10KV电缆线路补偿不足的危害分析及整治

[摘 要]本文介绍了10KV电缆线路补偿不足的危害，并进行分析，制定整改措施.

[关键词]电缆 补偿 危害分析及整治

中图分类号：TP25 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0037-02

1.概述

我段目前共有10kv电缆线路627.312公里/895条，涉及20座配电所。自从包西线投运以来，蒲城东、西社、黄陵南等9座配电所功率因数低于0.6，贯通、自闭线路频繁跳闸，给我段的安全供电造成很大威胁。因此10kv电缆线路补偿不足带来的危害进行分析很有必要，并采取一些必要的整治措施有很大的现实意义。

2.电缆电容电流计算

三相电力电缆，由于相间及相对地存在电容，故在正常运行或单相接地时都有电容电流流过线路。又因为电缆线路相间及相对地电容远大于架空线路，所以电缆线路的电容电流亦远大于架空线路的电容电流。

2.1 电缆的电容

三芯电力电缆结构如图1。设一芯对铜屏蔽层的电容为Cy（F/km）。芯线对芯线间的电容为Cx（F/km）。

则一芯对中性点的电容

C=Cy+3Cx （F/km）

2.2 正常时的电容电流

电缆线路正常情况（未接地）时的电容电流分布见图2。

正常情况时电容电流按下式计算

I'Cx=3 ICx=3ω・Cx・l・Uφ

IC0= ICy+ I'Cx

=ω（Cy+3Cx） l・Uφ

=ω・C・l・Uφ

ICy=ω・Cy・l・Uφ

式中ICx――线间电容电流（A）；

I'Cx――由线间电容电流合成的线电容电流（A）；

IC0――线路始端电容电流（A）；

ICy――线对地电容电流（A）；

ω――角速度，ω=2πf=314；

l――线路长度（km）；

Uφ――相电压（V）。

2.3 单相接地时的电容电流

电缆线路发生单相金属性接地时的电容电流分布见图3。

单相接地时的电容电流按下式计算

I'Cy=ICy=ω・Cy ・l・Ue

IC= I'Cy=3 ICy=ω・Cy ・l・Ue=3ω・Cy・l・Uφ

ICd= I'Cy + I'Cx

=3ω・Cy ・l・Uφ+3ω・Cx・l・Uφ

=3ω（Cy+Cx）l・Uφ

式中I'Cy――非接地相线对地的电容电流（A）；

IC――流过及地点的电容电流（A）；

ICl――非接地相始端电容电流（A）；

ICd――接地相始端电容电流（A）；

Ue――额定线间电压（V）。

3.电抗器补偿电流的计算

补偿电缆电容电流较好的办法时设置专用的并联补偿电抗器。鉴于补偿电抗器既要补偿电缆线路正常运行时的电容电流，又要补偿单相接地时的电容电流，又知单相接地时的电容电流为正常运行时电容电流的二倍左右，因此，三相补偿电抗器的接线以Y型为有利。

3.1 电抗器的补偿电流

电抗器的接线见图4。设电抗器正常情况下由相电压Uφ产生补偿电流IL；在单相接地时，由线间电压Ue产生补偿电流I′L=IL；流经接地点的补偿电流ILd= I′L=3 IL。

3.2 补偿后正常情况线路电流计算

电缆线路装设补偿电抗器后，正常情况下电流分布图见图5。

在正常情况下由电抗器产生的补偿电流IL与IC0方向相反，补偿后的残流为IL- IC0。

3.3 补偿后单相接地时线路电流计算

电缆线路装设补偿电抗器后，单相接地时电流分布见图6。通过接地点的补偿电流ILd=I′L，方向与IC相反，补偿后的残流为ILd-IC=3IL- IC。

接地相的电抗器补偿电流ILd=I′L=3IL，方向与接地相的始端电容电流ICd相反，补偿后的始端残流为ILd-ICd=3IL- ICd（感性）或ILd-ICd=ICd-3IL（容性）。

单相接地时流过正常相的补偿电流I′L=3IL，方向与I′Cy相反，而与ICl成30°的夹角。补偿后非接地相始端残流为ICl+I′L的向量和。

4.电缆线路补偿不足情况的判断

4.1 由电力变配电所综合自动化保护装置后台机上看，电缆线路补偿不足的馈线及电力变配电所电源线，功率因数低于0.85，且无功功率显示为负值。

4.2 新线路投运进行单相接地试验及日常运行中，接地相及正常相电流值超过保护装置整定值，发生跳闸；母线压互很少发系统接地报警信号。

4.3 单条10kv馈线电缆线路长度超过5公里未加装电抗器，或者长电缆线路安装电抗器的台数少于5公里/台，且单相电抗器容量为38kvar、三相电抗器容量为114kvar。

5.铁路的电力相关规定

5.1 《铁路电力设计规范》（铁建设〔2007〕37号）第8.4.5条规定，长电缆线路的电容电流值超过隔离开关的分合能力时，宜采用电抗器进行补偿，并应符合下列要求：容性电流的补偿度宜在50%～75%的范围内；补偿后的电容电流值不应超过5A。

5.2 《铁路电力管理规则》（铁运[1999]103号）第66条规定，允许使用隔离开关操作电容电流不超过5安的无负荷线路。

6.电缆线路补偿不足带来的危害

6.1 电缆线路补偿不足，降低功率因数，影响电力设备经济运行，造成供电局力率罚款。馈线电缆补偿不足，负荷电流中，容性电流过大，增加线路损耗。2013年我段由于配电所力率过低，造成供电局力率罚款100余万元。

6.2 电缆线路补偿不足，线路阻抗中容性分量过大，在发生线路单相接地时，线路电流达到保护装置整定值，引起线路跳闸，降低供电可靠性。

6.3 电缆线路补偿不足，会由于电容残压，出现电缆线路末端电压高于首段电压，造成绝缘击穿烧毁设备。

7.整治措施

补偿电抗器的补偿电流IL为正常情况线路电容电流IC0的百分数称为补偿度。计算得知，百分之百的补偿度并不是最好，因为百分之百的补偿度虽然可使正常情况的电容电流补偿为零，但在单相接地时接地相的残流确很大。

多组补偿电抗器不宜集中设在一起，应根据各段电缆的长度分设在适当位置，以便线路分段停电或检修时，都能得到恰当的补偿。