帖金国 TIE Jin-guo
（国网朔州供电公司，朔州 036002）
（Shuozhou Power Supply Company of State Grid，Shuozhou 036002，China）
摘要： 随着城市的不断壮大，城市配网也在逐渐扩大，使系统电容电流大幅度增长。为了使城市配网能够安全稳定运行，经过对一座110kV变电站的10kV、35kV系统进行电容计算，并通过实际电容电流的电流测试，分析其出现较大差别的原因，唤起重视实地测试的重要性。通过实际测试，发现运行多年的城市变电站中、低压侧电容电流均超过了标准要求值，急需进行整改，消除隐患，确保城市配电网安全稳定运行。
Abstract： With the growing of cities， urban distribution network has also been gradually expanded， it makes the system capacitive current significantly growth. In order to ensure the safe and stable operation of urban distribution network， the system capacitance of 10kV and 35kV of a 110kV transformer substation has been calculated. Through the current test of actual capacitance current， this paper analyzes the causes of the bigger difference and arouses the importance of field testing. Through the actual test， it is found that the values of medium and low voltage capacitive current of the city substation that operated for many years are more than the standard value. That needs the rectification to eliminate hidden dangers and ensure the safe and stable operation of urban distribution network.
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关键词 ： 城市发展；变电站；电容电流；变化；思考
Key words： urban development；transformer substation；capacitance current；change；thought
中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）19-0134-03
作者简介：帖金国（1973-），男，山西应县人，毕业于太原电力高等专科学校，专业为发电厂及电力系统，研究方向为电力系统及其自动化。
0 引言
近年来，城市规模的逐步扩展使得城区配网系统不断扩容，电容电流大幅度增长，导致低压侧电容电流严重超标，直接影响配网系统的稳定性。为了使配电网恢复稳定运行状态，亟需对现有配网的电容电流进行整改。对现有配网电容电流的实地测试是整改前必须做的准备工作。实地测试的目的是为制定整改方案提供可靠数据，以确保整改到位。
本文将根据电容电流实地测试技术要求，对一座110kV变电站的10kV、35kV系统进行电容计算，并通过实际电容电流的电流测试，分析其出现较大差别的原因，并提出在系统中安装消弧线圈进行扩容，来改善低电压运行状态。经过技术论证，认定该方案技术可行，可以进一步推广应用到全行业的电改工作中。
1 对变电站的中、低压侧电容电流的计算方法
1.1 架空电力线路出线
中性点非有效接地系统对地电容电流近似计算公式为：
无避雷线时：IX=1.1×2.7×Ue×L×10-3（A）
有避雷线时：IX=1.1×3.3×Ue×L×10-3（A）
式中：Ue—额定线电压（kV）；L—线路长度（km）。因水泥杆，铁塔线路增10%。夏季比冬季电容电流值大10%左右。
1.2 电力电缆线路出线
三芯电缆线路在同样电压下，每公里的电容电流约为架空线的25倍，单芯电缆线路则达50倍。对油浸纸电力电缆近似公式如下：
其中：S为电缆截面积（mm2）；Ue为额定线电压（kV）。
对目前所采用的聚氯乙烯交联电缆每公里对地电容电流比油浸纸式要大，据厂家提供的参数及现场实测检验，约增大20%左右。
1.3 系统中的电容电流计算
∑Ic=（∑ic1＋∑ic2）（1＋k％）（1+б％）
式中：∑ic为电网上单相接地电容电流之和；
∑Ic1为线路和电缆单相接地电容电流之和；
∑ic2为系统中相与地间跨接的电容器产生的电容电流之和；
k％配电设备造成的电网电容电流的增值，10kV取16％，35kV取13％。
б％夏季比冬季电容电流的增值，取10％。
以公司城网供电的110kV城东变电站为例，变电站电容电流的计算结果如表1、表2。
2 电容电流的现场测试
使用的测试仪器为上海思源电气股份有限公司生产的CI-2000型电容电流测试仪，110kV变电站中或低压侧I、II段母线并列运行，在Ⅰ、Ⅱ段母线PT开口三角L与N 端，进行测量。测量前将一次消谐器进行短接，消除消谐器影响。测量3次取平均值。接线方法如图1所示。
变电站实地测试结果如表3。
计算算结果与实际测试结果有较大差别，主要由于部分出线线路参数存在问题，电缆没有统计、线路长度不太准确，用户线路到用户变电站后的出线情况不清楚所致。
3 整改措施
根据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定：3～10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统，当单相接地故障电流大于10A时应装设消弧线圈；3～10kV电缆线路构成的系统，当单相接地故障电流大于30A，又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式。我公司向城网供电的110kV城西站、110kV城东站两座110KV变电站通过实测35kV、10kV系统电容电流均超过规定范围，为了保证在小电流不接地系统中发生单相接地后系统产生弧光过电压不危及人身及设备安全，必须在变电站内安装补偿装置。
4 技术实施方案的选择：
4.1 验算
计算公式：Q=K*Ic*Ue/√3 kVA
K=1.35，10kV：Ue=11kV、35kV：Ue=37kV
计算结果如表4所示（夏季）。
计算结果如表5所示（冬季），考虑夏季测试，比冬季增大10%。
结合运行方式及电网发展，按夏季向上浮动50%，按冬季向下浮动20%，取Qc取值范围，如表6。
上表Qc取值作为选择消弧线圈依据，在可调范围内满足消弧线圈始终处于过补偿状态，避免欠补偿造成系统发生谐振。
4.2 技术方案的选择
老式手动消弧线圈除需停电调分头，不能自动跟踪补偿电网电容电流等缺点外，脱谐度也很难保证在10%以内，其运行效果不能令人满意。据国内外资料统计分析表明，采用老式手动消弧线圈补偿的电网，单相接地发展成相间短路的事故率在20%～40%之间，比采用自动跟踪补偿的电网高出3倍以上。因此，新上消弧线圈应装设自动跟踪补偿的消弧线圈。由于消弧线圈补偿作用，系统发生单相接地后保护无法判断故障线路，有必要安装消弧线圈自动调谐及接地选线成套装置。
通过方案的选择，在城东站35kV侧中性点安装消弧线圈，补偿容量在250kVA-500kVA可调分头一组，相应隔离开关一台，消弧线圈自动调谐及接地选线成套装置一台，10kV侧安装10kV接地变（一面柜），消弧线圈（一面柜），补偿容量在500-1000kVA可调分头，消弧线圈自动调谐及接地选线成套装置一台。
5 消弧线圈原理
消弧线圈是一个具有铁心的电感线圈，线圈的电阻很小，电抗很大。线圈具有抽头，电抗值可用改变线圈的匝数来调节，铁心具有较大的空气歇，它使电抗值稳定，从而使电压与电流成正比。其工作原理详见图2。
正常运行时，中性点对地电压为零，消弧线圈中没有电流流过。如上图2所示，单相（如w相）接地故障时，接地点对地电压为零，中性点对地电压上升为相电压，非故障相对地电压上升为线电压，网络的线电压不变。这与中性点不接地系统相似，此时，消弧线圈处于中性点电压的作用下，有电感电流IL通过，此电流通过接地点形成回路．加上单相接地时的接地电容电流IC，两电流方向相反，见相量图3。在接地处IL和Ic相互抵消，称电感电流对接地电流的补偿，如果适当选取消弧线圈的匝数，可使接地处的电流变得很小或等于零。从而消除了接地处的电弧，消弧线圈因此而得名。
6 结论
结合上文的技术分析，在110kV变电站的10kV、35kV系统中安装了消弧线圈进行扩容，运行一段时间后重新进行实地检测，发现该变电站原本低压运行的状态已得到缓解，并且已恢复稳定。由此可见，本文所述110KV配电网扩容方案从技术角度来看是比较可行的，建议将该方案进一步推广应用到全行业的电网整改工作中，以提高全行业的电力运行水平。
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参考文献：
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[3]肖思昌.基于模糊算法的消弧线圈并联运行控制系统的研究及实现[D].华北电力大学，2014.