在新建或擴(kuò)建變電站中，設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)6-35kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地電容電流的大小來選擇中性點(diǎn)的接地方式及所選設(shè)備的容量。但不接地系統(tǒng)單相接地電容電流值的計(jì)算依據(jù)設(shè)計(jì)手冊，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測試結(jié)果差別較大，使所選擇的中性點(diǎn)接地方案及所選用的補(bǔ)償設(shè)備容量不當(dāng)，造成重復(fù)投資。

作者介紹了一種中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地電容電流的組成及工程計(jì)算方法，并通過十幾座110kV變電站10（6）kV、35kV母線單線接地的電容電流的實(shí)際測量值進(jìn)行比較，分析和驗(yàn)證了該工程算法具有較高的精度，對工程計(jì)算有一定實(shí)際指導(dǎo)意義，可以應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、實(shí)測電容電流比較值。

配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)單相接地的電容電流由電力線(電纜線路、架空線、電纜線路架空線)和電氣設(shè)備(同步發(fā)電機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、變壓器、斷路器等)兩部分組成。).

電力電纜的電容電流遠(yuǎn)大于等長等截面的架空線，也大于電力設(shè)備的電容電流。工程計(jì)算通常只計(jì)算電力線的電容電流。

近年來，余熱發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、小水電、小風(fēng)電等大量項(xiàng)目接入6-35kV系統(tǒng)，配電網(wǎng)中有大量同步發(fā)電機(jī)。配電網(wǎng)中還有一些專用用戶線，接入大容量同步電機(jī)，引起系統(tǒng)中電容電流的變化。電容電流也要計(jì)算，或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值統(tǒng)計(jì)估計(jì)其參數(shù)。本文將介紹小電流接地系統(tǒng)中單線接地電容電流的工程計(jì)算方法。

電容電流計(jì)算

1）6-35kV架空線路單相接地單位長度的電容電流為:

6kV線路：Ic6=0.017A/km

10kV線路：Ic10=0.029A/km

35kV線路：無架空地線時(shí)Ic35=0.10A/km，有架空地線時(shí)Ic35=0.12A/km。

無架空地線的近似計(jì)算公式：

Ic=1.12.7UL10-3

架空地線有一個(gè)近似計(jì)算公式：

Ic=1.13.3UL10-3

其中：U——電網(wǎng)線路電壓(kV)，L——架空線路長度(km)。

注：水泥桿線、鐵塔(鋼桿)，增加10%；2.7系數(shù)，適用于無架空地線的線路，3.3系數(shù)，適用于有架空地線的線路；同塔雙回架空線電容電流：Ic2=(1.3~1.6)Ic (1.3-對應(yīng)10kV線路，1.6-對應(yīng)35kV線路，Ic-單回線路電容電流)；根據(jù)實(shí)測積累的經(jīng)驗(yàn)：夏季電容電流比冬季高10%左右。

2）6-35kV架空線路單相電容電流經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示

表1:架空線電容電流(A/km)

3）電力電纜單相接地電容電流

在相同電壓下，電纜每公里的電容電流是架空線(三芯全包)的25-30倍，或50-58(單芯)。6-35kV電力電纜線路每公里的電容電流按下式近似計(jì)算。

6kV電力電纜：IC6=UE(953.1s)/(22006s)；

10kV電力電纜：IC10=UE(951.44s)/(22000.23s)[5]；

35kV電力電纜的電容電流約為10kV的4倍。上述公式適用于油浸紙絕緣電力電纜。目前廣泛使用的XLPE電力電纜每公里電容電流比油浸紙絕緣電力電纜大，根據(jù)廠家提供的參數(shù)和實(shí)際試驗(yàn)積累的數(shù)據(jù)，每公里電容電流增加20%左右。Ue為額定線電壓kV，s為纜芯截面mm2。

為了簡化計(jì)算，常用油浸紙絕緣電力電纜和交聯(lián)聚乙烯電力電纜的每千米電容電流列于表2和表3。

表2油浸紙絕緣電力電纜電容電流A/km

表3交聯(lián)聚乙烯電力電纜電容電流A/km

XLPE電力電纜的電容電流值與絕緣層厚度、線芯類型、絕緣結(jié)構(gòu)、有無鎧裝等有關(guān)。所以必須參考出廠參數(shù)。上表以常見的電力電纜型號(hào)為例進(jìn)行計(jì)算并給出。接地電流的計(jì)算公式為Ic=2f3CUn10-3(A/km)。c為電纜電容電流的計(jì)算值，Un為相電壓。

4）變電站電氣設(shè)備引起電容電流增加值列表4

表4變電站電氣設(shè)備引起的電容電流增加值

5）隨著配電網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化及新型材料的使用，需對傳統(tǒng)的計(jì)算公式進(jìn)行修正。

(1) 6 ~ 35kV變電站采用封閉母線、巨型母線和管狀母線，母線排列方式的改變會(huì)使電容電流值增大，一般為15% ~ 20%；

架空絕緣線代替裸架空線，架空絕緣線的電容電流與裸架空線不同。大量測試數(shù)字顯示：10kV裸架空線：0.32A，10kV裸架空線：0.62A;

在配電系統(tǒng)中，10kV變電站和箱式變壓器的低壓側(cè)(380V)有大量的電纜線路，它們所貢獻(xiàn)的電容電流對系統(tǒng)的總電容電流影響很大。檢查表中每個(gè)接地的帶金屬保護(hù)的四芯電纜的電容電流

計(jì)算電容值(A)=(1 ){[各標(biāo)稱截面電纜長度(km)Ic(對應(yīng)截面電容電流值A(chǔ)/km)][各架空線路長度(km) IC(架空線路電容電流值(A/km)][各架空絕緣線路長度IC(架空絕緣線路電容電流值(A/km)其中為配電網(wǎng)裕度系數(shù)，取1.1 ~ 1.5，為1.15 ~ 1.20。

實(shí)際測試對比驗(yàn)證分析

隨著電網(wǎng)的改造和建設(shè)，供電負(fù)荷迅速增加，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)迅速優(yōu)化和延伸，同塔多回線路、地下電力電纜線路、環(huán)網(wǎng)柜、箱式變壓器等得到廣泛應(yīng)用。大量電纜的投入使用引起配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化和對地電容電流的增加。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地或間歇性接地時(shí)，容易引起接地過電壓和系統(tǒng)諧振，對配電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行構(gòu)成極大威脅。以下是甘肅省電力公司白銀供電公司所轄56座變電站2008-2012年統(tǒng)計(jì)表6。

甘肅省電力公司管理部門應(yīng)對此高度重視。2013年在全公司所轄變電站進(jìn)行電容電流實(shí)測，根據(jù)電容電流和系統(tǒng)情況及時(shí)采取措施。選取白銀供電公司所轄110kV變電站改造6 ~ 35 kV母線進(jìn)行實(shí)際測試，并將測試結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行對比。

表6故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)

1）測試比較。

，選擇出線電力電纜較多的110kV科技園變電站。該變電站10kV母線有24根出線電纜。我們將對輸電線路參數(shù)(電力電纜、架空線型號(hào)和長度)進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)。

其中架空線19.5km，電力電纜3 150mm2、0.7km、3 240mm2、8.5km、3 240mm2、4.7km、3 400mm2、13.5km，根據(jù)本文給出的算法，計(jì)算結(jié)果為65.613A

為了減少測量誤差，我們采用直接法，即人工直接接地法。參見表7。

表7變壓器10kV母線電容電流計(jì)算值和測量值

與實(shí)際測量值相比，理論結(jié)果的誤差為1.8%。實(shí)際測試了公司所轄56座變電站6 ~ 35kV母線的電容電流。表8和表9列出了部分變電站的實(shí)際測試值和理論計(jì)算值。

表8 6-10kv母線電容電流測量值和計(jì)算值

表9 35kV母線電容電流測量值和計(jì)算值

2）誤差分析。

根據(jù)理論計(jì)算值與實(shí)測值的比較，存在一定的誤差，大誤差為13%。主要原因如下。

(1)計(jì)算中使用的設(shè)備參數(shù)、長度等數(shù)據(jù)以設(shè)備臺(tái)賬為準(zhǔn)，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如變電站采用環(huán)網(wǎng)或手拉手形式供電，電纜架空線、架空線復(fù)雜，存在一定誤差；很難準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)用戶電力電纜和架空線的參數(shù)和長度。

With城市建設(shè)的規(guī)劃，線路走廊有限，配電網(wǎng)采用鋼桿、同塔(桿)雙回路、多回路輸電，改變了電容電流值。

部分負(fù)荷較大的用戶采用兩根電纜并聯(lián)或單芯大截面電纜。這方面的理論計(jì)算和積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)很少，需要積累。

(4)變壓器、同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)等設(shè)備對電容電流的影響，如變壓器典型值每相4000pF。

配電網(wǎng)浪涌吸收電容電流，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)按每相0.5 ~ 1.0 F計(jì)算。

[6]6 ~ 35kV變電站采用封閉母線、巨型母線、管狀母線增加電容電流的影響值有待進(jìn)一步積累和驗(yàn)證。

架空絕緣導(dǎo)線、配電變壓器和低壓電力電纜對配電網(wǎng)電容電流的影響。目前的計(jì)算公式還存在一些不足，需要積累大量的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電投資巨大

結(jié)論

電容電流的工程計(jì)算方法是設(shè)計(jì)人員在新建和擴(kuò)建工程中正確選擇是否安裝消弧線圈的理論依據(jù)。根據(jù)一般測量結(jié)果與理論計(jì)算的比較，文中提到的工程算法存在一定誤差，但誤差在允許范圍內(nèi)，值得推廣應(yīng)用。如果我們準(zhǔn)確地掌握設(shè)備參數(shù)，計(jì)算值和測量值將得到滿意的結(jié)果。

我們建議每3 ~ 5年采用變頻法(不同頻率信號(hào)三角注入的電壓互感器)或直接法測量不接地系統(tǒng)的電容電流，積累電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化的數(shù)據(jù)，為理論計(jì)算提供更理想的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不斷修正工程計(jì)算公式，為設(shè)計(jì)人員提供更實(shí)用的工程計(jì)算公式。

本文編譯自《電氣技術(shù)》，題目是《中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地電容電流的工程計(jì)算方法》。作者有吳、等。