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来源:职称驿站所属分类:自动化论文 发布时间:2012-09-26浏览:23次
摘要:目前电力系统中新建的110(220)kV变电站均采用变电站综合自动化系统,元件及线路保护均采用微机保护装置,鉴于此类新设备的广泛应用,有必要对其中某些参数重新核算,从而选择合适的技术参数。本文通过一个110kV变电站为例,在采用综合自动化和微机保护的情况下,对110kV(10kV)间隔电流互感器的二次容量根据规范重新核实计算,对今后设计选型提供参考。
关键词:CT,容量,核算
一:简介
目前电力系统中广泛使用的电流互感器(以下简称CT)的作用是将一次系统高电压电路上的大电流,准确的变换为二次低电压电路上的小电流(额定值为5A或1A),同时,它还具备有高、低电压电路的隔离作用,以保障二次设备和工作人员的安全。
二:容量计算
在电力系统中广泛应用的CT的简化二次回路图如图1所示:
图1:CT二次回路示意图
图中,Zl表示连接电缆的阻抗,Zr表示负载(保护装置或测控装置)的阻抗。根据《电力工程电气设计手册》(电气二次部分)(以下简称手册)第20-5节关于互感器二次负载的计算公式,对应本图1中标识为:Z=K1Zr+K2Zl+Zc公式(1)
Z――CT二次回路的全部负载阻抗;
K1――负载的阻抗转换系数;
K2――连接导线的阻抗转换系数;
Zc――接触电阻;
以下按110kV变电站的规模及二次设备的配置情况来计算CT的二次回路功耗。
(1):求负载(保护或测控装置)的功耗
由于目前变电站微机保护的采用,其半导体元件不满足Sr=In2×Zr等式,故在计算保护(测控)装置的功耗时,直接查阅厂家技术说明书得到Sr而不用计算Zr。
目前主流保护装置负荷见表1:
厂家 南京南瑞 北京四方 南瑞科技 深圳南瑞
型号 RCS-943系列
RCS-931系列
RCS-902系列
RCS-978系列 CSC-101系列
CSC-163系列 NSR600系列 ISA-300G
功耗 <0.5VA/相
(In=1A)
<1VA/相
(In=5A) <0.5VA/相
(In=1A)
<1VA/相
(In=5A) <0.5VA/相
(In=1A)
<1VA/相
(In=5A) <0.5VA/相
(In=1A)
<1VA/相
(In=5A)
表1:微机装置功耗统计表
由上表可知,目前主流保护装置的交流功耗在额定电流为1A时,每相均小于0.5VA;额定电流为5A的装置,每相均小于1VA;故本文计算中,当In=5A时,负载功耗Sr取1VA/相,当In=1A时,Sr取0.5VA/相;
(2):求连接电缆的功耗:实际工程中电流回路电缆截面Sl=4mm2,对铜芯电缆,其电导系数r=57m/Ω•mm2,假设电缆长度为l,则其阻抗Zl=l/(r•Sl)=0.0044l;一般情况下,110kV变电站场地至主控室电缆长度为100米左右,考虑适当裕度,本文按150米计列,则Zl=0.66Ω;
(3):求接触电阻,查阅“手册”可知,接触电阻Zc一般为0.05~0.1Ω,本文按0.1Ω考虑。
结合本文已知条件,所求功耗S=In2×(K2Zl+Zc)+Sr;
当In=1A时,S=1×(0.66+0.1)+0.5=1.26VA;
当In=5A时,S=25×(0.66+0.1)+0.5=19.5VA;
三:容量选择
根据“电测量及电能计量装置设计技术规程”(DL/T5137-2001)第10.1.5条的规定:电流互感器二次绕组中所接入的负荷(包括测量仪表、电能计量装置和连接导线等)应保证实际二次负荷在25%~100%额定二次负荷范围内。
由上述计算结果可看出,当In=1A时,实际二次负荷仅为1.26VA;按前述规范要求,CT二次额定容量范围为1.26~5.04VA;故实际选型时采用5VA容量即可;
当In=5A时,实际二次负荷为19.5VA;按前述规范要求,CT二次额定容量范围为4.8~19.5VA;故实际选型时采用20VA容量即可;
四:原因分析
由上计算可知,在当前变电站自动化系统以及微机保护广泛使用的前提下,CT二次负载的功耗已经大大下降,特别是当二次额定电流为1A时,其功耗更小。由负载阻抗的计算公式(Z=K1Zr+K2Zl+Zc)可知,其主要原因如下:
1:微机保护的广泛使用使得二次负载大大降低。原有的继电器保护需要用CT二次电流作为其工作电源,而现有微机保护有独立的工作电源,CT电流输入仅仅作为一个反映一次电流的信号,故其对CT绕组的功率消耗大大降低。由本文表1可看出,目前微机保护的功耗约为0.5~1VA,而从“手册”可查出,距离保护装置功耗为10VA左右。
2:新建变电站CT的二次额定电流减小为1A,使得在电缆上消耗的CT二次容量大大减少。由S=In2×Z可知,在CT二次回路等效负载不变前提下,额定电流减小5倍,功耗就相应减小25倍,其作用是明显的。如本文计算结果,在二次回路不变情况下,当额定电流为1A时,其二次回路功耗仅为1.26VA;而额定电流为5A时,二次回路功耗达19.5VA。
五:结论及建议
基于上述计算及分析,有如下建议:
1:对于微机保护及综合自动化变电站,当CT二次额定电流为1A时,其容量不宜按经验数据选择20~30VA,而要根据实际情况(控制电缆长度,电流回路是否串联等)选择5~10VA即可。
2:如CT二次容量有足够裕度,建议将电流回路控制电缆的截面减小到2.5mm2,如此既满足容量要求,又节省了大量材料,体现出了“绿色”设计的理念。
《综合自动化变电站中电流互感器二次容量的选择》
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文章名称: 综合自动化变电站中电流互感器二次容量的选择
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