估計小電流系統(tǒng)線路對地電容的一種新方法解析

中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的接地電容電流，是電力系統(tǒng)的重要參數(shù)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(fù)雜，并且附加電容對測量結(jié)果的影響較大，而后者試驗(yàn)中又具有一定的危險性。為此，本文提出了一種簡便、安全的估算方法。該方法適用于對誤差要求不很嚴(yán)格并且工作量較大的場合，經(jīng)過仿真表明，結(jié)果較為準(zhǔn)確，方法簡單易行。
關(guān)鍵詞:小電流系統(tǒng)；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(tǒng)電容電流是調(diào)度和運(yùn)行單位要了解的系統(tǒng)參數(shù)之一，是設(shè)計單位選擇補(bǔ)償設(shè)備的依據(jù)，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，例如測量電纜線路時，附加電容一般放置在開關(guān)柜附近，在測量過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(tǒng)電容電流時，因系統(tǒng)電壓較高，附加電容容量較大，有的試驗(yàn)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，如在測量過程中系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地，中性點(diǎn)電壓上升到相電壓，將危及運(yùn)行人員及表的安全，而且測量誤差大。
在實(shí)際運(yùn)行中，對于出線數(shù)較多、線路較長或包含大量電纜線路的配電系統(tǒng)，當(dāng)其發(fā)生單相接地故障時，對地電容電流會相當(dāng)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電壓或激發(fā)鐵磁諧振，持續(xù)時間長，影響面大，線路絕緣薄弱點(diǎn)往往還會發(fā)展成兩相短路事故。因此，DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》規(guī)定：3～10KV鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)和所有35KV、66KV系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電流大于10A時應(yīng)裝設(shè)消弧線圈；3～10KV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電流大于30A，又需在接地故障條件下運(yùn)行時，應(yīng)采用消弧線圈接地方式。
消弧線圈一般為過補(bǔ)償運(yùn)行(即流過消弧線圈的電感電流大于電容電流)，這也就是說裝設(shè)的消弧線圈的電感必需根據(jù)對地電容電流的大小來確定，以防止中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地而引起弧光過電壓。而實(shí)際情況是，現(xiàn)場運(yùn)行人員對系統(tǒng)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(shù)據(jù)僅憑經(jīng)驗(yàn)而得，或者是數(shù)據(jù)過于陳舊，不足為憑。
所以，針對研究該問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(shù)據(jù)估計小電流系統(tǒng)對地電容電流的新方法。

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

接下來利用單相接地故障的零序電壓和零序電流數(shù)據(jù)來估計系統(tǒng)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值來求電容。由公式，將其寫成離散化形式，為：


由于F的每一項[i^*(k)-i(k)]²都可以展開成電容C的多項式：