配電網(wǎng)電容電流計算與測量課件

1、 第一節(jié)第一節(jié) 配電網(wǎng)電容電流計算配電網(wǎng)電容電流計算 一、概述一、概述 隨著城市電網(wǎng)的擴大，電纜出線的增多，系統(tǒng)電容電流大大增大。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，其接地電弧不能自熄，極易產(chǎn)生間隙性弧光接地過電壓，持續(xù)時間一長，在線路絕緣弱點還會發(fā)展成兩相短路事故。因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)足夠大時，就需要采用消弧線圈補償電容電流，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的重要技術(shù)措施之一。為避免不適當(dāng)?shù)难a償給電力系統(tǒng)安全運行帶來威脅，首先必須正確測定系統(tǒng)的電容電流值，并據(jù)此合理調(diào)整消弧線圈電流值，才能做到正確調(diào)諧，既可以很好地躲過單相接地的弧光過電流，又不影響繼電保護的選擇性和可靠性。 目前，電容電流的測定方法很多，通常采用附加電

2、容法和金屬接地法進行測量和計算，但前者測量方法復(fù)雜，附加電容對測量結(jié)果影響較大，后者試驗中具有一定危險性。目前，根據(jù)各種消弧線圈不同的調(diào)諧原理，有多種間接測量電網(wǎng)電容電流的方法。其根本思想都是利用電網(wǎng)正常運行時的中性點位移 電壓、中性點電流以及消弧線圈電感值等參數(shù)，計算得到電網(wǎng)的對地總?cè)菘?，然后由單相故障時的零序回路，計算當(dāng)前運行方式下的電容電流。 在實際運行中，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，線路絕緣薄弱點往往還會發(fā)展成兩相短路事故。因

3、此，D/620-1997交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合規(guī)定：310kV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10時應(yīng)裝設(shè)消弧線圈；310kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電流大于30，又需在接地故障條件下運行時，應(yīng)采用消弧線圈接地方式。消弧線圈一般為過補償運行（即流過消弧線圈的電感電流大于電容電流），也就是說裝設(shè)的消弧線圈的電感必須根據(jù)對地電容電流的大小來確定，以防止中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地而引起弧光過電壓。 故障后，消弧線圈必須快速合理地補償電容電流，以使接地電弧快速自熄，所以消弧線圈應(yīng)實時跟蹤電網(wǎng)運行方式的變化，在電網(wǎng)正常運

4、行時，測量計算當(dāng)前運行方式下的電容電流，以合理調(diào)節(jié)消弧線圈的出力。顯然，電網(wǎng)電容電流的計算精度，將直接影響消弧線圈的調(diào)諧和補償效果。 隨著電力系統(tǒng)對安全可靠性要求的日益提高，用戶對消弧線圈調(diào)諧精度和補償效果的要求也越來越高。而現(xiàn)有的各種消弧線圈自動跟蹤補償裝置中所采用的計算理論和方法，無法很好滿足用戶的要求。要提高消弧線圈的調(diào)諧精度和補償效果，首先就要進一步提高電容電流的計算精度。本章對電容電流的計算理論和計算方法作了進一步深入的研究，減小和消除了對地容抗計算的誤差，并計及電網(wǎng)不平衡對電容電流計算的影響，提高了電容電流的計算精度。 二、電容電流的估算二、電容電流的估算 2. 1架空電力線路電容

5、電流估算法架空電力線路電容電流估算法 中性點不接地系統(tǒng)對地電容電流近似計算公式為： 無架空地線： 有架空地線： 式中, U 額定線電壓（千伏）； L 線路長度（公里）； 1.1系數(shù)，因水泥桿，鐵塔線路增10%。 幾點說明： 雙回線路的電容電流為單回路的1.4倍（6-10kV系統(tǒng)）； 一般實測表明：夏季比冬季電容電流增值10%； 由于變電所中電力設(shè)備所引起的電容電流增值估算見 表41。 一般估算 6kV：IC=0.015（安/公里） 10kV：IC=0.025（安/公里）31.1 2.710CIULA31.1 3.310CIULA表41 因變電所設(shè)備引起的電容電流增值估算額定電壓（千伏）6103

6、5110220電容電流增值（%）1816131082.2. 電力電纜線路的電容電流電力電纜線路的電容電流6kV： 953.122006CeSIUS（安/公里） （安/公里）10kV： 95 1.222000.23CeSIUS式中： S電纜截面積（毫米2）Ue額定線電壓（千伏） 上述的計算公式主要適用于油浸紙電力電纜，對目前采用的聚氯乙烯絞聯(lián)電纜每公里對地的電容電流比油浸紙要大，根據(jù)廠家提供的參數(shù)和現(xiàn)場實測檢驗約增大20%左右。2.3 經(jīng)驗數(shù)據(jù)表經(jīng)驗數(shù)據(jù)表表42 635kV油浸紙電纜電容電流計算 額定電壓 （kV）電容電流平均值（A/km）纜芯截面（mm2）61035160.370.52250.

7、460.62350.520.69500.590.77700.710.903.7950.821.004.11200.891.104.41501.101.304.81851.201.405.22401.301.405.93001.501.806.5表43 架空線路單相接地電容電流（安/公里）計算額定電壓（千伏）單回路雙回路無地線有地線無地線有地線60.020.028100.030.042350.10.130.140.18表44 6kV交聯(lián)聚氯乙烯電纜接地電容電流計算標(biāo)稱截面電容（F/km）電流（A/km）160.170.58250.190.65350.210.72500.230.79700.260

8、.89950.280.961200.301.031500.331.131850.361.232400.401.37注：此表適用于6kV小電流接地系統(tǒng)中銅芯交聯(lián)聚氯依稀絕緣電力電纜。表45 10千伏交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電力電纜接地電容電流計算導(dǎo)體截面（mm2）電纜電容電流計算值（F/km）接地電容電流IC(A/km）500.21.19700.221.31950.251.491200.271.611500.291.731850.321.912400.352.093000.392.334000.432.575000.472.81注：1.此表適用于10kV小電流接地系統(tǒng)中銅導(dǎo)體交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電力電纜；2

9、.電纜的絕緣厚度為4.5mm； 第二節(jié)第二節(jié) 單相金屬接地電容電流測試法單相金屬接地電容電流測試法 單相金屬接地又分不投入消弧線圈和投入消弧線圈兩種。 一、不投入消弧線圈一、不投入消弧線圈 不投入消弧線圈（即中性點不接地）的單相金屬接地測量，其接線如圖41所示，圖中DL為接地斷路器；YH為測量用電壓互感器；LH1、LH2為保護和測量用電流互感器；W為低功率因數(shù)功率表，用以測量接地回路的有功功耗；LH1的1、2端子接DL的過流保護。電流電壓相量圖，如圖42所示。 試驗是在系統(tǒng)單相接地下進行的，當(dāng)系統(tǒng)一相接地時，其余兩相對地電壓升為線電壓。因此，在測試前應(yīng)消除絕緣缺陷，以免在電壓升高時非接地相對地

10、擊穿，形成兩相接地短路事故。為使接地斷路器能可靠切除接地電容電流，需將三相觸頭串聯(lián)使用，且應(yīng)有保護。若測量過程中發(fā)生兩相接地短路，要求DL能迅速切斷故障，其保護瞬時動作電流應(yīng)整定為IC的45倍。合上接地斷路器DL，迅速讀取圖中所示各表計的指示數(shù)值后，接地開關(guān)應(yīng)立即跳閘。所用表計均不得低于0.5級。 圖41 不投消弧線圈的單相金屬接地測量原理圖 圖42 不投消弧線圈的單相金屬接地的電流、電壓相量圖測量功率，應(yīng)用低功率因數(shù)功率表。由于三相對地電容不等，一相單相接地難以測得正確的阻尼率，需三相輪流接地測量，取三次測量結(jié)果的算術(shù)平均值。測量結(jié)果的計算 CPPIU22CqCCPIII%100%CPCqI

11、dI（41） （42） （43） 上三式中，ICP接地電流的有功分量，A； ICq接地電流的無功分量，A； P接地回路的有功損耗，W； U0中性點不對稱電壓，V； d系統(tǒng)的阻尼率。 若測量時的電壓和頻率不是額定值，則需將測量的電流IC折算到額定電壓和額定頻率下的數(shù)值，即 式中， 電壓和頻率為額定值時的系統(tǒng)接地電容電 流，A； 額定頻率，Hz； 額定電壓，V； 三相電壓（線電壓）的平均值，V。 由于這種方法，在測量過程中，非接地兩相的電壓要升高，一旦發(fā)生絕緣擊穿，接地斷路器雖然切除短路，但由于沒有補償，另一接地點的電弧如不能熄滅，可能擴大事故。同時由于單相接地產(chǎn)生負序分量，接地電流中將有較大的諧

12、波分量，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，所以一般不采用這種方法。 二、投入消弧線圈二、投入消弧線圈 中性點投入消弧線圈時，利用單相金屬接地，測量系統(tǒng)的電容電流的原理接線如圖4-3所示。圖中1、2端子接過流保護，eeCeCavUfIIUf（44） CeIefeUavU 其值整定為接地電流的45倍，瞬時跳閘。接地時的電流電壓相量圖，如圖44所示。圖43 投入消弧線圈的單相金屬接地測量原理圖W1、W2低功率因數(shù)功率表； W3、W4普通功率表。 圖44 投入消弧線圈的單相金屬接地電流、電壓相量圖 按圖43的試驗接線，測量出補償電流和殘余電流回路的有功及無功功率，從而計算出補償電流、殘余電流的有功分量及無功分量、

13、系統(tǒng)的電容電流和阻尼率。測量結(jié)果的計算11CPPIKU21CqBCQIKU32LPPIKU42LqBCQIKUCPCPLPIIICqLqCqIII22CCPCqIII100%CPCqIdI 式中， 殘余電流的有功分量，A； 殘余電流的無功分量，A； 補償電流的有功分量，A； 補償電流的無功分量，A； 電容電流的有功分量，A； 電容電流的無功分量，A； 電容電流的有效值，A； 、 功率表、測的殘余電流和補償電流回路 的有功功率，W； 、 功率表、測的殘余電流和補償電流回路 的無功功率，VAR； 被測系統(tǒng)的阻尼率； 、 電流互感器 、 的變流比。CPICqILPILqICPICqICI1P3P2Q

14、4Q%d1K2K1LH2LH 這種測量方法，比不投入消弧線圈的金屬接地安全準(zhǔn)確，也更符合實際運行狀態(tài)，其注意事項有以下幾個方面： （1）試驗前應(yīng)消除系統(tǒng)的絕緣缺陷； （2）試驗中所用儀表應(yīng)不低于0.5級，電壓、電流互感器不低于1級； （3）接地斷路器三相觸頭串聯(lián)使用，并有兩相接地保護，其動作電流整定為單相接地電容電流的45倍，瞬時跳閘； （4）測試時，系統(tǒng)只保留測量用的一臺消弧線圈，其余的應(yīng)退出運行； （5）根據(jù)估計或用其它方法測量的系統(tǒng)電容電流，確定測試用消弧線圈的分頭，使其盡量靠近（不能到達）全補償狀態(tài)； （6）如果測量時系統(tǒng)的電壓和頻率不是額定值，則計算出的電容電流，應(yīng)按前面相同的方法折

15、算為額定電壓及額定頻率時的電流。第三節(jié)第三節(jié) 中性點外加電容法測電容電流中性點外加電容法測電容電流 一、中性點外加電容法一、中性點外加電容法 中性點外加電容測量系統(tǒng)得電容電流，是在系統(tǒng)無補償?shù)那闆r下，在變壓器的中性點對地接入適當(dāng)?shù)碾娙萘?，測量中性點的對地電壓，然后用計算的方法間接得到系統(tǒng)電容電流。外加電容一般取系統(tǒng)估算的對地電容（C=CA+CB+CC）的1/2倍、1倍、2倍。在每個電容值下測量一次中性點的對地電壓（位移電壓），根據(jù)系統(tǒng)的不對稱和測得的各個位移電壓，計算系統(tǒng)的電容電流，然后取這些電流的平均值作為系統(tǒng)的電容電流。中性點外加電容等值電路如圖45 、46 所示。 由于三相對地電容CA、

16、CB、CC和外加電容C0的損耗電阻很小，可忽略不計。對中性點用基爾霍夫第一定律，可得到中性點位移電壓 ，即01UA01AB01BC01C001AABBCCABC01(U +U )j C(U +U )j C +(U +U )j Cj C U0U CU CU C(CCC )U0U01UAUBUCKOCACBCCC0圖45 中性點外加電容等值電路FC0VgCK3K2K1圖46 中性點外加電容法測量系統(tǒng)電容電流的接線圖于是 AABBCC01ABC0U CU CU CUCCCC （45） 當(dāng)C0=0時，中性點電壓即是不對稱電壓U0。AABBCC0ABCU CU CU CUCCC （46） 將式（45）除

17、以（46）得： 01ABC0ABC0UCCCUCCCC因為C=CA+CB+CC，所以 0100CUUCC001001C UC=UU（47） 系統(tǒng)電容電流為 CI = CU（48） C為系統(tǒng)對地電容，由式（47）可知，根據(jù)外加電容C0和測出的中性點不對稱電壓U0及位移電壓U01，便可計算出系統(tǒng)的電容電流。 從式（48）可以得到：C與系統(tǒng)頻率無關(guān)，即使中性點有高次諧波電壓，也不影響測量結(jié)果。因此，中性點外加電容法是現(xiàn)場常用的測量方法。 如果系統(tǒng)三相很對稱，會遇到中性點不對稱電壓和位移電壓過低的現(xiàn)象。這種情況無法準(zhǔn)確地測量和計算，甚至測不出來。這時，就要考慮在某一相上加偏移電容的方法進行偏移，即認為

18、地加大中性點不對稱電壓，以利于測量。偏置電容的容量，可選用估算電容的1/4，如沒有合適電壓等級的電容，可用10kV移相電容器23只串聯(lián)起來，在測試結(jié)果中，應(yīng)減去偏置電容量。001f001C UC=CUU式中 ，fC為偏置電容量 測量步驟： （1）按實際的試驗接線接入測量設(shè)備及電壓表； （2）合上K1、K2，讀取中性點不對稱電壓U0； （3）合上K3，投入外加電容C0，讀取此時中性點位移電壓U011，讀完后立即斷開K3； （4）另接一預(yù)選的外加電容，再合上K3，讀取中性點位移電壓U012、U013； 根據(jù)測得的中性點位移電壓和在不同電容下測量的位移電壓，計算系統(tǒng)三相對地電容C0和系統(tǒng)電容電流IC

19、。 二、中性點開路短路法二、中性點開路短路法 利用中性點開路、短路法測量系統(tǒng)電容電流，其基本原理與外加電容法類似，如圖47所示。中性點開路，即相當(dāng)于外加了電容量為零的電容，其位移電壓是不對稱電壓。當(dāng)中性點短路時，相當(dāng)于中性點外加了一個數(shù)值等于無窮大的電容，其位移電壓為零。U0CBACCCBCAAVUAUBUCU00圖47 中性點開、短路等值電路 由式0100CUUCC001001C UCUU式中，01U 中性點外加電容后的位移電壓(V)； 0U 中性點不對稱電壓，即中性點絕緣時的電壓(V) ；0C 中性點外加電容(F)；C系統(tǒng)三相對地電容總和(F)。可知當(dāng)中性點開路，即外加電容等于零時， C0

20、=0，U01=U0；當(dāng)中性點短路，即外加電容為無窮大時， 0C ， 010U。 又由于 010001UCCUU，兩邊同乘以 U得 0010010CodUUICUC UIUUU（49） CU即是系統(tǒng)對地電容電流 CI； 001C U為中性點外加電容時，流過該電容的電流 coI。當(dāng) 時， 0C 010U， 001C U趨向于中性點短路后的電流值 odI，即 ocodII。 因此式（49）可變換為0010010CodUUICUC UIUUU（410） 即 0CodUIIU0CodUIIU（411） 由式（411）可以看出，采用此法測量電容電流時，只要測出中性點開路時的不對稱電壓 0U，中性點短路時的

21、通過電流 odI和系統(tǒng)正常運行時的相電壓 U即可。 測短路電流 odI時，可事先把電流表串在短路接地回路中，用刀閘并在電流表的兩端，平時短接，在測量時打開。注意測量時間應(yīng)盡可能短，以讀準(zhǔn) odI為好，測后立即把電流表短接。第四節(jié)第四節(jié) 偏置電容法測電容電流偏置電容法測電容電流一、原理分析一、原理分析 在610kV系統(tǒng)中，由于沒有中性點引出，不能用外加電容法和外加電壓法測量，這里介紹一種偏置電容法，接線如圖48所示：圖48 偏置電容法測量電容電流原理圖 假設(shè)我們在任一相加上已知電容 fC（如A 相），測量加偏置電容前后的電壓即可測出三相電容。設(shè)各相對地電容相等， 0ABCCCCC，各相對地電壓也

22、對稱，加上偏置電容 fC后， 中性點產(chǎn)生偏移電壓 00U，如圖49 所示，利用節(jié)點電壓法得 00aabbccabcU YU YU YUYYY2000000()afaafUCCa U CaU CCCCC03affU CCC圖49 A相加Cf時的相量圖（412） 由于 aUU，加上偏置電容 fC后的A相電壓 00UUU03ffU CUCC三相對地電容03ABCCCCCfU CUU（413） 023CIfC U2fU CfUUUCUIUU（414）式中， 2CfIfU C，即流過偏置電容的電流。 即只要測出加上偏置電容前后的相電壓 U和 U，就可以 算出三相對地電容的大小。在測量中為了減少測量誤差，

23、可以采用三相輪流加壓的辦法來計算三相對地電容。由于10kVPT繞組的變比為 10000 100 100/333，系統(tǒng)中性點一次電壓與PT開口三角電壓的變比應(yīng)為 10000/1003，即 01003UU。 設(shè)PT二次側(cè)三相電壓為 AU、 BUCU、，則 033afUUCCU3bfUUCU為PT二次側(cè)線3cfUUCU取 ，式中 ()/3abbccaLUUUUabUbcU、 caU、電壓， LU為線電壓的平均值，那么03LfUUCCU（415） 即測量前讀取系統(tǒng)平均電壓（該電壓一般是穩(wěn)定不變的），然后分別將 fC投入三相，每次讀取一個開口三角電壓 U，分三次計算出 03C，把其平均值代入 03CIC

24、 U，即可方便地得出系統(tǒng)對地電容電流。 試驗可采用帶電作業(yè)方式，用另殼棒把相電壓引到絕緣子M上，再用絕緣棒投切電壓表和偏置電容Cf，這樣投切電容Cf時所引起的電弧就發(fā)生在絕緣子M上，不會在相線上起弧而引起相間 短路。試驗時切記要對電容器Cf充分放電，接觸相線的另殼棒要待試驗操作完畢后才能脫離相線，這樣可保證人身和電網(wǎng)的安全。 采用偏置電容法測量系統(tǒng)的電容電流有如下一些特點： （1）適用范圍廣，不受有無中性點引出的影響和電網(wǎng)不對稱度的影響。試驗時不需對電網(wǎng)進行倒閘操作，對系統(tǒng)電壓影響較小，不會對電網(wǎng)的絕緣構(gòu)成威脅，不影響電網(wǎng)的安全運行和供電可靠性。接線簡單、快捷、方便，既可在變電站內(nèi)進行試驗，又

25、可在與之相連的任一分支線試驗，其結(jié)果不變。據(jù)我們在湖北、廣東、江蘇、江西等地的試驗，一天可對68座變電站的電網(wǎng)進行精確測試。 （2）為了達到足夠的精度，對610kV電網(wǎng)而言， 的變化應(yīng)有200600V的變化為好，使用的偏置電容器的容量應(yīng)為12.5F為好。并且要特別注意試驗時電網(wǎng)的相電壓 一定要穩(wěn)，否則會引起較大的誤差。如我們在廣東肇慶星湖變電站測試時，測試結(jié)果分散性很大，即A、B、C三相分別加偏置電容時差別達到60%，后經(jīng)反復(fù)測試發(fā)現(xiàn)是該電網(wǎng)帶有沖擊性負荷，/UUU 是相電壓 不穩(wěn)定造成的，以后在沖擊負荷停下時才測出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。 （3）采用偏置電容法測出的電流為系統(tǒng)對地電容電流，不含有功分量、負

26、序分量，基本不受諧波分量的影響。 二、偏置電容法測電容電流的優(yōu)缺點二、偏置電容法測電容電流的優(yōu)缺點 偏置電容法方便、快捷、接線簡單，試驗時對電網(wǎng)電壓的影響小，可帶電作業(yè)，不需對電網(wǎng)進行倒閘操作，且不受電網(wǎng)諧波電流的影響。但在實際測試中仍有一些因素會對測量結(jié)果造成很大的影響，帶來較大的測量誤差。通過對測量結(jié)果的分析，可以找出電網(wǎng)中存在的一些問題和隱患，必須及時正確地處理，達到準(zhǔn)確測量電容電流及防止電網(wǎng)事故發(fā)生的目的。 偏置電容法測出的結(jié)果是準(zhǔn)確的，但在實際測量中仍有一些意想不到的外加因素引起測量誤差。通過對異常測量結(jié)果的分析，可以找出電網(wǎng)中存在的一些問題和隱患。 （1）測試結(jié)果與理論計算值偏差較

27、大。原因是某些生產(chǎn)無功補償柜的廠家在產(chǎn)品出廠時把補償電容器接成星形，且中性U 接地，而在安裝投運時沒有改接所致。 （2）沖擊負荷對測試結(jié)果的影響。原因是電網(wǎng)上帶有沖擊負荷，由于沖擊負荷引起了電網(wǎng)電壓波動。 （3）三相電壓不對稱且不穩(wěn)定對測試結(jié)果的影響。原因是電壓不穩(wěn)定。 第五節(jié)第五節(jié) 關(guān)于電容電流測試方法的研究關(guān)于電容電流測試方法的研究 一、電容電流測試方法一、電容電流測試方法 關(guān)于電容電流測試方法，目前采用的方法有：中性點位移電壓法、中性點電流最大值法、 兩點法、三點法、阻抗三角形法、 偏置電容法、注入信號法等。 根據(jù)圖 410所示的電壓諧振 回路，中性點位移電壓可表示為圖 410 諧振接地

28、系統(tǒng)電壓諧振等值回路（416） 由于gc一般只為C的1.5%2.0%，忽略式（416）分子中的gc后得 （417） 式中， 1/CLCIICLCI稱為補償電網(wǎng)的脫諧度， gLCCIggdCI為整個補償電網(wǎng)的阻尼率。1.1 中性點位移電壓法和中性點電流最大值法中性點位移電壓法和中性點電流最大值法 兩種方法都是利用串聯(lián)諧振原理，通過調(diào)節(jié)消弧線圈，分別用中性點位移電壓和中性點電流的最大值來確定諧振點。在諧振點，消弧線圈的感抗等于系統(tǒng)容抗，從而直接測得系統(tǒng)的 對地電容。這兩種方法適用于無級調(diào)節(jié)的消弧線圈。對于級差調(diào)節(jié)的消弧線圈，由于不一定恰好能找到諧振點，測量誤差就會比較大。另外，由于在諧振點附近中性

29、點電壓和電流的變化很小，有時受電網(wǎng)線電壓波動的影響，要找到諧振點很困難。 1.2. 兩點法兩點法 利用式（417），解方程組得到系統(tǒng)對地電容。當(dāng)公式中的阻尼率 d 遠遠小于脫諧度 時，可以忽略阻尼率。用有效值表示，公式可寫成 式中，當(dāng) 0時，取“”；反之，取“”。由于消弧線圈的有功損耗電導(dǎo)gL一般很小，忽略gL后，U0 /I0 即為消弧線圈的感抗值。式（418）中有兩個未知量U0和C，測量時改變一次消弧線圈的電感值，取得兩組相應(yīng)的U00和I0，分別代入式中就可以解得C，計算中必須注意正負號的取舍。此方法忽略了電網(wǎng)000001/UUUCLC （418） 阻尼率，在計算消弧線圈感抗時忽略了 gL、

30、gC。若電網(wǎng)阻尼率較大，消弧線圈損耗等值阻尼較大，或測量時脫諧度過小，都會導(dǎo)致10 以上的計算誤差，所以計算時應(yīng)選取脫諧度較大的檔位。若中性點接了限壓電阻，則消弧線圈的感抗計算誤差會很大，計算所得的電容電流誤差將在20以上，甚至得到不能接受的錯誤結(jié)果。所以此方法只適用于中性點不接限壓電阻的“隨調(diào)式”消弧線圈。 1.3 三點法三點法 此種方法也是利用公式（418），解方程組得到系統(tǒng)對地電容，不同的是它考慮了阻尼率。用有效值表示，公式可寫成 其中的未知量增加到三個，所以需要選取三組相應(yīng)的U0和I0來解方程組求得C。此方法無須考慮脫諧度的正負，但也存在計算消弧線圈感抗時忽略了gL的誤差和（417）式

31、忽略了分子中2220000022221/UUUdCLdC（419） gC的所造成的誤差。顯然它比兩點法的理論誤差要小，一般在5以下。但由于在計算消弧線圈感抗時忽略了，所以同樣也只適用于中性點不接限壓電阻的“隨調(diào)式”消弧線圈。 1.4. 阻抗三角形法阻抗三角形法 對于預(yù)調(diào)式消弧線圈，由于中性點加了限壓電阻，就可以利用串聯(lián)諧振回路中電阻、電抗之間的三角形關(guān)系來計算對地電容。由于電網(wǎng)阻尼相對于限壓電阻來說很小，忽略電網(wǎng)阻尼后的串聯(lián)諧振等值回路和阻抗三角形如圖411所示。測量時改變一次消弧線圈的電感值，取得相應(yīng)的中性點電流I01、I02，由其相位關(guān)系以及相應(yīng)的阻抗三角形，可得0201122sincos

32、21I RILL2RCLtg（420） （421） 由于在計算中忽略了消弧線圈的損耗電阻和線路對地的泄漏電阻，理論計算誤差一般在5左右。對于中性點不接限壓電阻的“隨調(diào)式”消弧線圈，阻抗三角形的夾角很小，計算誤差就會很大。所以，阻抗三角形法一般只用于中性點接限壓電阻的預(yù)調(diào)式消弧線圈。 1.5. 注入信號法注入信號法圖411 串聯(lián)諧振等值回路和阻抗三角形相位關(guān)系 這種方法是在二次側(cè)附加一個變頻電源，通過向系統(tǒng)注入一個變頻信號使消弧線圈和系統(tǒng)對地電容發(fā)生并聯(lián)諧振，來測量系統(tǒng)的諧振頻率f，從而求得系統(tǒng)對地電容電流，其公式為 00000000000000003333caabbccaabbccaabbcc

33、Igj CUEgj CUEgj CUEgj C UjE CE CE CjE CE CE Cgj C Ugj Cgj CUU（422）式中，L為消弧線圈當(dāng)前的電感值， 0003aabbccjE CE CE CUgj C ， abcCCCC。對于前面的幾種算法而言，當(dāng)系統(tǒng)不平衡電壓 為零時，就無法測量計算電容電流。對于注入信號法來說，不存在上述問題，且對“預(yù)調(diào)式”和“隨調(diào)式”消弧線圈均適用，誤差一般在5以下。但它向系統(tǒng)注入了一個非工頻信號，盡管功率不大，也多少會對系統(tǒng)波形、頻率產(chǎn)生不利影響。 得到系統(tǒng)的對地電容后，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生金屬性單相接地故障時，電容電流有效值為 （423） 在實際系統(tǒng)中，電網(wǎng)一般

34、是經(jīng)過一定的過渡電阻Rd發(fā)生單相接地故障。因此，實際的故障電流往往不等于系統(tǒng)的電容電流。這樣，就存在以系統(tǒng)電容電流為依據(jù)來調(diào)節(jié)消弧線圈的補償是否合理的問題。要分析解決這個問題，必須緊緊圍繞電容電流計算的目的。 計算電容電流的目的是為了合理確定消弧線圈的補償，大大減小故障點的殘流，最終使接地電弧可靠熄滅。系統(tǒng)經(jīng)過渡電阻單相接地時的殘流為 眾所周知，過渡電阻Rd越小，中性點位移電壓U0越高。又由（424）式可知，在消弧線圈補償（即脫諧度）和系統(tǒng)阻尼率不變的情況下，U0越大，殘流越大。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生金屬性單相接地003CIUCEC0CUIdjIE（424） 故障時，過渡電阻為零，U0達到最大值等于系統(tǒng)相

35、電壓，此時的殘流達到最大值。 因此，以控制當(dāng)前運行方式下的最大殘流為原則，可以根據(jù)金屬性故障時的電容電流和殘流限定值來確定消弧線圈的補償。那么在當(dāng)前運行方式下，無論過渡電阻Rd多大，補償后的殘流都將小于限定值，接地電弧都能可靠熄滅。因此，以電容電流為依據(jù)來確定消弧線圈的補償是完全合理的。 由前面的分析可知，目前電容電流的測量計算，在計算理論和計算方法上都存在誤差，在一定程度上影響了消弧線圈的補償效果。由于用戶對消弧線圈精確補償?shù)囊笤絹碓礁?，所以必須對現(xiàn)有的計算理論和方法進行改進，減小誤差。本章在對現(xiàn)有電容電流計算理論和方法深入研究的基礎(chǔ)上，改進了計算理論，提出了新的計算方法，提高了消弧線圈的

36、補償精度。 二、提高電容電流計算精度的方法二、提高電容電流計算精度的方法 2.1. 計及電網(wǎng)不平衡時的單相故障等值電路計及電網(wǎng)不平衡時的單相故障等值電路 三相對地電容是線路與大地間的空間電場本身的參數(shù)， 故障前后電容值不變。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生金屬性單相接地故障時，流經(jīng)故障點的電流最大，其值IC0由式（425）可得。由于單相接地故障前后，不平衡電壓的各參數(shù)均不變，所以故障前后的不平衡電壓也不變。由此可見，故障點的電容電流跟電網(wǎng)三相對地總電容、中性點位移電壓和不平衡電壓有關(guān)。由（425）式可知，計及不平衡時，對地電容兩端的電壓為中性點位移電壓與不平衡電壓之差。此時的故障等效電路，如圖412所示。顯然，電網(wǎng)

37、不平衡度越大，不平衡電壓就越大，忽略不平衡電壓所產(chǎn)生的誤差也就越大。 圖412 計及不平衡的補償電網(wǎng)單相故障等值回路 由（422）式可知，金屬性單相接地故障時的電容電流為000cIj C UU（425） 2.2 系統(tǒng)對地總電容的測量計算系統(tǒng)對地總電容的測量計算 由（428）式可知，要提高電容電流的計算精度，首先就要減小對地電容的計算誤差。從前面的分析中知道，對地電容測量計算的理論公式存在著誤差，且預(yù)調(diào)式和隨調(diào)式不能通用。 為了消除理論公式的誤差，增強公式的通用性，可以把電壓諧振等值回路變形，把消弧線圈等效為電感和損耗電阻的串聯(lián)，如圖415所示。其中 RL =rL + R ，rL為消弧線圈損耗電阻，R為限壓電阻。對于隨調(diào)式消弧線圈，中性點不加限壓電阻，則R為零。此等值電路包含了線路的泄漏電導(dǎo)、消弧線圈的損耗電阻以及限壓電阻，對于預(yù)調(diào)式和隨調(diào)式消弧線圈都能適用。 由此等值電路可得如下等式 0001/LcUIRj Lgj C00LCUdj XX（426） 式中， 222cLcgdRgC222CcCXgC， ，（426）式?jīng)]有作任何忽略。顯然，對等值電路圖413而言，此式不存在理論誤差。 圖 413 諧振接地系統(tǒng)電壓諧振等