論配電用戶(hù)高壓計(jì)量的適用條件及范圍

論配電用戶(hù)高壓計(jì)量的適用條件及范圍【摘要】通過(guò)對(duì)系統(tǒng)短路電流的測(cè)算，結(jié)合10千伏小變比電流互感器的熱穩(wěn)定電流，推算出10千伏用戶(hù)變采用高供高計(jì)的合理容量?！娟P(guān)鍵詞】高供高計(jì)短路電流熱穩(wěn)定電流配變?nèi)萘坎煌厥性诳蛻?hù)受電方式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)“10千伏電壓等級(jí)的客戶(hù)，受電變壓器容量在多少千伏安及以上應(yīng)采用高供高計(jì)計(jì)量方式”的規(guī)定差異很大。本文從互感器的熱穩(wěn)定和設(shè)備經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，說(shuō)明了采用高供高計(jì)的配電變壓器的合理容量。1、在電力系統(tǒng)中，一般三相短路電流數(shù)值較大，產(chǎn)生的電動(dòng)力和發(fā)熱也最嚴(yán)重。在確定電流互感器動(dòng)穩(wěn)定和短時(shí)熱電流時(shí)，首先只根據(jù)短路點(diǎn)的三相短路電流來(lái)選擇，而不必考慮系統(tǒng)中的中性點(diǎn)是否接地。Ⅰ、首先以110千伏變電站為例，如我市城區(qū)110千伏的草市站，主變?nèi)萘繛?0000kVA，阻抗電壓為10.58％，110千伏系統(tǒng)阻抗標(biāo)么值為0.0735。圖1：配電網(wǎng)接線圖計(jì)算電力元件的參數(shù)及標(biāo)么值，取基準(zhǔn)容量Sj=100MVA,基準(zhǔn)電壓取各段平均額定電壓Uj,各元件標(biāo)么值如下：110kV系統(tǒng)：根據(jù)已知資料為0.0735110kV變壓器：10kV架空輸電線路電抗平均值為0.4Ω/km，10kV架空線路X線路=X×0.4=0.4X作等值電路圖2：等值電路圖d點(diǎn)短路的總阻抗為：Xd=0.0735+0.2645+0.4X=0.338+0.4X(4)d點(diǎn)三相短路電流為：Id=（1）Ⅱ、如采用220千伏自耦變壓器直接向10千伏系統(tǒng)供電，以我市將投運(yùn)的潛口220千伏變電站為例，其三側(cè)標(biāo)稱(chēng)電壓比220/121/10.5，主變?nèi)萘繛?50000kVA，阻抗電壓為高—中為9%、高—低為31%、中—低為21%，按照上例的分析，10千伏系統(tǒng)阻抗按上例參數(shù)考慮，則得式(1)為Id=EQ\F(5.5,0.2066＋0.4X)（2）對(duì)于10kV出線的電流互感器，線路的任一點(diǎn)發(fā)生短路，短路電流都會(huì)流過(guò)該電流互感器，短路電流隨短路點(diǎn)離母線距離越遠(yuǎn)短路電流而變小，當(dāng)短路點(diǎn)發(fā)生在出線端時(shí)，及X為零時(shí)，短路電流最大，與母線短路電流基本一樣。由于電纜線路的電抗平均值為0.1Ω/km左右，電纜線路的電抗值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于架空線路，所以在距離變電站相同距離時(shí)，架空線路的短路電流要比電纜線路小，故在本文以架空線路的線路阻抗來(lái)考慮高供高計(jì)的變壓器容量點(diǎn)為計(jì)量點(diǎn)的最小容量值。2、電流互感器的動(dòng)、短時(shí)熱穩(wěn)定電流的選擇電流互感器的額定動(dòng)穩(wěn)定電流應(yīng)滿(mǎn)足下面的條件：Idyn≥ish＝2.55Id電流互感器的額定短時(shí)熱電流應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：式中Ith——設(shè)備的短時(shí)熱穩(wěn)定的電流銘牌值；T——電流互感器銘牌的短時(shí)熱穩(wěn)定電流值持續(xù)的時(shí)間。Id——短路電流穩(wěn)態(tài)值tk——短路電流持續(xù)時(shí)間，短路發(fā)生到開(kāi)關(guān)切斷電流的時(shí)間，一般用保護(hù)動(dòng)作時(shí)間代替，為0.5s。3、定型電流互感器額熱穩(wěn)定電流值因普通10kV電流互感器的Ith熱穩(wěn)定倍數(shù)Ke=70，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)Kd=200。電流互感器的熱穩(wěn)定時(shí)間t=1s～5s。10千伏專(zhuān)用計(jì)量電流互感器的動(dòng)熱穩(wěn)定值要比普通的電流互感器高,其數(shù)值如下:額定一次電流（A）額定短時(shí)熱電流及持續(xù)時(shí)間動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）Ith短時(shí)熱電流（kA）持續(xù)時(shí)間s10215205212.530，40822050，60102257516240100，150，20020250300，400，50025463600，75031.5480100，1250，200040.004100表1：計(jì)量用電流互感器的動(dòng)熱穩(wěn)定值4、推算配電變壓器的合理容量假設(shè)配電變壓器的容量為100kVA，則高壓側(cè)的一次額定電流為5.77A，按照電流互感器的一次側(cè)額定電流應(yīng)盡可能與最大工作電流接近，故選擇CT變比為10/5。（1）按照普通性電流互感器計(jì)算，得Ith＝70Ie＝70×10＝0.7kA,將數(shù)值帶入得所以Id≤0.99kA，將此值帶入（1）式得X≥13若帶入(2)式得X≥13說(shuō)明只有在遠(yuǎn)離110千伏變電站13公里以外或220千伏變電站13.4公里的地方才能（2）若采用專(zhuān)用計(jì)量電流互感器，其熱穩(wěn)定電流為1s，2kA。同樣帶入公式得。此時(shí)Id≤2.83kA帶入（1）式，得X≥4.帶入（2）式，得X≥4.34km說(shuō)明采用專(zhuān)用計(jì)量電流互感器仍然不能滿(mǎn)足全線路任何點(diǎn)對(duì)100kVA采用高供高計(jì)的要求。必須在遠(yuǎn)離110千伏變電站4.02公里或220千伏變電站（3）要想在全線路實(shí)現(xiàn)某個(gè)容量配電變壓器的高供高計(jì)，首先要選擇到合適的電流互感器，故按照變電站出口段短路的短路電流來(lái)校驗(yàn)電流互感器的熱效應(yīng)。也就是當(dāng)X＝0時(shí)，選擇CT的短時(shí)熱電流。按照計(jì)量電流互感器來(lái)選擇，按照表1，先選擇持續(xù)時(shí)間為2s按照110千伏變電站來(lái)選擇，當(dāng)X＝0時(shí)，Id＝16.27kA得Ith≥8kA,對(duì)照表1，選擇一次額定電流為30A.互感器的變比為30/5。因?yàn)殡娏骰ジ衅饔糜跍y(cè)量時(shí)，其一次額定電流選擇比回路中正常工作電流大1/3左右，所以變壓器的額定電流按照30×0.75＝22.5S==1.732×10×22.5＝389.7kVA.選容量為400千伏安的變壓器。按照220千伏變電站來(lái)選擇，當(dāng)X＝0時(shí)，Id＝26.6kA得Ith≥13.3kA,對(duì)照表1，選擇一次額定電流為75A.互感器的變比為75/5。根據(jù)《電氣裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ63-90)》的規(guī)定，在額定值的運(yùn)行條件下，儀表的指示在量程的70%~100%處,此時(shí)電流互感器最大變比應(yīng)為:N=I1RT/(0.7×5)；I1RT----變壓器一次側(cè)額定電流，N----電流互感器的變比；顯然按此原則選擇電流互感器變比時(shí)，變比將很小,對(duì)于小于400kVA小容量的變壓器的誤差將很大，下面列出500~1000kVA變壓器按此原則選擇時(shí)，500kVA，I1RT=29A，N=8.3取50/5=10630kVA，I1RT=36.4A，N=10.4取75/5=15800kVA，I1RT=46.2A，N=13.2取75/5=151000kVA，I1RT=57.7A，N=16.5取100/5=20由上述計(jì)算可以看出選擇變比為75/5的電流互感器對(duì)應(yīng)最小主變?nèi)萘繛?30kVA。故選擇選容量為630千伏安的變壓器。5總結(jié)：在實(shí)際中曾多次發(fā)生因小變比的電流互感器的熱穩(wěn)定電流選擇不對(duì)造成互感器燒毀，如在2002年8月新安縣電業(yè)局，（電壓等級(jí)110/10kV）供給高速公路收費(fèi)站的一回電纜專(zhuān)線，電纜長(zhǎng)度2.5km，收費(fèi)站內(nèi)安裝250kVA配變一臺(tái)（額定電流14.43A）。為確保計(jì)量準(zhǔn)確度，使互感器額定一次電流和最大負(fù)荷電流相接近，選用TA為L(zhǎng)AJ-10變比20/5，因修路挖掘機(jī)將穿管直埋地下的95mm2交聯(lián)聚乙烯電纜挖斷，柜內(nèi)兩相TA爆炸。為此，要慎重考慮配電變壓器能夠采用高壓計(jì)量的合理容量值。隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的日益擴(kuò)大，系統(tǒng)短路容量隨之增大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也會(huì)越來(lái)越復(fù)雜（比如10千伏線路的多種手拉手的運(yùn)行方式存在），而某些10kV線路正常供電負(fù)荷又相對(duì)較小，造成選擇CT時(shí)既要確保動(dòng)熱穩(wěn)定要求又要保證正常情況下表計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確性，還要考慮結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟(jì)合理。[參考文獻(xiàn)]：1《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版，1994，中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等編2《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)(1)電氣一次部分》，1989，水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院編1、奚振乾（1964—），男，本科，湖北輕工業(yè)學(xué)院。高級(jí)工程師。安徽省黃山供電公司計(jì)劃企管部主任。先后從事繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)工作、電網(wǎng)生產(chǎn)、建設(shè)管理和電網(wǎng)規(guī)劃工作。地址：安徽省黃山市屯溪區(qū)黃山東路55號(hào)黃山供電公司（245000）聯(lián)系電話：0559－2937033，13705