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铁路10kV电缆贯通线电容电流补偿度研究

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第28卷第2期铁 道 学 报V o l.28 No.2 2006年4月JOU RN A L OF T H E CH IN A R AI LW A Y SO CIET Y Apr il2006文章编号:1001 8360(2006)02 0085 04铁路10kV电缆贯通线电容电流补偿度研究颜秋容1, 刘 欣1, 王学锋2, 段献忠1(1.华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉 430074; 2.铁道第四勘察设计院电化处,湖北武汉 430063)摘 要:对铁路沿线车站的供电,广泛采用10kV贯通线模式。

贯通线是沿铁路架设、以架空线为主、小部分为电缆的辐射式输电线路。

为了提高供电可靠性,近年来,贯通线中电缆比例在上升,甚至为全电缆。

电缆比例的提高,显著加大了供电系统的对地电容电流,导致系统单相接地电弧不能自熄,影响中性点不接地系统瞬时故障的自动清除能力。

解决贯通线的电缆电容电流带来的上述问题,通常采用在电缆部分并联星形中性点接地电抗器来补偿对地电容电流的方法。

本文研究表明:现在使用的0.75补偿度方案,不能确保补偿后的单相接地电流满足电弧自熄条件。

本文提出了以单相接地电弧可靠自熄为目标的补偿度选择方案,并推导出相应的补偿度选择条件。

为贯通线中电缆的电容电流最优补偿,提出了计算方法。

实例计算证实了所提方法的正确性。

关键词:贯通线;电容电流补偿;电缆电容中图分类号:U223 文献标识码:AStudy on Compenstation of Capacity Currents of10kVRailway Continuous Power Transmission LinesYAN Qiu ro ng1, LIU Xin1, WANG Xue feng2, DUAN Xian zhong1(1.College of Electrical and Electronic En gineering,H uazhong University of Science and Techn ology,Wuh an430074,C hina;2.Department of Electrified Railw ays,T he Forth Survey and Design In stitute of M inis try of Railways,Wu han430063,China)Abstract:10kV continuous pow er transmission lines are w idely used fo r pow er supply of railw ay stations.T he continuo us pow er transmission lines are erected along the railw ay lines and mainly constructed o f the o verhead type.A small part of such transm ission lines are cables radiating from substations.In recent years,in or der to improve the reliability of po wer supply,the cable percentag e is g oing up and ev en som e continuous pow er trans mission lines are w holly cable lines.A s a result,the gro und capacitance cur rent increases remarkably so that the g round fault arc can not be ex tinguished by itself.This reduces the instant fault self r em oving ability of the neutral ungrounded sy stem.Wye connected reactors w ith neutral g rounding ar e g enerally used to com pensate the capacitance currents of the co ntinuous pow er transmission lines.Our study show s that,w ith the0.75co m pensation ratio,the total g round fault cur rent in such sy stem s m ay be so heav y that the g round fault arc w ould not be ex tinguished by itself.It is proposed that com pensation sho uld be aimed at self ex tinction of the g round fault arc.A computational method for choo sing the optim um compensation ratio to g uarantee the g round fault arc self ex tinction is put forw ard.A case study is given to v er ify the proposed m ethod.Key w ords:continuous pow er transm ission line;com pensation of capacitance current;cable capacitance为了提高铁路沿线车站的供电可靠性,广泛采用10kV贯通线供电模式。

贯通线沿铁路架设,平均每50km左右设置一配电所,每条贯通线可分别由其两端的配电所供电,通常一端主供,另一端备用[1,2]。

收稿日期:2005 05 23;修回日期:2005 08 08作者简介:颜秋容(1964 ),女,湖南涟源人,副教授。

E mail:yan_qiurong@ 贯通线一般以架空线为主。

近年来,贯通线中电缆比例在上升,甚至采用全电缆贯通线。

10kV三芯带铠电力电缆与架空线相比,其对地电容电流是架空线的30~100倍。

电缆比例的提高,显著加大了供电系统的对地电容电流与相间电容电流[3,4]。

铁路10kV中压配电网目前采用中性点不接地运行方式。

中性点不接地运行方式的优点是:允许带单相接地故障运行1~2h,供电可靠性高。

这种运行方式适用于对地电容电流小的网络。

对于含有一定比例电缆的网络或全电缆网络,对地电容电流可能大到致使单相接地电弧不能自熄的程度[5]。

在系统带单相接地故障运行时,电弧反复重燃或稳定燃烧,导致瞬间接地发展为永久接地,甚至扩大为相间短路接地。

因此,对电容电流较大的系统,应采取相应的措施。

措施之一是改变系统中性点运行方式,将系统中性点经消弧线圈或小电阻接地[6,7];措施之二是采用电抗器(电感)补偿电容电流[8]。

后者是目前铁路10kV 贯通线中普遍使用的方法。

文献[8]指出,采用在电缆上集中或分散并联星形连接、中性点接地的电抗器的方法,以补偿电缆部分的电容电流,其最佳补偿度为75%。

在75%的补偿度下,贯通线发生单相接地时,健全相和故障相开关处的线路残流是补偿前正常运行时同处线路电容电流的25%,且健全相残流为各种补偿度下的最小值。

本文通过对并联星形连接、中性点接地电抗器补偿方法的全面分析,指出采用并联电抗器补偿时,75%的补偿度满足了补偿后线路残流最小的要求。

对于对地电容电流不大于20A 的贯通线,75%是最佳补偿度,能确保单相接地电弧自熄。

而当贯通线对地电容电流超过20A 时,75%的补偿度下接地电弧不能自熄,系统将承受电弧反复重燃产生的过电压和电弧稳定燃烧带来的对电缆的损毁。

为此,本文提出了以电弧自熄为根本目标,兼顾线路残流小的要求选择补偿度的方法,并推导出确保电弧自熄的补偿度选择范围表达式,给出了实例计算结果。

1 电抗器补偿原理1.1 补偿目标铁路10kV 贯通线是一种接线简单且形式固定的配电方式,图1为10kV 贯通线示意图。

采用并联电抗器补偿电缆部分的电容电流,相对采用系统中性点经消弧线圈或小电阻接地的措施,技术简单,节省投资。

补偿后的网络,具有中性点不接地运行方式的优点,与铁路配电可靠性要求较高的特点相适应。

在中性点不接地的系统中,发生单相接地故障时,负载电压依然对称,故障不影响负载继续工作。

单相接地电容电流小的系统,电弧电流小,可以自行熄灭,能自动清除瞬间性接地故障;对于永久性接地,小的接地电流不至于使故障扩大,允许系统继续供电1~2h,有较充裕时间做好切除故障前的准备工作,提高了供电可靠性。

单相接地电容电流大的系统,接地电弧反复重燃或稳定燃烧,导致瞬间性接地变为永久性接地,在电缆上很容易扩大为相间短路接地,需采用电抗器进行补偿。

补偿的根本目标是:减小系统的单相接地电流,直至确保接地电弧自熄;在此前提下,再兼顾线路容性残流小的要求。

残流小,可以降低对隔离开关开断能力的要求。

对电缆接地电弧熄灭情况的研究表明[4],电缆电弧可靠自熄的最低电流为:全塑电缆25A;油浸纸介质电缆15A;交联电缆10A 。

中压电缆多为交联电缆,因此10A 是铁路10kV 电缆配电网最大允许单相接地电流。

1.2 单相接地故障电流计算图2为三芯带铠电缆贯通线电抗器补偿模型,C 1为单位长度相对地电容,C 2为单位长度相间电容,L为补偿电抗器的电感。

经推导,当A 相发生接地故障时,接地电流 I d 、故障相开关处残流 I A 、健全相开关处残流 I B 的计算公式分别为式(1)~式(3)。

I d =j (3 C 1l -3 L) U A(1) I A =j [3 (C 1+C 2)l -3 L ] U A(2)I B =[32( C 1l -1L)+j (32 C 1l -32 L+3 C 2l) U B (3)1.3 补偿度选择补偿度 为系统正常时,补偿电感电流I L 与补偿前线路开关处电容电流I C 12的比值。

由图2可知,系统正常时,I C 12= (C 1+3C 2)l U A ,I C 1= C 1l U A ,I L =U A / L 。

故=I L I C 12=1L (C 1+3C 2)l(4)86 铁 道 学 报第28卷假设电缆参数3C 2=k C 1,结合式(4),由式(1)~式(3)可得I d =|3-3 (1+k)|I C 1(5)I A =|2+(1-3 )(1+k)|I C 1(6)I B =1+(1-3 )(1+k)+(3 2-3 +1)(1+k)2I C 1(7)一般三芯带铠电缆的k 接近于1。

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关于10kV线路无功补偿的探讨

关于10kV线路无功补偿的探讨

关于10kV线路无功补偿的探讨随着现代科技的不断发展，我国各行业现代化进程速度加快，电力行业也实现了全新的突破，新技术、新应用不断开创应用，城市供电基础设施日趋完善，高效的电力供应满足着社会发展的需要和人们生活的需求，为经济发展提供了强大的后盾。

文章主要通过对10kV线路无功补偿系统的影响与必要性进行全面分析，探讨了10kV线路无功补偿方式及安装选择范围，进一步提出了无功补偿实际节能实用方案。

标签：10kV线路；无功补偿；补偿方式；安装地点；实际节能方案1 10kV线路无功补偿系统阐述10kV线路无功补偿系统是电力运行中重要技术之一，主要指的是按照标准化要求，全面优化原有管理系统，实现管理系统的快速升级，使供电单位和部门能够随时、及时对供电全线路无功电压各种状况实现掌握与了解，从根本上达到分析整体线路负荷分布是否均匀，确保电压运行过程中保持合格，能够促使供电部门有效提高电能数据和检测、计量以及检测整线路数据的准确程度，保证供电稳定与可靠性。

技术的发展代替了传统的运行方式，目前来看，10kV线路无功补偿主要作用在三个方面，一是在变电站10kV母线按主变容量15%左右集中安装补偿电容器组；二是在用户配变低压侧分散安装低压补偿电容器柜；三是在10kV线路若干符合中心处或线路2/3处集中安装10kV线路补偿电容器组，不同的方式有不同的技术要求，取得效果也有所不同，在实际调节过程中，就需要根据问题导向，做好安装与调试，保证供电效果、提高用电质量。

但是，从实际效果来看，第三种补偿方式具备自身较多的优势，与前两种补偿方式相比，具备装置集中、减少线路损耗、设备利用率高和便于管理维护等优点，在当前的供电企业中已经实现了非常广泛的推广与应用，实现了良好的供电补偿效果，能够进一步优化系统，对无功功率补偿的好坏，直接影响着电网运行有功功率比例，大大减少供电投入，节省资金投入，全面有效的提高供电企业经济效率，保证企业收益。

10kV配电网无功功率补偿分析

10kV配电网无功功率补偿分析

10kV配电网无功功率补偿分析摘要：近几年我国10kV配电网建设范围正在不断扩大，因为电力能源输送期间，会出现能源损耗问题，因此需要做好配电网无功功率补偿分析，并制定有效补偿措施，才能满足降损增益需求。

电力企业在对10kV配电网无功功率补偿时，需要对各种类型设备做功功率全面了解。

电气设备主要存在无功功率和视在功率以及有功功率，其中的无功功率是在电气设备中建立和维持磁场的电功率，做好无功补偿可以提高区域内供电质量。

本文就10kV配电网无功功率补偿进行相关分析和探讨。

关键词：10kV；配电网；无功功率；补偿分析近阶段我国配电网建设期间，已经使用了一些新型材料和设备，提高了智能化建设水平。

在构建智能电网，10kV电网中存在电磁线圈的电气设备，不仅需要消耗有功功率，还需要无功功率。

存在绕组的电气设备，例如接触器和电抗器等设备，作用原理都是利用电磁感应，需要磁场才能实现电磁能量转换，在交换期间产生的电流属于无功电流，无功电流会消耗无功功率。

无功功率不是无用功率，需要做好无功功率补偿，才能维持正常磁场，确保电气设备能够正常运行，避免对电力系统产生不良影响[1]。

一、10kV配电网无功功率补偿方式（一）并联电抗器补偿方式高电压等级线路无功功率，是线间电容引发的，这部分无功功率不仅会对线路损耗产生一定影响，而且会对线路运行安全性产生较大影响，因此需要对这部分无功功率有效管理。

如果存在远距离超高压输电线路，在对线路运行安全监督和管理时，发现存在电压升高现象，需要对其立即处理。

借助并联电抗器对无功功率有效补偿，可以借助电抗器感性无功电流，消除相与相之间容性无功电流，确保线路能够恢复正常运行状态，避免出现严重安全问题[2]。

（二）并联电容器补偿方式在进行无功功率补偿时，需要明确无功功率补偿地点，对其有效补偿，才能降低电源负载之间流动。

因为大多数电力系统建设期间，涉及到的电气设备类型比较多，电气设备使用时离不开无功功率。

关于10kv配电网无功补偿分析

关于10kv配电网无功补偿分析

关于10kv配电网无功补偿分析当前随着我国电网的快速发展，配电网作为电力系统输送的最终环节，其规模也不断的扩大，随着用电量需求的不断增加，配电网的负荷也在不断的增长，在这种情况下，配电网的损耗也随之增加，而能通过无功补偿可以有效的达到降损节能的目的。

文章从配电线路无功补偿的设计原则及注意事项入手，分析了10kv配电线路并联电容补偿的配设，并进一步对补偿电容器的保护控制进行了具体的阐述。

标签：配电线路；无功补偿；降损；控制前言配电网作为我国电力系统中重要的组成部分，其不仅点多、面广，而且线路较长，所以多数情况下配电网的线损率都较高。

而且随着当前人们用电量的增加，配电网的负荷不断的增加，所以其损耗率也在不断的增大，这严重制约了电网运行的经济性，所以需要通过对配电网进行合理的无功补偿，从而降低其运行时的损耗，保证运行的经济性。

目前通常采取的方法有缩小配电网的供电半径、增加导线的截面积、使用低损耗的配电变压器等，其对提高电压质量和降低配电网的损耗起到了一定的作用，同时也可以利用并联电容器装置安装在配电线路及配电变压器的低压侧来达到节能和调压的效果。

1 配电线路无功补偿的设计原则及注意事项1.1 要做好配电线路无功补偿工程设计和运行管理1.1.1 遵照无功电力分层分区就地平衡原则，在10kv或6kv配电线路上宜配置高压并联电容器装置，或者在配电变压器低压侧配置低压并联电容器装置。

1.1.2 进行并联电容器装置的选择时，需要考虑到其容量的问题，以接近于线路配电变压器总容量的一增为宜，不能过大。

如果容量过大，则当线路处于最小负荷时，其会进行倒送无功，在这种情况下，则要进行自动投切装置的安装。

1.2 无功补偿应注意事项1.2.1 线路分散补偿电容器组容量在150kvar及以下时，可采用跌落式熔断器作控制和保护，其熔断器的额定电流按电容器组额定电流的 1.43～1.55倍选取；150kvar以上时应采用柱上断路器或负荷开关自动控制。

高铁电力系统无功补偿分析

高铁电力系统无功补偿分析

高速铁路电力系统无功补偿分析中铁建电气化局集团南方工程有限公司电力事业部黄品章摘要：为提高高速铁路10kV电力系统运行的安全性和经济性，探讨了高铁线路的无功补偿。

深入阐述了无功补偿的基本方法原理，介绍了高铁线路无功补偿方式类型和常见的几类补偿装置特性及其优缺点，并提出了10kV电缆供电线路的无功补偿容量分配的设计计算，最后总结了高铁电力系统无功补偿的方案组合及需要考虑的关键因素。

关键词：高铁电力系统无功补偿1 前言随着高铁技术的快速发展, 高铁电力系统的经济运行日益得到重视。

降低线路损耗，提高高铁电力系统的输电效率是优化高铁经济效益的有效举措，也是高铁电力系统研究的重要内容。

而电力系统无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的关键。

通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿，不仅可以维持线路电压水平提高电力系统运行的稳定性，还能有效降低有功功率线路损耗和无功功率线路损耗，使电力系统能够安全经济运行。

2 无功补偿原理交流电在通过纯阻性负载时（功率因数cosθ为1），电能都转化为热能：（1）而在通过纯容性或纯感性负载时（功率因数cosθ为0），电能并不是转化为热能而是磁场能：（2）上式中，即为无功功率。

无功补偿，即在交流非纯阻性系统中，通过感性负载发出一定的无功功率来补偿系统中容性负载吸收的无功功率，使得无功功率得以平衡。

可以简单地理解为：把具有感性功率的负载装置与容性功率的负载并联在同一电路中，当感性负载释放能量时容性负载吸收能量，容性负载释放能量时感性负载吸收能量，能量在两种负载之间交换。

这样，感性负载所吸收的无功功率可以从容性负载发出的无功功率中得到补偿。

3 高铁电力系统无功补偿方案分析高速铁路电力系统10kV配电线路的贯通线均采用电缆线路，配电线路电容值较大，致使线路电压会升高、功率因数降低，电力系统稳定性和经济性不理想。

因而需要设置无功补偿装置。

由于电缆电容的分布特征和系统运行状态的复杂性，一方面补偿参数需通过数字电磁暂态仿真程序对电容效应进行分析确定；另一方面，补偿方案又分为集中与分散、静态与动态，实际应用通常要综合考虑。