35kV电网工程设计误区

2013-08-15蒋志敏谢荣怡

科技传播 2013年6期

蒋志敏，谢荣怡

1.广西鑫盟工程咨询有限公司，广西南宁 530022

2.广西西江开发投资集团有限公司，广西南宁 530022

自2012 年2 月29 日，广西壮族自治区人民政府办公厅印发《实施新一轮农村电网改造升级工程工作方案》后，区内各地掀起新一轮农村电网建设高潮。

目前广西农网改造工程承贷建设主体有两家，分别是广西电网公司和广西水利电业集团有限公司。本期广西电网公司所辖有农网改造任务的县（市、区）共44 个，农村人口2588 万；广西水利电业集团有限公司所辖有农网改造任务的县（市、区）共43 个，农村人口1718 万。本轮农网改造升级工程中35kV变电站及线路工程所占投资份额相当大，在各县区电网中的作用更是举足轻重。做好35kV 电网工程的建设工作，也是好好利用国家资金造福人民的大事。

1 系统部分

1.1 N-1 原则的应用

“N-1 原则”在可行性研究报告中经常出现，但不少设计人员对N-1 原则的定义并不了解，只是简单的认为是设计工程某一相邻的线路或所设计变电站的某一设备断开时，电网的运行情况分析。这个理解是不全面的，根据《电力系统安全稳定导则DL755－2001》所述，“正常运行方式下的电力系统中任一元件(如线路、发电机、变压器等)无故障或因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内。这通常称为N－l 原则。”由此可见，应用N-1 原则，应是对联网运行的任一元件逐一断开的情况分别进行分析，才能够全面考虑到电网安全稳定性，合理选择设备型号，避免在实际运行中出现瓶颈。

1.2 “W”与“VA”的区分

在进行负荷预测、主变容量选择、潮流计算等过程中，“MW”、“kW”、“MVA”、“kVA”这些单位是较常见的。“MW”与“kW”是有功功率的单位，而“MVA”与“kVA”是视在功率的单位，根据计算公式：P = S cos ϕ（其中：P 为有功功率，S 为视在功率， cosϕ 是功率因数）可知，有功功率与视在功率有区别也有联系。以额定容量为5 000kVA 的变压器为例，当变压器的功率因数为0.9 时，变压器通过的有功功率为4 500kW。因此，在负荷计算及变压器容量选择的过程中应注意单位的换算，合理选择变压器容量。

1.3 单相接地故障电流的计算

35kV 电力系统为中性点非直接接地系统，与110kV 及以上中性点直接接地系统最本质的区别就是变压器中性点是否直接接地。110kV 及以上电力系统中性点是直接接地的，当在相应电压等级的网络中发生单相接地故障时，故障电流通常高达几十千安，相关继电保护会即时动作，切除故障设备。以桂林220kV 挡村变电站为例，10kV 侧分列运行方式下，220kV 母线侧发生单相接地故障电流达24kA，110kV 母线侧发生单相接地故障电流高达30kA。而35kV 电力系统是中性点非直接接地系统，发生单相接地故障时，故障电流为接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流，常用计算如下：

1）单回路架空线路：IC=（2.7～3.3）UeL×10-3

其中：IC--架空线路电容电流(A)；

Ue-电压(kV)；

L—架空线路长度(km)；

2.7—系数，适用无架空地线线路；

3.3—系数，适用有架空地线线路。

2）同杆双回路：电容电流IC 为单回路的1.3～1.6 倍。

3）电缆线路：IC=0.1 UeL

以上三类联网运行线路的电容电流之和就是单相接地故障电流，一般情况下不超过10A，否则需考虑装设消弧线圈限制故障电流。非直接接地系统发生单相接地短路故障，相关继电保护发出信号报警，通常允许继续运行1～2 个小时。

一些35kV 线路及变电站工程设计中，单相接地故障电流计算值超过10A 甚至高达上千安的，需重新进行核算。以免影响设备的正确选型。

1.4 消弧线圈的合理配置

与消弧线圈的配置关系最大的是对应电压等级的线路的长度，而目前电力系统中消弧线圈的配置基本是在有新建变电站的情况下，由负责该变电站可行性研究的设计方考虑，“十二五”电网规划中也未提及此项内容。因此，在35kV 电力系统出现较多35kV 线路（尤其是电缆线路）新建、改造工程，而没有新增消弧线圈补偿的情况下，35kV 线路投运前，启动试运行方案应充分考虑消弧线圈的合理补偿，避免出现全补偿。若补偿容量不足，可考虑采用欠补偿运行方式，但长期运行是有相当的危险性的，对应消弧线圈电压等线的长线路或多条线路跳闸都可能导致全补偿，危害电网的安全运行。建议在电网规划中，特别是35kV 电网应考虑消弧线圈的影响。

2 变电站部分

2.1 低频低压减载

低频减载的作用就是在电网受到较大扰动，发供功率严重不平衡时切除部分负荷；低压减载则是在电网电压过低情况下解列部分网区，低频低压减载维持主网架的安全运行。目前变电站常配置的低频减载与低压减载功能是集成在同一个低频低压减载装置中实现。1998 年兴起的一期农网改造工程，受资金的制约，当时建成投产的35kV 变电站设备较为简陋，已经不适应社会经济发展的需求。随着电网架构不断完善，对电网供电可靠性的要求也越来越高，尤其是35kV 的枢纽变电站，配置低频低压减载装置对提高地方电网的可靠性意义较大。在电网不稳定情况下，切除部分负荷或网区，保障主要网架的正常运行，避免出现长时间大面积停电对社会的稳定造成的负面影响。对于35kV 终端变电站，无重要供电负荷的就没有必要配置低频低压减载装置。同时也建议地调对县级电网低频低压减载装置进行统计，在制订年度低频减载方案及低压减载方案时一并考虑。

2.2 小电流接地选线用的零序电流互感器

35kV 变电站常配置小电流接地选线装置，对系统出现单相接地故障的线路及时报警或切除故障。不少设计人员对小电流接地选线的用的零序电流互感器配置及容量选择还不是很清楚。小电流接地选线用的零序电流互感器的作用是采集监控点零序电流，出现单相接线故障时，零序电流达到整定值就报警或跳闸。因此，极有可能出现单相接地故障的出线都应当配置零序互感器，仅在线路出线配置是不全面的，像电容器、站用变等需经较长的电缆接入开关柜的，也应配置零序互感器。根据多年经验，二次电流为5A 时，小电流接地选线用的零序电流互感器容量选用5VA；二次电流为1A 时，小电流接地选线用的零序电流互感器容量选用2.5VA。

3 线路部分

通信光缆的危险影响计算：

随着电网的不断升级完善，对网内通信的要求也越来越高，光纤通信越来越多的在35kV 网架中应用。与110kV 及以上线路一样，通常光缆也是沿35kV 电力线路同杆架设，挂于杆塔的一侧地线支架。对通信光缆选型时，必须考虑送电线路的影响，对通信线路进行危险影响计算。

中性点直接接地系统中，对通信光缆进行危险性计算所采用的不平衡电流为单相接地故障电流。由前面系统部分里单相接地电流的计算可知，中性点直接接地系统单相接地故障电流高达几十千安，与送电线路同塔架设的通信光缆上感应的纵电动势成正比，单相接线故障电流越大，光缆上感应的纵电动势就越大，危险性也越大。

而35kV 系统为中性点非直接接地系统，对35kV 线路同塔架设的通信光缆进行危险影响计算时，采用单相接地故障电流是错误的。在中性点非直接接地系统中，对通信光缆影响最大的，是送电线路两相在不同地点同时接地短路时产生的不平衡电流，通常可达几千安。目前很多短路电流的计算软件尚未能对35kV 系统中送电线路两相在不同地点同时接地短路这一故障进行直接计算，还需根据系统实际接线方式进行分析，作出阻抗图后计算。