配电网电容电流测量分析

郝建成，朱义东，于在明

(辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

随着城市电网的扩大，电缆出线的增多，系统电容电流增大［1－2］。当系统发生单相接地故障，其接地电弧不能自熄，极易产生间隙性弧光接地过电压，持续时间一长，在线路绝缘薄弱处还会发展成两相短路事故［3］。因此，当配电网足够大时，需要采用消弧线圈补偿电容电流，这是保证电力系统安全运行的重要技术措施之一。为避免不适当的补偿给电力系统安全运行带来威胁，必须正确测定系统的电容电流值，并据此合理调整消弧线圈电流值，才能做到正确调谐，既可以很好地躲过单相接地的弧光过电流，又不影响继电保护的选择性和可靠性。电力系统运行规程规定，当配电网电容电流大于规定值时，应装设消弧线圈补偿电容电流［4］。

1 测量方法的比较和选择

传统电容电流测量方法有直接法和间接法2种［5］。直接法主要包括单相金属接地法，该方法操作接线复杂，对测量人员和配电系统存在一定的安全隐患，一般不建议采用。间接法包括中性点外加电容法、外加电压法、调谐法、变频法和电容增量法。间接测量方法比较简单，能较准确地测量电容电流值。但测量时仍需要对一次侧设备进行操作，操作复杂，准备时间长［6］。

2 新的测量方法原理

针对传统配电网电容电流测量方法存在的不足，国内外相继提出了一系列电容电流在线测量新方法。本文也提出一种新的方法，从TV开口三角处注入的是微弱的异频测试信号，与传统的测试方法相比，该方法无需和一次侧关联，因而不存在试验的危险性，又不会对继电保护和TV本身产生任何影响，同时避开了50 Hz工频干扰信号，数据测量准确，测量原理如图1所示。

在图1中，从TV开口三角注入一个异频的电流，这样在TV高压侧就感应出一个按变比减小的电流，此电流为零序电流，其三相的大小和方向相同，因此它在电源和负荷侧均不能流通，只能通过TV和对地电容形成回路，因此，图1又可简化为图2。

图1 测量原理图

图2 简化物理模型

根据图2的物理模型可建立相应的数学模型，通过检测测量信号就可以测量出三相对地电容值3C0，再根据电容电流公式计算出配网系统的电容电流。

3 配电网电容电流计算方法

3.1 架空电力线路电容电流计算方法

中性点不接地系统对地电容电流近似计算公式如下。

无架空地线:

有架空地线:

式中 U——额定线电压，kV;

L——线路长度，km;

1.1——系数，因水泥杆、铁塔线路增大10%。几点说明如下。

a.双回线路的电容电流为单回路的1.4倍。

b.一般实测表明夏季比冬季电容电流增值10%。

c.因变电所设备引起的电容电流增值也应考虑，10 kV配电网络电容电流增大约16%，35 kV配电网络电容电流增大约13%。

3.2 电力电缆电容电流计算方法

计算公式如下:

式中 S——电缆截面积，mm2;

Ue——额定线电压，kV。

上述计算公式主要适用于油浸纸电力电缆，对目前采用的聚氯乙烯绞联电缆每km对地电容电流比油浸纸要大，比厂家提供的参数和现场实测检验约增大20%。

4 新测量方法计算结果和实测结果比较

35 kV和10 kV配电网络电容电流计算与实测比较如表1、表2所示。

表1 35 kV配电网络电容电流计算结果与实测结果比较 A

表2 10 kV配电网络电容电流计算结果与实测结果比较 A

由表1、表2可以看出，计算结果和实测结果存在一定误差，误差主要是由以下原因形成:一是计算公式为经验公式，本身存在一定误差;二是部分线路材料不够精确，如线路同杆长度、电缆长度等。

5 消弧线圈配置分析

根据配电网电容电流，可以计算出各配电网补偿电容电流所用的消弧线圈容量。计算公式如下:

式中 Q——消弧线圈的容量，kVA;

UN——系统标称电压，kV;

Ic——对地电容电流，A;

K——计算系数，通常采用过补偿，取1.35。

35 kV和10 kV配电网络消弧线圈应装设容量与实际装设容量比较如表3、表4所示。

由表3、表4可以看出，部分需要配置消弧线圈的配电网络没有安装消弧线圈，这不利于发生单相接地故障时电流电弧自熄，将加剧故障程度，扩大故障范围。

表3 35kV配电网络消弧线圈应装设容量与实际装设容量比较 kVA

表4 10 kV配电网络消弧线圈应装设容量与实际装设容量比较 kVA

6 结束语

根据一种实时测量中性点不接地配电网电容电流的新方法，通过从电压互感器开口三角侧注入一个恒定的电流信号，计算出配电网对地电容值和电容电流值。选取一些配电网络，通过经验计算和实测电容电流比较，发现存在较大误差，给出了造成误差的主要原因，建议配电网电容电流以实测为主。最后根据配电网消弧线圈的配置容量，指出部分配电网消弧线圈存在容量配置不到位的问题。

［1］要焕年.电力系统谐振接地 ［M］.北京:中国电力出版社，2001.

［2］孙恒锋，王京萍.35 kV中性点不直接接地系统分相接地电容测试 ［J］.电网技术，1997，21(9):20－23.

［3］郎妙文，赵兴兵.配电网电容电流常用测量方法分析 ［J］.云南电力技术，2009，37(4):24－26.

［4］韩 涛.一种现场测量系统电容电流的方法 ［J］.河北电力技术，2007，16(1):5－7.

［5］曾祥君，刘张磊，马洪江，等.配电网电容电流实时测量技术［J］.电力系统自动化，2008，32(3):62－64.

［6］连鸿波，杨以涵，谭伟璞，等.偏置电容法测量中压电网电容电流的误差分析 ［J］.电网技术，2005，29(14):54－58.