論配電用戶高壓計量的適用條件及范圍

論配電用戶高壓計量的適用條件及范圍【摘要】通過對系統(tǒng)短路電流的測算，結合10千伏小變比電流互感器的熱穩(wěn)定電流，推算出10千伏用戶變采用高供高計的合理容量?！娟P鍵詞】高供高計短路電流熱穩(wěn)定電流配變容量不同地市在客戶受電方式技術標準中對“10千伏電壓等級的客戶，受電變壓器容量在多少千伏安及以上應采用高供高計計量方式”的規(guī)定差異很大。本文從互感器的熱穩(wěn)定和設備經濟性出發(fā)，說明了采用高供高計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值較大，產生的電動力和發(fā)熱也最嚴重。在確定電流互感器動穩(wěn)定和短時熱電流時，首先只根據短路點的三相短路電流來選擇，而不必考慮系統(tǒng)中的中性點是否接地。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，主變容量為40000kVA，阻抗電壓為10.58％，110千伏系統(tǒng)阻抗標么值為0.0735。圖1：配電網接線圖計算電力元件的參數及標么值，取基準容量Sj=100MVA,基準電壓取各段平均額定電壓Uj,各元件標么值如下：110kV系統(tǒng)：根據已知資料為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點短路的總阻抗為：Xd=0.0735+0.2645+0.4X=0.338+0.4X(4)d點三相短路電流為：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，以我市將投運的潛口220千伏變電站為例，其三側標稱電壓比220/121/10.5，主變容量為150000kVA，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)阻抗按上例參數考慮，則得式(1)為Id=EQ\F(5.5,0.2066＋0.4X)（2）對于10kV出線的電流互感器，線路的任一點發(fā)生短路，短路電流都會流過該電流互感器，短路電流隨短路點離母線距離越遠短路電流而變小，當短路點發(fā)生在出線端時，及X為零時，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遠小于架空線路，所以在距離變電站相同距離時，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考慮高供高計的變壓器容量點為計量點的最小容量值。2、電流互感器的動、短時熱穩(wěn)定電流的選擇電流互感器的額定動穩(wěn)定電流應滿足下面的條件：Idyn≥ish＝2.55Id電流互感器的額定短時熱電流應滿足以下條件：式中Ith——設備的短時熱穩(wěn)定的電流銘牌值；T——電流互感器銘牌的短時熱穩(wěn)定電流值持續(xù)的時間。Id——短路電流穩(wěn)態(tài)值tk——短路電流持續(xù)時間，短路發(fā)生到開關切斷電流的時間，一般用保護動作時間代替，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Ke=70，動穩(wěn)定倍數Kd=200。電流互感器的熱穩(wěn)定時間t=1s～5s。10千伏專用計量電流互感器的動熱穩(wěn)定值要比普通的電流互感器高,其數值如下:額定一次電流（A）額定短時熱電流及持續(xù)時間動穩(wěn)定電流（kA）Ith短時熱電流（kA）持續(xù)時間s10215205212.530，40822050，60102257516240100，150，20020250300，400，50025463600，75031.5480100，1250，200040.004100表1：計量用電流互感器的動熱穩(wěn)定值4、推算配電變壓器的合理容量假設配電變壓器的容量為100kVA，則高壓側的一次額定電流為5.77A，按照電流互感器的一次側額定電流應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算，得Ith＝70Ie＝70×10＝0.7kA,將數值帶入得所以Id≤0.99kA，將此值帶入（1）式得X≥13若帶入(2)式得X≥13說明只有在遠離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）若采用專用計量電流互感器，其熱穩(wěn)定電流為1s，2kA。同樣帶入公式得。此時Id≤2.83kA帶入（1）式，得X≥4.帶入（2）式，得X≥4.34km說明采用專用計量電流互感器仍然不能滿足全線路任何點對100kVA采用高供高計的要求。必須在遠離110千伏變電站4.02公里或220千伏變電站（3）要想在全線路實現(xiàn)某個容量配電變壓器的高供高計，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校驗電流互感器的熱效應。也就是當X＝0時，選擇CT的短時熱電流。按照計量電流互感器來選擇，按照表1，先選擇持續(xù)時間為2s按照110千伏變電站來選擇，當X＝0時，Id＝16.27kA得Ith≥8kA,對照表1，選擇一次額定電流為30A.互感器的變比為30/5。因為電流互感器用于測量時，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220千伏變電站來選擇，當X＝0時，Id＝26.6kA得Ith≥13.3kA,對照表1，選擇一次額定電流為75A.互感器的變比為75/5。根據《電氣裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范(GBJ63-90)》的規(guī)定，在額定值的運行條件下，儀表的指示在量程的70%~100%處,此時電流互感器最大變比應為:N=I1RT/(0.7×5)；I1RT----變壓器一次側額定電流，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，變比將很小,對于小于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，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由上述計算可以看出選擇變比為75/5的電流互感器對應最小主變容量為630kVA。故選擇選容量為630千伏安的變壓器。5總結：在實際中曾多次發(fā)生因小變比的電流互感器的熱穩(wěn)定電流選擇不對造成互感器燒毀，如在2002年8月新安縣電業(yè)局，（電壓等級110/10kV）供給高速公路收費站的一回電纜專線，電纜長度2.5km，收費站內安裝250kVA配變一臺（額定電流14.43A）。為確保計量準確度，使互感器額定一次電流和最大負荷電流相接近，選用TA為LAJ-10變比20/5，因修路挖掘機將穿管直埋地下的95mm2交聯(lián)聚乙烯電纜挖斷，柜內兩相TA爆炸。為此，要慎重考慮配電變壓器能夠采用高壓計量的合理容量值。隨著電力系統(tǒng)網絡的日益擴大，系統(tǒng)短路容量隨之增大，系統(tǒng)結構也會越來越復雜（比如10千伏線路的多種手拉手的運行方式存在），而某些10kV線路正常供電負荷又相對較小，造成選擇CT時既要確保動熱穩(wěn)定要求又要保證正常情況下表計測量的準確性，還要考慮結構緊湊、經濟合理。[參考文獻]：1《工業(yè)與民用配電設計手冊》第二版，1994，中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院等編2《電力工程電氣設計手冊(1)電氣一次部分》，1989，水利電力部西北電力設計院編1、奚振乾（1964—），男，本科，湖北輕工業(yè)學院。高級工程師。安徽省黃山供電公司計劃企管部主任。先后從事繼電保護專業(yè)工作、電網生產、建設管理和電網規(guī)劃工作。地址：安徽省黃山市屯溪區(qū)黃山東路55號黃山供電公司（245000）聯(lián)系電話：0559－2937033，13705