论配电用户高压计量的适用条件及范围

论配电用户高压计量的适用条件及范围【摘要】通过对系统短路电流的测算，结合10千伏小变比电流互感器的热稳定电流，推算出10千伏用户变采用高供高计的合理容量。【关键词】高供高计短路电流热稳定电流配变容量不同地市在客户受电方式技术标准中对“10千伏电压等级的客户，受电变压器容量在多少千伏安及以上应采用高供高计计量方式”的规定差异很大。本文从互感器的热稳定和设备经济性出发，说明了采用高供高计的配电变压器的合理容量。1、在电力系统中，一般三相短路电流数值较大，产生的电动力和发热也最严重。在确定电流互感器动稳定和短时热电流时，首先只根据短路点的三相短路电流来选择，而不必考虑系统中的中性点是否接地。Ⅰ、首先以110千伏变电站为例，如我市城区110千伏的草市站，主变容量为40000kVA，阻抗电压为10.58％，110千伏系统阻抗标么值为0.0735。图1：配电网接线图计算电力元件的参数及标么值，取基准容量Sj=100MVA,基准电压取各段平均额定电压Uj,各元件标么值如下：110kV系统：根据已知资料为0.0735110kV变压器：10kV架空输电线路电抗平均值为0.4Ω/km，10kV架空线路X线路=X×0.4=0.4X作等值电路图2：等值电路图d点短路的总阻抗为：Xd=0.0735+0.2645+0.4X=0.338+0.4X(4)d点三相短路电流为：Id=（1）Ⅱ、如采用220千伏自耦变压器直接向10千伏系统供电，以我市将投运的潜口220千伏变电站为例，其三侧标称电压比220/121/10.5，主变容量为150000kVA，阻抗电压为高—中为9%、高—低为31%、中—低为21%，按照上例的分析，10千伏系统阻抗按上例参数考虑，则得式(1)为Id=EQ\F(5.5,0.2066＋0.4X)（2）对于10kV出线的电流互感器，线路的任一点发生短路，短路电流都会流过该电流互感器，短路电流随短路点离母线距离越远短路电流而变小，当短路点发生在出线端时，及X为零时，短路电流最大，与母线短路电流基本一样。由于电缆线路的电抗平均值为0.1Ω/km左右，电缆线路的电抗值要远远小于架空线路，所以在距离变电站相同距离时，架空线路的短路电流要比电缆线路小，故在本文以架空线路的线路阻抗来考虑高供高计的变压器容量点为计量点的最小容量值。2、电流互感器的动、短时热稳定电流的选择电流互感器的额定动稳定电流应满足下面的条件：Idyn≥ish＝2.55Id电流互感器的额定短时热电流应满足以下条件：式中Ith——设备的短时热稳定的电流铭牌值；T——电流互感器铭牌的短时热稳定电流值持续的时间。Id——短路电流稳态值tk——短路电流持续时间，短路发生到开关切断电流的时间，一般用保护动作时间代替，为0.5s。3、定型电流互感器额热稳定电流值因普通10kV电流互感器的Ith热稳定倍数Ke=70，动稳定倍数Kd=200。电流互感器的热稳定时间t=1s～5s。10千伏专用计量电流互感器的动热稳定值要比普通的电流互感器高,其数值如下:额定一次电流（A）额定短时热电流及持续时间动稳定电流（kA）Ith短时热电流（kA）持续时间s10215205212.530，40822050，60102257516240100，150，20020250300，400，50025463600，75031.5480100，1250，200040.004100表1：计量用电流互感器的动热稳定值4、推算配电变压器的合理容量假设配电变压器的容量为100kVA，则高压侧的一次额定电流为5.77A，按照电流互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近，故选择CT变比为10/5。（1）按照普通性电流互感器计算，得Ith＝70Ie＝70×10＝0.7kA,将数值带入得所以Id≤0.99kA，将此值带入（1）式得X≥13若带入(2)式得X≥13说明只有在远离110千伏变电站13公里以外或220千伏变电站13.4公里的地方才能（2）若采用专用计量电流互感器，其热稳定电流为1s，2kA。同样带入公式得。此时Id≤2.83kA带入（1）式，得X≥4.带入（2）式，得X≥4.34km说明采用专用计量电流互感器仍然不能满足全线路任何点对100kVA采用高供高计的要求。必须在远离110千伏变电站4.02公里或220千伏变电站（3）要想在全线路实现某个容量配电变压器的高供高计，首先要选择到合适的电流互感器，故按照变电站出口段短路的短路电流来校验电流互感器的热效应。也就是当X＝0时，选择CT的短时热电流。按照计量电流互感器来选择，按照表1，先选择持续时间为2s按照110千伏变电站来选择，当X＝0时，Id＝16.27kA得Ith≥8kA,对照表1，选择一次额定电流为30A.互感器的变比为30/5。因为电流互感器用于测量时，其一次额定电流选择比回路中正常工作电流大1/3左右，所以变压器的额定电流按照30×0.75＝22.5S==1.732×10×22.5＝389.7kVA.选容量为400千伏安的变压器。按照220千伏变电站来选择，当X＝0时，Id＝26.6kA得Ith≥13.3kA,对照表1，选择一次额定电流为75A.互感器的变比为75/5。根据《电气装置的电测量仪表装置设计规范(GBJ63-90)》的规定，在额定值的运行条件下，仪表的指示在量程的70%~100%处,此时电流互感器最大变比应为:N=I1RT/(0.7×5)；I1RT----变压器一次侧额定电流，N----电流互感器的变比；显然按此原则选择电流互感器变比时，变比将很小,对于小于400kVA小容量的变压器的误差将很大，下面列出500~1000kVA变压器按此原则选择时，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由上述计算可以看出选择变比为75/5的电流互感器对应最小主变容量为630kVA。故选择选容量为630千伏安的变压器。5总结：在实际中曾多次发生因小变比的电流互感器的热稳定电流选择不对造成互感器烧毁，如在2002年8月新安县电业局，（电压等级110/10kV）供给高速公路收费站的一回电缆专线，电缆长度2.5km，收费站内安装250kVA配变一台（额定电流14.43A）。为确保计量准确度，使互感器额定一次电流和最大负荷电流相接近，选用TA为LAJ-10变比20/5，因修路挖掘机将穿管直埋地下的95mm2交联聚乙烯电缆挖断，柜内两相TA爆炸。为此，要慎重考虑配电变压器能够采用高压计量的合理容量值。随着电力系统网络的日益扩大，系统短路容量随之增大，系统结构也会越来越复杂（比如10千伏线路的多种手拉手的运行方式存在），而某些10kV线路正常供电负荷又相对较小，造成选择CT时既要确保动热稳定要求又要保证正常情况下表计测量的准确性，还要考虑结构紧凑、经济合理。[参考文献]：1《工业与民用配电设计手册》第二版，1994，中国航空工业规划设计研究院等编2《电力工程电气设计手册(1)电气一次部分》，1989，水利电力部西北电力设计院编1、奚振乾（1964—），男，本科，湖北轻工业学院。高级工程师。安徽省黄山供电公司计划企管部主任。先后从事继电保护专业工作、电网生产、建设管理和电网规划工作。地址：安徽省黄山市屯溪区黄山东路55号黄山供电公司（245000）联系电话：0559－2937033，13705