星形电容器容量不相等的双星形接线中性点不平衡故障电流的计算

星形电容器容量不相等的双星形接线中性点不平衡故障电流的计算 星形电容器容量不相等的双星形接线中性 点不平衡故障电流的计算 2000年第1期广西电力技术 @ 37 张昭南s)..6 (广西电力试验研究院,广西南宁530023) 摘要:针对双星形接线电容器组中tt.ff电流不平衡保护,在两星形电容器容量不相等时,中性点不平衡故障电流的整定 计算问题,通过理论推导得出,星形电容器容量不相等的双星形接线中性点不平衡故障电流的计算公式,阐述了应用该公式 斯 ……率黎关毽词:塑星堡塑:j:堡直至!塑皇:击芽率)爸西 中囤分类号TMT?2文就标识:B文章编号1002—13612?0)01—0037—03 1引言 在某些特殊情况下,采用星形电容器容量不相等的双星形接线,对此接线采用中性点不平衡电流保护, 国内尚无资料介绍该种接线的中性点不平衡故障电流的整定计算,通过理论推导计算公式,很有必要 2公式推导 如图1所示的双星形接线,按图1所示的各电流方向,可以导出下面,组方程 .上J一.. ITT+l mJ_?In. t f 图1中性点不平衡电流计算围 f,=J+Jb一,(1) 1一J一j.--Ib+1(2) 解方程式(1)和(2)得: I=l/2[(^一J)+(Jb--Ib)+(Jc一J)] 令I?=I一l,l?:lb一If?:f,f 则I一1/2(JAD+,BD+,cD(3) 设图1所示的双星形电容器组,第一个星形(故障星形)每相有台电容器并联,第二个星形(完好星 形)每相有台电容器并联,每台电容器容量为c,则第一个星形每相总容量为C一mC,第二个星形每相总 容量为Cz:c. 每台电容器有段元件串联,每段有z个电容元件并联,每个电容元件电容量为c则每台电容器容量 C:zCq 收穑日期;1999—1o08;修订日期:2ooO0l一25 线臌 星撅泖 嚣 榕瓣 髟叶 38广西电力技术2000年第1期 若每台电容器的段中有z串击穿,则击穿率卢一(x/k)i00,当1台电容器内部串联电容元件被击穿 时,该台电容器容量将变为c/(1一卢). 设在第一个星形(故障星形)的A相中,有1台电容器内部串联电容元件被击穿,则该相的电容器容量 将由故障前的mC变为故障后的(一1)c与1个c/(1一卢)并联,即 C一(m一1)c-+-c/(1一卢)一[(m一1)(1一p)+1]C/(1一)(4) 第一个星形故障相A相容抗值为 X一i/~'7一(1一卢)/[(一1)(1一卢)+1]"c() 第一个星形正常相B和c相的容抗值为 X】B—Xlc一1/m?(6) 第二个星形(非故障星形)A,B,c相容抗为 X2A—XzB—X2c—ln~,C(7) A相(故障相)总容抗值为x与并联,即 , .一:一!二2[二二旦?]竺!竺 l^+2A(1一),[(m一1)(1一卢)+1]+I/n~C 二壁[二二?] 二壁二二? [(一1)(1一卢)+1]n 1一口 (+m)(1一卢)+ 即 完好相B和C相的总容抗值为X与X和X与X:并联, e—c一一 撬一啬}一而1 相应地有故障A相总电纳值为 一一土 完好相总电纳值为 一 6c一1=1一l/1一(+) 中性点电压uo的计算,不计电阻的影响时中性点电压为 , UAbA+UB+Ub .b^+bB+6c 将(1O),(11)式代入化简得 篇鲁等 因为UA+UB+Uc一0 因此U.一u卢/[3(+)(1一)+卢] 故障相(A相)总容抗上的电压降为 UPA—UA—U.一UA( —m)(1一卢)+卢 故障相(A相)电流为,一^^ 将(8),(13)式代入化简得 一3(+m)[+m)(1一卢)+]UA ———l二面万——一 故障相(A相)两支路电流之差,.为 lAD——L一三,P^ 将(5),(7),(14)式代入化简得 3(+"1) 3(+"1) 一 卢)uA )十卢 (8) (9) (1.) (11) (12) (13) (14) 2000年第1期广西电力技术39 (n十m):(m—n)(1一)十]Uc 完好B相总容抗上的电压降为 将(12)式代人化简得 )+ UPBUB—U. 一 粤 因为UB—^一_/iU日e. 因此一等jL十Ll—p十p 完好B相的电流为,PB一UpB 将(9),(16)代人化简得 ,[3(m+)(1一)Us+?3uBe](m--n),"c ————干『二厂——一一 完好B相两支路电流之差为je.一jm—; 将(6),(7),(17)式代人化简得 . (m--n)[3(m+n)(1--f1)U+厂jee.] 一—一————了广_l二一—— 同理可得完好C相两支路电流之差为 !二!=!!:竺 二!E? 3(m+n)(1一)+ 因此(3)式为j=(irAo_-j励+,c.) 将(15),(18),(19)式代人化简得 , 3(m+n)(m—n)(1一)(uA+UB4-Uc)J. mn一——干厂干一一1. [3(+n)卢u^+(--n)一j卢(,,Be.+ce脚)]2"c 2×3(+n)(1一口)+口 因为UA+B+c:0,Ube.ce一一iU^ 因此一 而"c—Q,/U.,且只考虑流过中性线上的电流数值时,j用j.代替,则上式简化为 , 3n 一 Ui3(m+n)(1一f1)一口 式中Q——单台电容器的额定容量,kvar; u——接于电容器上的系统相电压值,kV; 『,——单台电容器额定电压值,kV; —— 故障星形每相并联电容器台数; n一非故障星形每相并联电容器台数; 口——单台电容器内部串联电容元件击穿百分数. (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) 应用该公式,应特别注意与n代的意义. 3结论 由公式可看出,同一个两星形电容器容量不相等的双星形接线电容器组,在并联电 容器台数较多的 星形内发生相同的故障时,流过中性点不平衡的故障电流值较小;反之,则流过中 性点不平衡的故障电流 值较大.因此,在这种下形式下的继电保护整定.应选取并联电容器较多的星形的 任一台电容器内部的击 穿率进行计算(下转第54页) 广西电力技术200o年第1期 重,有可能超过该线路极限输送容量(280MVA) 此外.对于林村五一厂一琅东一林村环网,由于 林村一琅东一五一厂线路较长.约60km,囡而当石 西一沙田线路停运时,林村一五一厂线路潮流仍然 较重. 两个比较,方案一网络结构较好,潮流分 布合理,改造建设项目单一;但由于大部分线路需 沿规划的道路架设,与道路的建设相配台实施较困 难.方案二投资虽然较省些,但如前所述,技术上 仍有不足之处两方案有待今后进一步深人工作确 定.笔者认为.在南宁500kV变电所所址较明确, 条件许可的情况下,采用方案一较合理 4.3南宁500kV变电所的接入 南宁500kV变电所初期接人220kV电网接 线见图4,220kV出线7回;其中至石西变,琅东 变及蒲庙变各1回;至沙田变,钦州防城电网各2 回.有关情况说明如下. ?现有沙田一龙湾220kV线路导线为IGJ 240,输送潮流较重考虑北海或钦州电厂建设时间 较晚,为满足沿海地区经济发展用电增长的需要,配 台南宁500kV变电所的建设,新架设1回220kv 线路至钦州防城电网,并将现有沙田一钦州龙湾的 线路也改接人南宁500kV变电所. ?若南宁500kV变电所一沙田仅有l回220 kV线路,当此线路停运时,需由林村一电厂线路供 五一厂及沙田变电所负荷,潮流较重,将超过线路 的极限输送容量(280MVA).固此,配合沙田至石 西及至龙湾线路的改接,利用沙田变电所空出的两 个间隔,由南宁500kV变电所架设双回线至沙田 变电所. ?按图4所示的南宁500kV变电所配套220 kV送出项目.具体建设时间可视今后实际需 要情况而定.例如蒲庙220kV输变电工程,若考虑 琅东,沙田变电所向邕宁仙葫及玉洞开发区供电,建 设时间可推迟些. 4.4五一厂设备更新改造 设进行更新改造.其中主变压器为满足供电负荷增 长的需要应增容,并更换成三线圈有载调压变压器; 开关设备无油化,相应二次设备也更新改造,取消 35kV电压级,保留220/1l0/10kV电压级.考虑 五一厂一西津220kV线路改接至蒲庙变电所或琅 东变电所,五一厂220kV出线可仅有至林村及沙 田两回线路,简化电气主结线.为使南宁市形成220 kV环网,提高运行的灵活性和可靠性,五一厂不宜 按终端变方式与电阿连接. 图4南宁市500kV变电所接入220kV电罔接线围 5结语 是政治,经济及文 南宁市作为自治区的首府, 化的中心,但目前该市220kV电网结构十分簿弱, 满足不了供电的需求,急待进行改造建设.电网的 改造建设应与其发展规划相结合,以使电网结构合 理,运行安全可靠,经济适用,避免重复建设造成 浪费笔者希望能加快来宾一琅东一林村220kV 输变电工程的建设,以便配合该工程建设南宁市南 北220kV环网,尽快改善电网运行条件 五一厂变电设备配合南宁500kV变电所的建 ?-??中-?-?-??午?+?牛?牛-?+-??+?+-+-牛??+?+-???+?-+-??+-+-卡- ??+ (上接第39页) 公式推导的假设,是电容器组前没有串联电抗器.若是在双星形电容器组前串联有 一个三相电抗器,则 在公式中选取『,值t接于电容器上的系统电压值)时,增加由于串联电抗后引起的电压升高值即可,如电 容器组串接有一个6的电抗器,则应选取(1+6)U值进行计算.