Новая методика расчета емкостных токов

СеТи 

РОССии

74

практикум

Д

ля  большинства  способов 

замеров,  представленных 

в  «Типовой  инструкции  по 

компенсации 

емкостного 

тока  замыкания  на  землю  в  элек-

трических  сетях  6—35  кВ»  (СО  153-

34.20.179),  используется  дугогася-

щий  реактор  (ДГР).  На  практике  же 

бывают  ситуации,  когда  необходимо 

определить  значения  емкостных  то-

ков сети без ДГР, например, при ре-

монте,  выводе  ДГР  из  работы  из-за 

недостаточной  мощности,  развитии 

сети при отсутствии ДГР и т.д. В этом 

случае емкостный ток в сети 6—35 кВ 

можно  определить  с  помощью  соз-

дания  искусственной  несимметрии 

поочередным  подключением  бата-

реи конденсаторов к фазам сети (см. 

фото).  Одновременно  производятся 

измерения  фазных  и  линейных  на-

пряжений соответствующей системы 

шин.  При  этом  дополнительная  ем-

кость  должна  составлять  не  менее 

10%  суммарной  емкости  во  всех 

сетях  6—10  кВ  и  кабельных  сетях 

35 кВ. В воздушных сетях 35 кВ эту 

величину рекомендуется выбирать в 

размере 0,05—2% от общей емкости 

сети. Данный способ является одним 

из  самых  точных  наряду  с  опытом 

прямого замыкания на землю, кото-

рый в последнее время стараются не 

применять  из-за  возможного  пере-

хода  в  многофазные  КЗ,  связанные 

с неудовлетворительным состоянием 

изоляции.  Замер  емкостных  токов 

с  помощью  дополнительной  емко-

сти  производится  с  минимальными 

затратами  времени  (примерно  15 

минут на каждую секцию шин). Этот 

способ успешно применяется в ОАО 

«МРСК  Волги».  Необходимо  иметь  в 

виду, что данные работы проводятся 

с  прикосновением  к  токоведущим 

частям  и  требуют  соответствующей 

квалификации персонала.

Расчет емкостных токов произво-

дится по упрощенной формуле:

(1)

где:  U

Н

  —  номинальное  напряже-

ние сети, В;

ΔC — емкость подключаемых кон-

денсаторов, мкФ;

U

1Ф

  и  U

2Ф

  —  напряжение  какой-

либо  фазы  сети  относительно  земли 

до и после подключения дополнитель-

ной емкости, измеренное на вторич-

ной стороне трансформатора напря-

жения, В;

U

1Л

 и U

2Л

 — линейные напряжения 

сети до и после подключения допол-

нительной емкости, В.

После проведения замеров необ-

ходимо только ввести данные в ком-

пьютер  (например,  шаблон  таблицы 

новая методика

токов

По  Правилам  технической  эксплуатации  электри-
ческих станций и сетей РФ (ПТЭСС) измерение ем-
костных  токов  в  сетях  6—35  кВ  должно  произво-
диться не реже 1 раза в шесть лет.

Андрей МЕДВЕДЕВ, 

 Александр БРЕДИХИН, 

 ведущие инженеры Департамента технического 

 развития ОАО «МРСК Волги»

75

№ 2, сентябрь-октябрь, 2010

MS Exсel), где по заранее введенным 

формулам расчет осуществляется ав-

томатически.

Однако  в  воздушной  сети  35  кВ 

наряду  со  значениями  емкостных 

токов  необходимо  знать  распреде-

ление  емкостей  по  фазам.  Эти  сети 

зачастую  обладают  повышенным 

уровнем  напряжения  несимметрии 

и,  как  следствие,  напряжения  сме-

щения  нейтрали  при  подключении 

резонансно-настроенного  ДГР.  Обе 

величины  ограничиваются  ПТЭСС 

(не более 0,75 и 15% фазного напря-

жения  соответственно).  Добивают-

ся  указанных  значений  в  основном 

распределением  конденсаторов  ВЧ 

связи между фазами линий, а также 

транспозицией проводов. 

Значения емкостных токов и емко-

стей по фазам получают при помощи 

метода  инженера  В.З.  Анненкова

*

. 

В отличие от предыдущего метода по-

сле  подключения  конденсаторов  из-

меряется  напряжение  несимметрии 

на  нейтрали  обмоток  35  кВ.  Слож-

расчета емкостных 

ность  состоит  в  графическом 

решении, так как при замерах 

параметров каждой отходящей 

линии  приходится  выполнять 

довольно  непростые  чертежи 

и расчеты, что занимает значи-

тельное время. В связи с этим 

в ОАО «МРСК Волги» была раз-

работана  методика  расчета, 

позволяющая  значительно  со-

кратить  время  обработки  дан-

ных,  повысить  их  точность  и 

автоматизировать  процесс  по-

строения  векторной  диаграм-

мы  для  визуального  контроля 

правильности расчета. 

Согласно методике инжене-

ра В.З. Анненкова для опреде-

ления  направления  вектора 

естественной несимметрии из-

меряются  модули  напряжений 

несимметрии U

НС1

, U

НС2

, U

НС3

 при 

подключении  конденсатора  к 

фазам  A,  B,  C  соответственно 

и модуль вектора естественной 

несимметрии U

НС

. Затем путем 

построения  круговой  диаграммы 

определяется  фаза  вектора  естест-

венной  несимметрии  и  величина 

напряжения  U',  равного  сумме  при-

ращений  напряжения  несимметрии 

δU

НС

 при подключении конденсатора 

к  соответствующим  фазам  сети.  Для 

автоматизации  расчетов  при  помо-

щи  ЭВМ  процесс  построения  круго-

вой  диаграммы  представлен  в  виде 

решения систем уравнений окружно-

стей на плоскости.

Алгоритм  расчета  заключается  в 

следующем.

Система  из  двух  уравнений  (2) 

описывает систему из двух окружно-

стей с радиусом, равным U

НС3

, центр 

одной  из  которых  расположен  в  на-

чале координат, а центр второй — на 

пересечении  первой  окружности  с 

осью Y. 

X

1

2

+ Y

1

2

=U

НС3

2

X

1

2

+(Y

1

-U

НС3

)

2

=U

НС3

2

  (2)

Система  (2)  имеет  два  решения. 

Они  представляют  собой  координа-

ты  точек  пересечения  этих  окружно-

стей, лежащих от точки пересечения 

второй окружности с осью Y на рас-

стоянии, равном их радиусу. Оба ре-

шения равнозначны. Для дальнейше-

го  поиска  решения  можно  выбрать 

любое из них, например, точку пере-

сечения окружностей, лежащую во II 

квадранте с координатами x

1

,y

1

.

Система  из  двух  уравнений  (3) 

описывает  систему  из  двух  окруж-

ностей с радиусами, равными U

НС1

 и 

U

НС2

, при этом центр одной располо-

жен в начале координат, а центр вто-

рой  —  в  точке,  принадлежащей  пер-

вой окружности с координатами x

1

,y

1

.

X

2

2

+ Y

2

2

=U

НС1

2

(X

2

-x

1

)

2

+(Y

2

-y

1

)

2

=U

НС2

2

  (3)

Векторы,  соединяющие  точки 

пересечения  окружностей,  описы-

ваемых системой (3), с точкой пере-

сечения первой окружности с осью Y, 

будут  являться  искомыми  векторами 

U’,  в  данном  случае  являющимися 

суммой приращения напряжения не-

симметрии при подключении конден-

сатора  к  фазам  A  и  C.  Выбор  реше-

ния,  удовлетворяющего  начальным 

условиям, производится сравнением 

расчетного  значения  напряжения 

естественной  несимметрии,  опреде-

ленного по формуле (4) со значением, 

полученным в результате измерений: 

Ū

НС

=(Ū

НС1

+Ū

НС2

+Ū

НС3

)/3  (4)

Далее  исходя  из  модуля  выбран-

ного вектора U’ вычисляются емкост-

ные  токи  и  емкости  фаз  в  соответ-

ствии с формулами, приведенными в 

статье Анненкова.

Разработанная  методика  позво-

ляет  обработать  результаты  с  доста-

точной  точностью  и  минимальными 

затратами  времени,  а  также  прове-

рить  полученные  данные  непосред-

ственно  в  процессе  измерения,  что 

дает возможность в случае сомнения 

в  корректности  полученных  величин 

продублировать опыт, не прибегая к 

повторным  измерениям.  Это,  безу-

словно, уменьшает количество необ-

ходимых для замеров переключений 

и экономит коммутационный ресурс 

выключателей.

*

   Журнал «Электрические станции»

№ 12, 1966 г.

Ведущий инженер МРСК Волги В. Гусев 

подключает батареи конденсаторов к 

шинному мосту трансформатора