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并聯(lián)電抗器在長電纜電力貫通線電容電流補(bǔ)償中的應(yīng)用

文檔作者：王學(xué)明文檔來源：合寧鐵路有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月17日
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122 上海鐵道科技2010年第1期并聯(lián)電抗器在長電纜電力貫通線電窨電流禮償巾響應(yīng)用摘要闡述電容電流過欠的危害。分析電容電流的補(bǔ)償原理，講述電力貫通線電容電流的補(bǔ)償分析計(jì)算，并介紹并聯(lián)電抗器的應(yīng)用。關(guān)鍵詞電抗器電容電流補(bǔ)償應(yīng)用為提高對(duì)鐵路沿線用電負(fù)荷的供電可靠性，在鐵路沿線每40km～70kin設(shè)置一座變、配電所，兩變、配電所間沿鐵路以電線路相連，該線路稱為電力貫通線。每條貫通線可分別由其兩端的變、配電所供電，通常一端主供，另一端備用。l問題的提出配電線路按結(jié)構(gòu)可分為兩大類：架空線路和電纜線路。長期以來，我國鐵路電力貫通線大都以架空為主。隨著國民經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)建設(shè)的快速發(fā)展，使得架空電線路路徑受環(huán)境限制越來越大。加上電纜線路具有受環(huán)境影響小、安全性好、供電可靠性高、不占地面與空間、不暴露目標(biāo)、美化城市環(huán)境等一系列優(yōu)點(diǎn)，電纜在鐵路電力貫通線中比例不斷上升。在鐵路客運(yùn)專線電力系統(tǒng)中，甚至采用了全電纜電力貫通線。電纜具有較大的相間及相對(duì)地電容，故在正常運(yùn)行和單相接地時(shí)，都有電容電流流過線路。與架空線路相比，電纜線路對(duì)地電容是架空線路的幾十倍。電纜比例的提高，甚至采用全電纜線路，顯著加大了供電系統(tǒng)的電容電流。電容電流增大存在一系列弊端，主要有：王學(xué)明合寧鐵路有限公司(1)正常情況下，長距離線路空載末端電壓超出額定電壓，空載切除線路會(huì)引起操作過電壓。f2)電容電流增大，超出了隔離開關(guān)分段能力，不利于快速分段查找故障。(3)發(fā)生單相接地時(shí)，接地電弧不易自行熄滅，容易造成相間短路，降低供電可靠性。(4)單相接地故障易發(fā)生電弧接地過電壓。在一個(gè)工頻周期內(nèi)，健全相過電壓可達(dá)正常相電壓的2．5倍～3．5倍，使系統(tǒng)內(nèi)絕緣薄弱的設(shè)備被放電擊穿，造成設(shè)備損壞。(5)電容電流過大與感性電流過大一樣，將導(dǎo)致系統(tǒng)的功率因數(shù)降低。一方面使供電系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量不能得到充分利用，另一方面增加電網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗，還會(huì)增加用電企業(yè)的電費(fèi)支出。因此，合理補(bǔ)償電纜線路的電容電流，成為保證長電纜電力貫通線安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。2電容電流的補(bǔ)償2．1補(bǔ)償原理由電工學(xué)原理知道，在交流電路中，電感元件總是阻礙通過其電流的變化，使得電流滯后于電壓；電容元件總是阻礙其電壓的變化，使得電壓滯后于電流。純電感負(fù)荷L中的電流i。滯后端電壓900，而電容C中的電流i。則超前端電壓900，所以，電容器中的電流與電感負(fù)荷中的電流在相位上相差180。。如圖1，如果在電容兩端并聯(lián)電感，由于電感中的電流方向與電容中電流方向相反，就能減少接地電流，甚至完全抵消接地電流。適當(dāng)選擇參數(shù)，可以使t=lL+lc。0圖1 電容和電感中的電流(a) 等值電路 ㈣相量圖因?yàn)?J‘∞蘭 k。連所以 ’一L+‘一‘，}壺一，蘭j一對(duì)∽一圭)若電路中電容C為已定，則按toC=I／toL確定的電感值，把它和電容并聯(lián)起來。兩個(gè)元件上的電流就相互補(bǔ)償，使線路中的無功電流為0，如圖2所示。 一廠n‘，～…生……… x-幾n一、————點(diǎn)一：|_ L—rr、—，—一．。!Ⅷ0．÷—÷牟。：r塵。；r塵。；r塵 ‘ √ ／■o一 ￥—■… ； 孛 每圖2 補(bǔ)償電容電流的方法根據(jù)這一原理，實(shí)際應(yīng)用中廣泛采用并聯(lián)電抗器補(bǔ)償電纜的電容電流，如圖3。BCj?≥ 《’：f。fL．L，L0 々之：一 √ ．’／ ，、 夕圖3 電抗器補(bǔ)償電容電流2．2電纜電容電流的規(guī)定《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》(11310008一山萬方數(shù)據(jù)并聯(lián)電抗器在長電纜電力貫通線電容電流補(bǔ)償中的應(yīng)用 1232006)8．4．5條規(guī)定，長電纜線路電容電流值超過隔離開關(guān)的分合能力時(shí)。宜采用電抗器進(jìn)行補(bǔ)償，容性電流的補(bǔ)償度宜在50％一75％的范圍內(nèi)，補(bǔ)償后的電容電流值不應(yīng)超過5A。2．3電纜電容的計(jì)算圖4為三芯電力電纜電容分布結(jié)構(gòu)圖，圖5為其電容電流的等效電路。cy為電纜線芯對(duì)地(鋼鎧)電容，&amp;amp;為線芯與線芯間電容，則一芯對(duì)中性點(diǎn)的電容為C=Cy+3Cx。單相電容電流為Ico=Icx+Icy=3toCxLUqo+(oCyLUq)=m(3CX+Cy)L哳剮CL№。式中：‘c卜一角速度，rad／s，os=2rrf=314rad／s；L_一電纜線路長度，km；璣P一線路相電壓，V；ko-一線路始端電容電流，A；kx一導(dǎo)線間電容電流，A；如y-一導(dǎo)線對(duì)地電容電流，A。j黽恙弼圖4 三芯電纜的電容分布 一，、，、，，．一……。^X∥。，一，一r?！?。一一-～Bl，，一。v、～一—二—o!) ．j ：，L。L，L一‘·! <， ，‘-u--4-一J鏡(’i t、 f1圖5 電容電流的等效電路3合寧鐵路電力貫通線電容電流的補(bǔ)償3．I合寧鐵路高壓供電系統(tǒng)方案新建合寧鐵路高壓供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案為：新建高里35／10kV變配電所和黃庵lOkV配電所。全線新建2路lOkV電力貫通線路，其中第1貫通線采用單芯全電纜(50ram")；第2貫通線采用三芯電纜(70mm2)和架空混和方案。一貫接入既有合肥客站10kV配電所，二貫接入既有合肥東35／10kV變電所，如圖6所示。鰳印：了秸叫習(xí) ‘，lttM l一，l 晤黼1r■L_—一卜—正—一一j困6 合寧鐵路高壓供電系統(tǒng)示意圖因系統(tǒng)電纜線路較長，貫通母線段采用諧振接地系統(tǒng)?？紤]到一貫為全電纜線路，電容電流較大，而二貫為電纜架一空混合線路，電容電流相對(duì)較小。為滿足電網(wǎng)供用電的相關(guān)規(guī)定，在新建黃庵配電所、高里變電所10kV一段母線上，設(shè)置容量可調(diào)式電抗器，取代常規(guī)設(shè)計(jì)中的固定式補(bǔ)償電容器柜。3．2電容電流的補(bǔ)償計(jì)算以黃庵～高里一貫為例解析電纜電容電流的補(bǔ)償(因貫通母線段采用諧振接地，本例僅討論正常運(yùn)行時(shí)的電容電流及其補(bǔ)償，不再討論單相接地時(shí)的情況)。(1)單相電容電流計(jì)算黃庵一高里一貫為單芯全電纜(YJV62—1x50mm2)，全長70km。根據(jù)出廠資料，電纜對(duì)地電容Cy=O．19p,f／km。因?yàn)槭菃涡倦娎|，線芯間電容cx可視為0。正常工作時(shí)，單相電容電流為Ico=mCyLU妒=314 xO．19 x10巧x70 X6000=25．06A。根據(jù)《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》(TBl0008—2006)8．4．5條規(guī)定，應(yīng)加裝并聯(lián)電抗器進(jìn)行補(bǔ)償。(2)補(bǔ)償電抗器容量計(jì)算單相電容無功功率：QJ=oJCyLUq口2=314 xO．19 xlO 0x70×6￡lO呼f1000=150．3被Vat，三相容性無功功率Qc=3QF3x150．34--451．02kVaro按照75％的補(bǔ)償度，并聯(lián)電抗器的容量為QL=O．75Qc=0．75×451．02=338．27k垤ro為了預(yù)防長線路充電功率對(duì)合閘及線路電壓升高影羅峭200kVa．r響，工程中，在該貫通線首、末端，即黃庵配電所、高里變電所所外設(shè)200kVar干式并聯(lián)電抗器各l臺(tái)。(3)電抗器補(bǔ)償后的殘流計(jì)算圖7是補(bǔ)償后的電路等效圖。電抗器電感電流JL=Se／3№=400／(3 x6)=22．22A，補(bǔ)償后線路電流為：Ico也=25．06-22．22=2．86A<5A，滿足《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》(TBl0008—2006)8．4．5條規(guī)定。壘垂 。j盤。墼…一二一魚～一…二…～ kk 1。。 ：=：I…．一一}==二=～—-—。一 淚。㈠k：限 。m。；：h!；i。。。強(qiáng)‘。；’。；．’毒‘。享乙≮√ i{{圖7 電抗器補(bǔ)償后的電流分布(4)實(shí)際應(yīng)用及效果基于同樣道理，通過仿真計(jì)算確定：黃庵一高里二貫首、末端分別設(shè)150kVar固定電抗器各1臺(tái)；黃庵～合肥一貫首、末端(設(shè)置在羅崗線路所遠(yuǎn)動(dòng)箱變內(nèi))設(shè)200kVar固定電抗器各1臺(tái)；黃庵一合肥東二貫首、末端(設(shè)置在羅崗線路所遠(yuǎn)動(dòng)箱變內(nèi))設(shè)150kVar固定電抗器各1臺(tái)。考慮當(dāng)合肥東所作為主供所向黃庵方向二貫供電，在三十里鋪1基站、肥東車站、肥東4基站處分別設(shè)置了76kVar的固定電抗器。圖8是合寧鐵路貫通線補(bǔ)償電抗器分布圖。系統(tǒng)運(yùn)行后，進(jìn)行了空載試驗(yàn)。一貫試驗(yàn)結(jié)果如下：①全電纜分閘時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生過電壓、過電流。②合閘時(shí)，產(chǎn)生沖擊電流。線路最長的黃庵一合肥～貫(90kin)在電抗器全部投運(yùn)時(shí)，沖擊電流達(dá)到(下轉(zhuǎn)第97頁)200kVar 200kVar[50kVar 76kVar 76kVar 76kV8r 150kV刮r歲井適 卅量曹1 虎束遙 息東4琦蕾競量檔基站 甜箱麥毋信薹坫圖8 舍寧鐵路電力貫通線電抗器分布圖萬方數(shù)據(jù)關(guān)于近兩年全局勞動(dòng)爭議典型案件的分析和思考 97于路局制訂的規(guī)章制度重視不夠，出現(xiàn)了對(duì)法律法規(guī)和規(guī)章制度內(nèi)容不了解或不能正確掌握的情況。二是對(duì)于勞動(dòng)合同履行過程中的一些基本程序也不掌握，遇到事情繞道而行。三是在接待職工上訪時(shí)，對(duì)相關(guān)政策理解不深，解釋時(shí)給職工留下了提起仲裁、訴訟的依據(jù)。四是發(fā)生勞動(dòng)爭議后，不知如何應(yīng)對(duì)，不能針對(duì)職工的仲裁申請(qǐng)標(biāo)的，收集應(yīng)對(duì)的相關(guān)證據(jù)材料。4啟發(fā)和思考4．1減少勞動(dòng)爭議的發(fā)生。必須要加強(qiáng)培訓(xùn)，提高勞動(dòng)用工管理人員政策水平從37件爭議案件發(fā)生原因分析，因管理人員操作不規(guī)范、不到位引發(fā)管理瑕疵的占有較大比例，因此，加強(qiáng)對(duì)各單位勞動(dòng)用工管理人員的業(yè)務(wù)和勞動(dòng)法律知識(shí)培訓(xùn)，是規(guī)范勞動(dòng)用工管理和減少勞動(dòng)爭議發(fā)生的重要方法和途徑。為此，一要建立正常的培訓(xùn)制度，定期對(duì)各單位勞動(dòng)用工管理人員進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)。二要建立及時(shí)培訓(xùn)機(jī)制，對(duì)新頒布出臺(tái)的勞動(dòng)用工管理規(guī)定和新頒布實(shí)施的勞動(dòng)法律法規(guī)進(jìn)行學(xué)習(xí)貫徹落實(shí)。三要經(jīng)常對(duì)各單位勞動(dòng)用工管理人員開展業(yè)務(wù)交流，提高他們知法、用法的水平，形成一支能懂法、會(huì)用法、重程序、會(huì)操作的勞動(dòng)用工管理隊(duì)伍。4．2減少勞動(dòng)爭議的發(fā)生．必須要強(qiáng)化制度建設(shè)隨著《勞動(dòng)合同法》、《勞動(dòng)合同法實(shí)施條例》的實(shí)施，國家從法律層面上對(duì)企業(yè)勞動(dòng)用工的過程管理、程序管理要求越來越嚴(yán)格。同時(shí)，職工的自我維權(quán)意識(shí)逐步提高，在涉及到其切身利益時(shí)，通過仲裁、訴訟途徑，行使自我保護(hù)權(quán)。因此，路局應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，加強(qiáng)勞動(dòng)用工基本制度的建設(shè)。一是對(duì)現(xiàn)行的勞動(dòng)用工管理規(guī)章制度進(jìn)行全面梳理，對(duì)其中已不適應(yīng)的用工管理規(guī)定要及時(shí)予以廢止或修改，減少用工管理制度與國家勞動(dòng)法律法規(guī)之間存在的沖突。二是根據(jù)勞動(dòng)法律法規(guī)及上級(jí)勞動(dòng)用工管理的要求及時(shí)制訂相關(guān)管理制度，完善路局勞動(dòng)用工管理的基本制度。三是路局制訂的勞動(dòng)用工管理制度應(yīng)加強(qiáng)操作性，對(duì)勞動(dòng)合同的簽訂、履行、變更、解除、終止的過程管理進(jìn)行量化、細(xì)化作出具體規(guī)定。4．3減少勞動(dòng)爭議的發(fā)生．必須要規(guī)范日常管理工作已發(fā)生的37件勞動(dòng)爭議案件因在日常管理過程的不規(guī)范而引發(fā)爭議的，占有一定的比例，因此，要采取有效措施規(guī)范勞動(dòng)用工管理人員的日常管理工作。筆者認(rèn)為建立勞動(dòng)用工管理考核機(jī)制是規(guī)范勞動(dòng)用工管理人員行為的有效方法，為此，一是路局主管部門要建立對(duì)全局統(tǒng)一的考核制度，明確量化考核的具體內(nèi)容，定期進(jìn)行檢查考核評(píng)比，激勵(lì)各單位做好勞動(dòng)用工管理工作。二是各單位應(yīng)根據(jù)路局的考核制度，制訂實(shí)施細(xì)則，形成兩級(jí)考核評(píng)比體系，增強(qiáng)管理人員的責(zé)任性和榮譽(yù)感。三是各單位應(yīng)對(duì)勞動(dòng)用工管理建立計(jì)算機(jī)的動(dòng)態(tài)管理模式，對(duì)勞動(dòng)合同的履行全過程進(jìn)行及時(shí)管理。4．4減少勞動(dòng)爭議的發(fā)生，必須注重充分發(fā)揮企業(yè)內(nèi)部勞動(dòng)爭議調(diào)解組織的作用37件勞動(dòng)爭議案件有17件是原告以撤訴方式結(jié)案的，占案件總數(shù)45．9％，撤訴結(jié)案也是雙方當(dāng)事人協(xié)商一致的結(jié)果。因此，通過雙方溝通、協(xié)商是從源頭上有效預(yù)防和處理勞動(dòng)爭議案件的有效途徑和方式。一是要高度重視發(fā)揮各單位勞動(dòng)爭議調(diào)解委員會(huì)的作用，積極從勞動(dòng)爭議的萌芽狀態(tài)人手，提前介入，防止小矛盾發(fā)展為大矛盾，簡單爭議發(fā)展為復(fù)雜爭議。二是充分發(fā)揮各單位工會(huì)組織在勞動(dòng)爭議調(diào)解委員會(huì)的作用，工會(huì)組織作為調(diào)解委員會(huì)的負(fù)責(zé)部門，提出對(duì)爭議的處理建議容易被當(dāng)事人接受。三是各單位產(chǎn)生勞動(dòng)爭議后要引導(dǎo)職工通過協(xié)商、調(diào)解、仲裁、訴訟途徑處理爭議。四是要充分發(fā)揮企業(yè)行政、黨委、工會(huì)齊抓共管的優(yōu)勢(shì)，形成各方共同合力處理勞動(dòng)爭議案件。責(zé)任編輯：萬寶安來稿日期：2010-01．05(上接第123頁)38A，接近于所內(nèi)整定值(42A)。故空載合閘時(shí)，配電所內(nèi)開關(guān)不會(huì)產(chǎn)生彈跳。③線路上帶有電抗器分閘。線路電壓在O．5195s內(nèi)衰減到1．06kV；不帶電抗器分閘，線路電壓在0．28s內(nèi)衰減到0．86kV?？蓾M足自動(dòng)重合閘及相鄰配電所之間備自投的要求。線路空載情況下黃庵配電所主供(可調(diào)電抗器投人)時(shí)一貫?zāi)┒司€路電壓情況如表1，滿足《鐵路電力管理規(guī)則》(鐵運(yùn)[1999]103號(hào))中關(guān)于10kV三相供電用戶受電端電壓不超過額定電壓±7％的要求。表l 線路空載情況下黃庵配電所主供時(shí)一貫?zāi)┒司€路電壓供電霄一 線路長度， 柵咖 首端(黃魔所)# 秘， 電瞄高p馴擴(kuò) 10．4l kW 10．64 k即 2．2lIp黃麻～高里一貫一 黼 黔 10．42 kW 10．67 kVO 2．腳Ⅱ∥ lo．42m 10．田k'l,o 2．黼E蟛 9．∞柳 10．18 k釉 5．1附黃靜《淝一貫一 黼 強(qiáng)釅 9．67 k和 lo．24 k'／O 5．g}p盼 9．6"1¨p 10．28 k和 6．0抑4結(jié)束語鐵路10kV配電網(wǎng)絡(luò)中電纜比例的不斷提高，電纜電容電流及其對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的影響越來越大。并聯(lián)電抗器可有效補(bǔ)償電纜網(wǎng)絡(luò)的電容電流，對(duì)吸收充電功率、降低工頻電壓、保證電壓質(zhì)量、提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。隨著配電網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大，電纜線路的大量使用，并聯(lián)電抗器在鐵路供電系統(tǒng)中會(huì)得到更加廣泛的使用。參考文獻(xiàn)：【1】1 TBl000$一2006，鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范中國鐵道出版社，2007年【2】劉金生編著供用電節(jié)能使用技術(shù) 中國水利水電出版社，2009年【3】周麗潔電纜線路電容電流補(bǔ)償分析西鐵科技．2006，3：21—22【4】孫田星主編電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)中國電力出版社，2008年責(zé)任編輯：宋飛來稿時(shí)間：2

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