10kV较小负荷出线配用电流互感器的分析尼龙螺母

10kV较小负荷出线配用电流互感器的分析

10kV较小负荷出线配用电流互感器的分析 2011： 摘要：馈电线路所配用的电流互感器(以下简称TA)，主要考虑到满足继电保护和计量准确，选取额定变比时，尽量使TA的额定一次电流接近实际最大负荷电流。但是，随着城市街道纷纷将架空线路改为高压电缆入地，电缆的电抗值较小且有分布电容，首末端短路相差不大。对于较小负荷的10 kV出线，特别是专线用户所配用10 kV TA稳定性校验一般很难满足，如不采取措施，则会带来严重后果。 关键词：10kV 较小负荷出线 电流互感器　　馈电线路所配用的电流互感器(以下简称TA)，主要考虑到满足继电保护和计量准确，选取额定变比时，尽量使TA的额定一次电流接近实际最大负荷电流。但是，随着城市街道纷纷将架空线路改为高压电缆入地，电缆的电抗值较小且有分布电容，首末端短路相差不大。对于较小负荷的10 kV出线，特别是专线用户所配用10 kV TA稳定性校验一般很难满足，如不采取措施，则会带来严重后果。 　　1 馈线事故引起进线断路器爆炸 　　新安县电业局江路线为（电压等级110/10 kV）供给高速公路收费站的一回电缆专线，电缆长度2.5 km，收费站内安装250 kVA配变一台（额定电流14.43 A）。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，江路线供电系统见图1。 　　2002年8月，江路线馈线1.5 km处，因修路挖掘机将穿管直埋地下的95 mm2交联聚乙烯电缆挖断，江路柜内两相TA爆炸弧光形成三相短路，使出线断路器真空泡击碎，同时造成主变10 kV低压侧跳闸。据查，江庄变电站送出的江路10 kV出线断路器额定开断电流20 kA，而TA额定短时热稳定电流It = 2.4 kA，额定动稳定电流Igf = 4.3 kA。 　　2 TA的电气稳定性分析 　　按图1作出等值电路图见图2，现对故障时一次电流情况进行计算，分析互感器的误差特性和稳定特性。 　　2.1 电网参数计算　　经折算得：110 kV系统短路电抗为X1 = 0.0679；　　1#变压器短路电抗为X2 = 0.5529； 　　江路线短路点前短路电抗为X3= 0.3993；　　计算电抗X*∑= X1 + X2 + X3 = 1.0201。　　三相短路时TA流经次暂态短路电流周期分量有效值为：I" = 1 / X*∑×5.5 = 5.3917（kA）。短路冲击电流瞬时值为：ich = 2.55I" = 2.55×5.3917 = 13.75（kA）。　　2.2 稳定性分析　　TA短时热稳定校验公式It2t≥Qt ，其中：t指热稳定时间；Qt短时电流热效应，取Qt=I"2TK（TK为短时持续时间，取后备保护动作时间加相应真空断路器全分闸时间为0.8 s）。　　对于江路线馈线TA，It2t = 5.76≤Qt= 23.3。可知所选TA热稳定电流较小，不能满足要求。短路电流周期分量有效值是热稳定电流的2.25倍，短路电流产生很大的热量和电动力，使线圈绝缘损坏及匝间短路并造成断线，从而在TA内部产生弧光，导致高温气体沿着纸筒两侧喷出，造成三相弧光短路。　　2.3 保护性能分析　　由于TA本身的励磁损耗和影响，使一次电流I1和二次电流I2在数值和相位上有较大差异。当短路电流流过互感器时，铁心的磁通密度很高，由于铁心材料的非线性、励磁电流的波形畸变，二次电流非正弦波，产生很大的复合误差。当复合误差超过10%时，影响继电保护的正确动作。江路馈线TA保护绕组在额定输出情况下，准确级及准确限值系数为10 P15。故障时，短路电流达到额定一次电流的270倍，远远大于其准确限值系数15。分析此次事故复合误差在10%区域以外，磁饱和使I2不能迅速增加，影响保护动作，造成保护越级。同时，由于江路馈线TA三相弧光短路，接近母线处的三相短路瞬时值电流达22.6 kA，如此大的短路电流使江路1出线断路器爆炸，上侧主变压器低压侧断路器速断跳闸。　　从以上分析可以看到，造成事故的根本原因是TA选择过小，据有关资料要达到I" = 5.4 kA短路电流产生的热效应Qt，至少应选用75/5及以上的TA。若选取75/5及以上的TA，作为较小负荷专线用户的关口计量点，平时最大负荷达不到额定值的1/3，影响到计量的准确性。 　　3 防止事故的措施 　　3.1 出线串联电抗器　　本例按正常工作电压UN=10 kV和最大可能工作电流Imax = 120 A，选NLK-10-200型电抗器来限制短路电流，电抗值由：Xl % = (Id / INbx - X*∑) INUd / (INUd) = 0.0638。 　　其中：Ud、Id为基准电压、电流；UN、IN为额定电压、电流；INbx为限制到的短路电流。　　在此选取Xl% = 6%，重新计算电抗器后短路电流：　　X*∑ = 2.1915，　　I0s = 2.3 kA，I0.5s = 2.99 kA，I1.1s = 2.9 kA，经核算满足动热稳定要求。　　电压损失计算：△U % = 2.16% < 5%。 　　残压计算：△Ure% = 72% > 70%。　　当线路电抗器发生故障时，电压降主要产生在电抗器上，而且能在母线上

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