主干线导线截面不宜超过3种,主变容量与10kV线路导线截面的配合一般可参考表2。
城市中压配电网主干线电缆截面是300~400mm2,每公里电容电流值在2A以上,分支截面要在150mm2以上,每公里电容电流值在1.5A以上。文献[1]的估算是计算了10kVⅡ段母线上的所有出线电缆长度叠加,再考虑未投运的3条出线电缆的长度后的电容电流为90.825A。此种估算法误差较大,估算的电容电流偏小。
另外,在系统电容电流计算过程中,变电站母线电容电流也应纳入考虑范围。对于敞开式母线,单位母线长度电容电流一般取为(0.5~1)×10-3A/m;对于离相封闭母线,单相对地电容可通过下式近似求得。
(1)
式中:C0为单相对地电容,F/m;D为离相封闭母线的外壳半径,m;d为离相封闭母线的外径,m。对于电缆线路,除考虑电缆线路本身的电容电流外,配网中环网柜封闭式母线的电容电流应在考虑范围。这样变电站、开闭所和环网柜母线所增加的电容电流大约为总电流的13%~15%。
2. 位移电压过大的原因
国内主变压器10kV侧主要是三角接线,没有中性点,变电站的10kV母线电压互感器一次绕组接成星型,中性点直接接地,电压互感器的二次侧至少有两个二次绕组,一个是星型接线用于测量三相电压,一个是开三角接线的绕组测量不平衡电压(开三角电压)。早期电压互感器是三相五柱型电压互感器,互感器是一体的,有较好的伏安特性,三相参数差异很小,不易激发铁磁谐振。
近年来变电站的10kV母线电压互感器大部分是采用三个单相电压互感器组成的三相电压互感器,这要求三个电压互感器有比较一致的伏安特性。如果三个单相电压互感器参数有差异就会产生不平衡电压,严重的会产生谐振过电压。笔者就处理过几起由于三个单相电压互感器的参数差异引起的虚幻接地故障。据多个变电站消弧线圈运行情况的调研分析,没有安装消弧线圈的10kV母线电压不平衡电压(开三角电压)很低,电网正常运行时,不平衡电压一般是由于三相对地电容的不对称形成的。电缆系统主要采用三相电缆,三相对地电容基本对称,所以电缆系统不平衡电压一般小于1%~2%,架空线系统三相对地电容不大对称,但是10kV架空线路一般都不太长,所以一般也不大于5%。对于35kV和66kV线路需要进行换挡,改善三相对地电容不对称的情况,以降低不平衡电压过高的问题。
消弧线圈接地通常也被称为谐振接地,消弧线圈自动调谐系统主要有预调谐和快速调谐两种类型。采用预调谐的消弧线圈由于处于谐振点附近,就会有高的位移电压,正常系统的不平衡电压只有1%~3% 的相电压。在安装消弧线圈后这个不平衡电压被放大倍。当阻尼率一定时,当脱谐度较小时,则有很高的位移电压,以至影响系统的运行。位移电压过高一般不是文献[1]中分析的“10kV母线三相负荷不平衡较严重,正常运行状态下中性点位移电压就比较大”的情况,是不平衡电压被放大造成的,放大的倍数与脱谐度和阻尼电阻值相关。
预调谐方式的自动跟踪补偿消弧线圈正常运行时工作于接近全调谐状态,脱谐度很小,所以增加阻尼电阻器,将其接于消弧线圈与大地之间,以增加阻尼电阻值,使中性点位移电压小于系统相电压的15%。当系统发生单相接地故障时,中性点位移电压为相电压,中性点流过消弧线圈的额定电流,为保护阻尼电阻,必须将阻尼电阻器短接。
快速调谐方式的消弧线圈正常工作远离谐振点,位移电压很低,在正常运行情况下和单相接地故障情况下都不需要串联阻尼电阻。
采用预调谐方式的自动跟踪补偿消弧线圈,要使位移电压在合理范围,需要协调阻尼电阻和脱谐度。有关消弧线圈串联阻尼电阻值大小和容量的选择有相关边界条件和计算模型,这里就不在叙述。不同的配电系统,其系统参数的差异,接入消弧线圈时被放大的位移电压也不尽相同,为降低位移电压使其满足要求,需要对阻尼电阻的阻值和容量进行计算,但是很多消弧线圈生产厂商为简化起见,不去做系统分析计算统一采用20Ω的电阻值,造成文献分析的情况,当消弧线圈接近于谐振状态时出现“虚幻接地”。消弧线圈生产厂商在供货时,应提供阻尼电阻分不同阻值的档位,以便在现场调试或电网参数发生变化时调整。