配電網(wǎng)中小電流接地系統(tǒng)單相接地的電容電流由電力線路（電纜線路、架空線路、電纜線路+架空線路）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）兩部分電容電流組成。

電力電纜的電容電流要比等長度、等截面下的架空線路的電容電流大得多，比電力設(shè)備的電容電流更大，工程計(jì)算往往只計(jì)算電力線路的電容電流。

近幾年，余熱發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、小水電、小風(fēng)電等項(xiàng)目大量接入6-35kV系統(tǒng)，配電網(wǎng)中存在大量的同步發(fā)電機(jī)；配電網(wǎng)中還有一些用戶專線，接入大容量的同步電動(dòng)機(jī)，引起系統(tǒng)中電容電流的變化，也應(yīng)計(jì)算其電容電流，或統(tǒng)計(jì)其參數(shù)，按照經(jīng)驗(yàn)值估算。本文將對小電流接地系統(tǒng)電網(wǎng)單線接地電容電流的工程計(jì)算方法進(jìn)行介紹。

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Ic35=0.10A/km，有架空地線Ic35=0.12A/km。

無架空地線近似計(jì)算公式：

Ic=1.1×2.7×U×L×10-3

有架空地線近似計(jì)算公式：

Ic=1.1×3.3×U×L×10-3

式中: U━電網(wǎng)線電壓(kV)，L ━架空線長度(km)。

說明幾點(diǎn)：①水泥桿線路，鐵塔（鋼桿），增加10%；②2.7━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；③同桿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）；④根據(jù)實(shí)際測量積累經(jīng)驗(yàn)：夏季比冬季電容電流增加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：架空線路電容電流（A/km）

3）電力電纜單相接地電容電流

電纜線路在同樣的電壓下，每公里電容電流是架空線的25-30倍（三芯統(tǒng)包），或50-58（單芯），6-35kV電力電纜線路電容電流每公里長度的單相接地電容電流近似按下列公式計(jì)算。

6kV電力電纜：Ic6=Ue（95+3.1S）/(2200+6S)；

10kV電力電纜：Ic10=Ue（95+1.44S）/(2200+0.23S)[5]；

35kV電力電纜電容電流約為10kV的4倍。以上公式適用于油浸紙絕緣的電力電纜，對目前廣泛采用的交聯(lián)聚乙烯電力電纜每公里對地電容電流比油浸紙絕緣的要大，依據(jù)廠家提供的參數(shù)和實(shí)際測試積累數(shù)據(jù)比較，增大約20%。Ue為額定線電壓kV，S為電纜線芯截面mm2。

為便于簡化計(jì)算，將常用油浸紙絕緣電力電纜和交聯(lián)聚乙烯電力電纜線路每公里長度電容電流列表如表2、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

交聯(lián)聚乙烯電力電纜電容電流值與絕緣層厚度、線芯類型、絕緣結(jié)構(gòu)、有無鎧裝等因素有關(guān)，必須參照出廠參數(shù)。上表以常見電力電纜型號為例計(jì)算給出。接地電容電流的計(jì)算公式為：Ic=2πf×3C×Un×10-3（A/km）。其中C為電纜電容電流計(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。

⑴變電站6～35kV采用封閉母線、巨型母線、管型母線，且母線排列方式的改變均增加電容電流的值，一般可取15%～20%；

⑵架空絕緣導(dǎo)線替代架空裸導(dǎo)線，架空絕緣線路與架空裸線路的電容電流是有差別的，大量測試數(shù)字表明：10kV每10km架空裸線：0.32A，10kV每10km架空絕緣線：0.62A；

⑶在配電系統(tǒng)，10kV變電站、箱式變配變下低壓側(cè)（380V）均有大量電纜線路，其貢獻(xiàn)的電容電流對系統(tǒng)總的電容電流有較大影響。查得金屬保護(hù)的四芯電纜每相對地的電容電流列表五。所以，對10kV電力電纜計(jì)算公式進(jìn)一步修正：Ic10=Ue（195+1.44S）/(2200+0.23S)。

表5 四芯電纜每相對地的電容電流

電容電流計(jì)算值（A）=α（1+ε）{∑[各標(biāo)稱截面的電纜長度（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）] }+變電站電氣設(shè)備引起電容電流值（%）。其中α為配電網(wǎng)裕度系數(shù)，取1.1～1.5按具體情況選取，ε取1.15～1.20。

實(shí)際測試對比驗(yàn)證分析

隨著電網(wǎng)的改造建設(shè)，供電負(fù)荷迅速增加，配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在飛速的優(yōu)化和延伸，同桿多回線路、地下電力電纜線路，環(huán)網(wǎng)柜和箱變的廣泛使用。配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的變化和大量投入使用的電纜所帶來對地容性電流的增大。

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)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)諧振等現(xiàn)象突顯，對配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行造成極大的威脅。下面是甘肅電力公司白銀供電公司所轄變電站（56座）2008年到2012年統(tǒng)計(jì)數(shù)字列表6。

甘肅電力公司管理部門對此應(yīng)引起高度重視，2013年在全公司所轄變電站開展電容電流實(shí)際測試工作，并根據(jù)電容電流的大小及系統(tǒng)情況及時(shí)采取措施。我們選擇白銀供電公司所轄110kV變電站變6～35kV母線進(jìn)行實(shí)際測試，將測試結(jié)果與理論計(jì)算值計(jì)算值進(jìn)行對比驗(yàn)證。

表6 故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)

1）測試比較。

首先選擇出線電力電纜較多的110kV科技園變，該站10kV母線共有24回電纜出線，我們詳細(xì)統(tǒng)計(jì)輸電線路參數(shù)（電力電纜、架空線路型號、長度）。

其中架空線路：19.5公里，電力電纜3×150 mm2--，0.7公里，3×240 mm2--，8.5公里，3×240 mm2--，4.7公里，3×400 mm2--，13.5公里，按照本文所給出的算法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為65.613A。

為減小測量誤差，我們采用直接法，即人工直接接地法。見表7。

表7 變10kV母線電容電流計(jì)算值與實(shí)測值

理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測量值比較，誤差為1.8%。并對該公司所轄56座變電站6～35kV母線電容電流進(jìn)行實(shí)際測試，部分變電站實(shí)際測試值與理論計(jì)算值列表8和9。

表8 6-10kV母線電容電流測試值與計(jì)算值

表9 35kV母線電容電流測試值與計(jì)算值

2）誤差分析。

根據(jù)理論計(jì)算值與實(shí)際測量值進(jìn)行比較，存在一定的誤差，最大誤差為13%。主要原因有以下幾點(diǎn)。

⑴計(jì)算所采用的設(shè)備參數(shù)、長度等數(shù)據(jù)以設(shè)備臺賬為準(zhǔn)，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，如變電站以環(huán)形網(wǎng)狀或手拉手方式供電，電纜架空線路，架空線路錯(cuò)綜復(fù)雜，存在一定的差錯(cuò)；用戶使用電力電纜和架空線路的參數(shù)、長度難以準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)。

⑵隨著城市建設(shè)的規(guī)劃，線路走廊有限，配電網(wǎng)采用鋼桿、同塔（桿）雙回和多回輸電，改變其電容電流值。

⑶一些負(fù)荷大的用戶，采用2根電纜并聯(lián)方式或單芯大截面電纜，這方面理論計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)積累數(shù)據(jù)較少，有待積累。

⑷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。

⑸配電網(wǎng)浪涌吸收電容電流，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為每相按0.5～1.0μF計(jì)算。

⑹變電站6～35kV采用封閉母線、巨型母線、管型母線等增加電容電流的影響值有待進(jìn)一步積累驗(yàn)證。

⑺架空絕緣導(dǎo)線、配電變壓器、低壓電力電纜對配電網(wǎng)的電容電流影響目前的計(jì)算公式仍存在一定的不足，需要大量的測試統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)積累。

⑻風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電投入大量電力電纜，對配電網(wǎng)電容電流的影響。

結(jié)論

電容電流工程計(jì)算法是設(shè)計(jì)人員正確選擇新建、擴(kuò)建項(xiàng)目是否裝設(shè)消弧線圈的理論依據(jù)。根據(jù)普測結(jié)果與理論計(jì)算比較，本文提到的工程算法雖然存在一定的誤差，但誤差均在允許范圍內(nèi)，值得推廣應(yīng)用。如果我們掌握的設(shè)備參數(shù)準(zhǔn)確，計(jì)算值與實(shí)測值將會(huì)得到令人滿意的效果。

我們建議每隔3～5年采用變頻法（電壓互感器二次開口三角注入異頻信號）或直接法對不接地系統(tǒng)電容電流進(jìn)行一次普測，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)人員提供更有實(shí)用價(jià)值的工程計(jì)算公式。

本文編自《電氣技術(shù)》，標(biāo)題為“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”，作者為吳玉碩、楊志華 等。