估計小電流系統線(xiàn)路對地電容的一種新方法解析

中性點(diǎn)絕緣系統的接地電容電流，是電力系統的重要參數之一。通常采用附加電容法和金屬接地法進(jìn)行測量和計算，但前者測量方法復雜，并且附加電容對測量結果的影響較大，而后者試驗中又具有一定的危險性。為此，本文提出了一種簡(jiǎn)便、安全的估算方法。該方法適用于對誤差要求不很?chē)栏癫⑶夜ぷ髁枯^大的場(chǎng)合，經(jīng)過(guò)仿真表明，結果較為準確，方法簡(jiǎn)單易行。
關(guān)鍵詞:小電流系統；單相接地；電容電流

A New Method to Calculate Grounding Capacitor
of Low Current System

Wang Lei¹，Jia Qing-quan²，Cai Guo-wei¹

1.Northeast China Institute of Electric Power Engineering ,Jilin 132012,China;2.Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China)

Abstract：The capacitive grounding current is one of the most important parameters of ungrounded neutral system. Usually, the additional capacitor method and metal grounding method are used to measure and calculate this parameter. However, the former is complicated and the additional capacitor has great effect on results of measurement, and the later is dangerous when used in test. For this reason, the paper recommend an easy and safe method to test and calculate the parameter. By simulating experience, this method is accurate in results and easy to operate.
Keywords：Small current system；Single phase grounding；Capacitive grounding current.

0 引言
系統電容電流是調度和運行單位要了解的系統參數之一，是設計單位選擇補償設備的依據，故研究該項工作具有重要意義。目前，電容電流的測量方法主要有單相金屬接地法、相對地附加電容法及中性點(diǎn)附加電容法。
采用單相金屬接地法，易造成兩相對地短路及鐵磁諧振過(guò)電壓，危險性較大。采用相對地附加電容法，其安全隱患主要發(fā)生在附加電容本身上，例如測量電纜線(xiàn)路時(shí)，附加電容一般放置在開(kāi)關(guān)柜附近，在測量過(guò)程中附加電容如存在缺陷發(fā)生爆炸，可能危及其它配電柜，造成重大事故；另外在測量35kV系統電容電流時(shí)，因系統電壓較高，附加電容容量較大，有的試驗單位可能并不具備合適的電容器。采用中性點(diǎn)附加電容法，如在測量過(guò)程中系統出現單相接地，中性點(diǎn)電壓上升到相電壓，將危及運行人員及表的安全，而且測量誤差大。
在實(shí)際運行中，對于出線(xiàn)數較多、線(xiàn)路較長(cháng)或包含大量電纜線(xiàn)路的配電系統，當其發(fā)生單相接地故障時(shí)，對地電容電流會(huì )相當大，接地電弧如果不能自熄滅，極易產(chǎn)生間隙性弧光接地過(guò)電壓或激發(fā)鐵磁諧振，持續時(shí)間長(cháng)，影響面大，線(xiàn)路絕緣薄弱點(diǎn)往往還會(huì )發(fā)展成兩相短路事故。因此，DL/T620-1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護和絕緣配合》規定：3～10KV鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線(xiàn)路構成的系統和所有35KV、66KV系統，當單相接地故障電流大于10A時(shí)應裝設消弧線(xiàn)圈；3～10KV電纜線(xiàn)路構成的系統，當單相接地故障電流大于30A，又需在接地故障條件下運行時(shí)，應采用消弧線(xiàn)圈接地方式。
消弧線(xiàn)圈一般為過(guò)補償運行(即流過(guò)消弧線(xiàn)圈的電感電流大于電容電流)，這也就是說(shuō)裝設的消弧線(xiàn)圈的電感必需根據對地電容電流的大小來(lái)確定，以防止中性點(diǎn)不接地系統發(fā)生單相接地而引起弧光過(guò)電壓。而實(shí)際情況是，現場(chǎng)運行人員對系統的接地電容電流值究竟有多大了解的并不詳實(shí)，或者是掌握的數據僅憑經(jīng)驗而得，或者是數據過(guò)于陳舊，不足為憑。
所以，針對研究該問(wèn)題的重要性以及以往方法的種種不利之處，本文提出一種利用單相接地故障數據估計小電流系統對地電容電流的新方法。

1 方法介紹
對于一個(gè)中性點(diǎn)絕緣系統，發(fā)生單相接地故障時(shí)的等值電路如圖1所示，由于配電網(wǎng)線(xiàn)路中各相對地的泄漏電導比線(xiàn)路對地電容的導納小得多，所以分析時(shí)忽略了泄漏電導，并認為三相對地電容相等。

接下來(lái)利用單相接地故障的零序電壓和零序電流數據來(lái)估計系統對地電容值，由于電流波形比較雜亂，利用公式求電容不可避免的造成較大誤差，所以，本方法利用零序電壓和零序電流的瞬時(shí)值來(lái)求電容。由公式，將其寫(xiě)成離散化形式，為：


由于F的每一項[i^*(k)-i(k)]²都可以展開(kāi)成電容C的多項式：