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為了提高供電可靠性，我國6～35kV電力系統(tǒng)一般采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。在這個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地或間歇性電弧接地時(shí)，就會導(dǎo)致系統(tǒng)三相對地參數(shù)不對稱，因而接地點(diǎn)將流入電容電流，而且隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，電力線路的增加以及電纜線路的大量投運(yùn)，系統(tǒng)對地電容電流也會變得越來越大。單相接地電容電流對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行危害較大，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；因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行管理部門對此應(yīng)引起高度重視，做到定期對電容電流進(jìn)行測試，并根據(jù)電容電流的大小及系統(tǒng)情況及時(shí)采取措施，如配置消弧線圈等。
1 單相接地電容電流及其危害：
正常運(yùn)行的電力網(wǎng)，在不考慮系統(tǒng)參數(shù)和相電壓誤差的情況下，三相對地電容及電容電流大小相等。在系統(tǒng)未接地時(shí)，三相對地電容電流數(shù)值相等，相位相差120°，其矢量和為零，中性點(diǎn)無電流流入；如果發(fā)生單相接地，則中性點(diǎn)電位升為相電壓，其它兩相電壓將在振蕩過程后上升為線電壓，流過接地點(diǎn)電容電流為其它兩相相電壓在其對地電容上產(chǎn)生的電流矢量和，在不穩(wěn)定單相接地過程中，將對電網(wǎng)造成間隙性電弧接地過電壓等嚴(yán)重危害，主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1.1系統(tǒng)間歇性接地時(shí)弧光接地過電壓
按照有關(guān)電力運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，6～35kV配電網(wǎng)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地或間歇性接地時(shí)，為了提高對用戶供電可靠性，規(guī)程允許系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行或限制時(shí)間運(yùn)行。系統(tǒng)出現(xiàn)間歇性接地時(shí)三相線路對地電容不對稱，接地點(diǎn)流入電容電流。由于是間歇性接地，在接地變化過程中不斷產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，如果流過接地點(diǎn)的電容電流較大，電弧強(qiáng)度也隨之增大，接地點(diǎn)電弧有可能無法自行熄滅，伴隨產(chǎn)生的弧光接地過電壓可達(dá)相電壓的3～5倍或更高，有時(shí)持續(xù)時(shí)間很長，嚴(yán)重威脅系統(tǒng)安全運(yùn)行。這種情況的存在，往往會造成電網(wǎng)絕緣薄弱環(huán)節(jié)被擊穿，甚至發(fā)展成相間短路，電弧接地過電壓還可能引起電纜、避雷器等電力設(shè)備爆炸、變電站斷路器柜燒毀等情況發(fā)生，給電網(wǎng)、電力設(shè)備和用電客戶造成重大損失。
1.2熱電流效應(yīng)及導(dǎo)致接地網(wǎng)電壓升高
6～35kV配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于允許系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行或限制運(yùn)行時(shí)間，接地點(diǎn)電容電流將持續(xù)存在。電流較大，電流維持時(shí)間越長，接地點(diǎn)的熱效應(yīng)作用就會越突出。尤其在城市配電網(wǎng)中，大量采用電纜供電，電纜受散熱條件限制，接地點(diǎn)熱效應(yīng)對其熱破壞及老化作用十分明顯。此外，由于存在接地電阻，流入接地點(diǎn)的電流使整個(gè)接地網(wǎng)的電壓抬高，這不僅對電力設(shè)備而且對人身安全構(gòu)成一定威脅。
1.3地網(wǎng)中雜散電流的危害
在我國很多地區(qū)如安徽省北部，煤礦用戶較多，保證煤礦安全供電對煤礦系統(tǒng)安全生產(chǎn)至關(guān)重要。在煤礦供電系統(tǒng)中若出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，通過接地點(diǎn)流入的電容電流，在大地中形成雜散電流；產(chǎn)生的細(xì)小火花有可能引燃瓦斯、煤塵等易燃物，間歇性接地過電壓形成的接地電弧同樣也會引起瓦斯煤塵爆炸，其后果不堪設(shè)想。
1.4鐵磁諧振過電壓
配電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，相對地電壓升高，可能造成系統(tǒng)中電壓互感器（以下稱TV）的鐵心出現(xiàn)飽和情況，致使阻抗變小，系統(tǒng)電感發(fā)生變化。當(dāng)系統(tǒng)中TV的參數(shù)和系統(tǒng)對地電容出現(xiàn)匹配時(shí)，就有可能引起系統(tǒng)鐵磁諧振過電壓，燒損TV等電力設(shè)備，使系統(tǒng)不能安全運(yùn)行。
2電容電流測試的基本方法
2．1測試的必要性
接地電容電流對系統(tǒng)安全運(yùn)行的危害是客觀存在的、也是不容忽視的。因此，電網(wǎng)運(yùn)行管理人員需要掌握系統(tǒng)對地電容電流的大小和它的特性，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式，及時(shí)采取相關(guān)措施，讓這種危害降低到最低程度。通常我們可以通過對供電線路的型號、長度等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，估算出對地電容和電容電流的大小。但是，由于受系統(tǒng)運(yùn)行方式、線路實(shí)際長度、線路布置以及下述多種因素的影響，估算結(jié)果往往與實(shí)際數(shù)據(jù)相差較大；因此，要想準(zhǔn)確、全面掌握實(shí)際數(shù)據(jù)，有必要對系統(tǒng)接地電容電流進(jìn)行實(shí)測，而且還必須進(jìn)行定期測試。
（1）因?yàn)榻陙黼娏ο到y(tǒng)發(fā)展速度加快，用電客戶大量增加，供電線路數(shù)量和長度增長很快，線路對地電容隨之增加，因此對配電網(wǎng)電容電流應(yīng)進(jìn)行定期測試。
（2）在某些地區(qū)特別是煤礦用戶較多的地區(qū)，存在煤礦變電站對周圍用戶轉(zhuǎn)供電的情況，供電部門掌握的用戶線路長度往往小于實(shí)際線路長度，不利于管理部門采取技術(shù)改造措施。
（3）對于城市電網(wǎng)中的電纜線路，電力部門掌握的只是主干線路狀況，對一些分支回路則無法準(zhǔn)確掌握，用戶分支電纜較多。以安徽淮北供電公司南湖變電站10kV配電線路為例，通過估算該變電站10kV系統(tǒng)接地電容電流在30～33A左右，但實(shí)測時(shí)達(dá)到了50A以上，為了確保數(shù)據(jù)盡可能的真實(shí)準(zhǔn)確，我們請安徽省電力公司技術(shù)主管部門對該系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)測，數(shù)據(jù)仍然在50～54A范圍內(nèi)。據(jù)此，我們對該變電站消弧線圈補(bǔ)償計(jì)劃進(jìn)行了調(diào)整，增加了消弧線圈補(bǔ)償容量。
（4）配電網(wǎng)的對地電容和TV的參數(shù)匹配時(shí)會產(chǎn)生TV鐵磁諧振過電壓，為了驗(yàn)證該配電系統(tǒng)是否會發(fā)生TV諧振及發(fā)生什么性質(zhì)的諧振，也必須準(zhǔn)確測量配電網(wǎng)的對地電容值，以便選擇合適的設(shè)備。
2．2測試基本方法
電容電流測量的方法有多種，如較早時(shí)期的人為單相金屬接地的直接法、中性點(diǎn)外加電容法等間接方法，特別是人為單相金屬接地的直接法測量比較準(zhǔn)確。這些方法都有共同特點(diǎn)，就是要接觸到一次設(shè)備，對電力設(shè)備和人身安全、系統(tǒng)安全運(yùn)行等都有一定的威脅，如金屬接地法,就是將被測系統(tǒng)的出線線路人為地進(jìn)行單相金屬接地，,然后通過電流互感器直接測量接地的電容電流，此時(shí)系統(tǒng)中若有另外一相出現(xiàn)接地，就有可能造成線路跳閘，對用戶造成停電。
隨著測量技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，新的測量技術(shù)和測量儀器應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)在常用的是異頻注入法，即在系統(tǒng)的TV二次線圈開口三角處注入低電壓的變頻測量信號，采用高性能A/D采樣回路和數(shù)字信號處理器，對注入的測量信號進(jìn)行計(jì)算分析，從而得出被測結(jié)果?？紤]到測量的安全性，采用低電壓異頻注入，并考慮到系統(tǒng)安全性，注入的測量信號有效值<>
另外，測量工作是在高壓設(shè)備不停電情況下進(jìn)行的，測試時(shí)是從TV的二次側(cè)測量系統(tǒng)的電容電流，工作人員不需要接觸高壓設(shè)備，工作時(shí)不存在對系統(tǒng)和人身的安全威脅，測試時(shí)間較短，工作安全性和工作效率大大提高。測試時(shí)由于注入的是微弱的異頻測試信號，因此不會對系統(tǒng)繼電保護(hù)和TV本身產(chǎn)生任何影響，又不受50Hz工頻信號的干擾。
2．3測試綜合結(jié)果及分析
我們曾經(jīng)組織安徽淮北供電公司對6～35kV系統(tǒng)接地電容電流進(jìn)行普測工作，采用上海思源電氣公司的CI-2000測量系統(tǒng)，儀器電容電流測量量程為1～200A；滿足現(xiàn)場要求，儀器測量信號輸出端有短路保護(hù)、過電壓保護(hù)，其本身故障不影響TV二次開口三角回路內(nèi)的其它裝置正常運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，不影響TV正常運(yùn)行，也不會損壞儀器。為了使測試數(shù)據(jù)盡可能準(zhǔn)確，對每個(gè)系統(tǒng)都進(jìn)行了3次測試，以便對各次數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。表1為部分變電站實(shí)測數(shù)據(jù)。
表1部分變電站系統(tǒng)電容電流測量數(shù)據(jù)（無）
通過此次測試，我們掌握了淮北地區(qū)6～35kV系統(tǒng)接地電容電流情況，并積累了一定的工作經(jīng)驗(yàn)。
（1）由于很難掌握各變電站6～35kV系統(tǒng)出線線路實(shí)際長度，測試前只能對各變電所6～35kV系統(tǒng)接地電容和電容電流進(jìn)行范圍估算，上述4個(gè)變電站估算的電容電流較大，測試結(jié)果也證實(shí)這4個(gè)變電站電容電流較大，其中2個(gè)變電站35kV系統(tǒng)電容電流超標(biāo)，需要安裝消弧線圈來補(bǔ)償電容電流；另2個(gè)變電站10kV系統(tǒng)電容電流也較大，考慮到該系統(tǒng)還有部分線路未運(yùn)行，線路全部運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)電容電流可能還要增加，應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤測試，縮短電容電流測試周期。
（2）由于很難掌握系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)影響電容電流大小有關(guān)參數(shù)的實(shí)際數(shù)據(jù)，導(dǎo)致估算出的系統(tǒng)電容電流基本上會比實(shí)測數(shù)據(jù)偏小。測試時(shí)，我們已盡可能安排在最大運(yùn)行方式下進(jìn)行測量，即便如此，由于受系統(tǒng)線路投運(yùn)數(shù)量及用戶線路是否全部投運(yùn)等因素影響并考慮到今后用戶的增加，在配置消弧線圈設(shè)備時(shí)，也應(yīng)適當(dāng)選取量程較大的設(shè)備。
（3） 在今后配網(wǎng)改造擴(kuò)容及用戶線路增加時(shí)，應(yīng)根據(jù)電容電流測試結(jié)果，采取技術(shù)措施，同步考慮系統(tǒng)電容電流補(bǔ)償問題。
2．4測試注意事項(xiàng)
對電容電流進(jìn)行測試和掌握實(shí)際參數(shù)，對6～35kV電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式和過電壓防護(hù)工作具有重要參考價(jià)值。為了使測試數(shù)據(jù)盡可能準(zhǔn)確、全面地反映系統(tǒng)真實(shí)情況，測試時(shí)還應(yīng)注意以下事項(xiàng)。
（1）測試前，測試人員應(yīng)向有關(guān)部門了解和掌握被測系統(tǒng)線路導(dǎo)線長度、型號及布置等參數(shù)，并初步估算線路對地電容及電流大小。
（2）選擇合適的儀器，儀器應(yīng)便于操作，量程符合現(xiàn)場需要，測量誤差要小，信號不受現(xiàn)場環(huán)境干擾。測試時(shí)還應(yīng)認(rèn)真作好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，做好測試表格，測試時(shí)盡可能測出系統(tǒng)運(yùn)行方式變化情況下不同組的數(shù)據(jù)，對不同數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。
（3）對系統(tǒng)是否有無消弧線圈、有無消諧器、TV開口三角電壓、系統(tǒng)接線方式等情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，便于對數(shù)據(jù)的分析。此外也可以采用不同廠家儀器對同一系統(tǒng)進(jìn)行測試，將數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，以便判斷儀器是否準(zhǔn)確可靠。
3采取的對策
3．1消弧線圈作用
根據(jù)相關(guān)電力運(yùn)行規(guī)程要求，不接地系統(tǒng)電容電流達(dá)到10A（35kV）、及30A（10kV），系統(tǒng)中性點(diǎn)必須安裝消弧線圈。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地后，接地點(diǎn)流過電容電流，中性點(diǎn)出現(xiàn)電壓位移，安裝在中性點(diǎn)的消弧線圈便提供一電感電流，使接地點(diǎn)電容電流補(bǔ)償?shù)捷^小的數(shù)值，防止接地弧光短路，同時(shí)減低弧隙電壓恢復(fù)速度，提高弧隙絕緣強(qiáng)度，防止電弧重燃，造成間歇性接地過電壓。消弧線圈的嵌位作用，還可以有效地防止鐵磁諧振過電壓的產(chǎn)生。
3．2消弧線圈的配置
（1）消弧線圈的配置應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式和未來負(fù)荷增加情況、系統(tǒng)電容電流的估算大小及電容電流實(shí)測大小等多種因素。目前，系統(tǒng)內(nèi)常用的主要有人工調(diào)匝式固定補(bǔ)償消弧線圈和自動調(diào)諧補(bǔ)償?shù)南【€圈裝置。
（2）早期電力系統(tǒng)發(fā)展較慢，用戶線路的長度相對固定，系統(tǒng)運(yùn)行方式變化也較小，電容電流變化不大，因此采用固定補(bǔ)償系統(tǒng)工作方式，這種選擇比較經(jīng)濟(jì)合理，也滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行要求。這類消弧線圈采用過補(bǔ)償方式，其過補(bǔ)程度的大小取決于電網(wǎng)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)不使中性點(diǎn)位移電壓超過相電壓的15%。采用過補(bǔ)償方式是為了避免在切除線路時(shí)因電容電流減少造成全補(bǔ)償或接近全補(bǔ)償?shù)那闆r。缺點(diǎn)主要是當(dāng)電網(wǎng)因線路跳閘或運(yùn)行方式變化時(shí)系統(tǒng)參數(shù)改變，脫諧度無法控制，中性點(diǎn)電壓過高，三相電壓不平衡，偏差較大。隨著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，這種系統(tǒng)已逐漸不再使用。
（3）近年來電力系統(tǒng)發(fā)展很快，電力負(fù)荷快速增加，線路變化較大，對消弧線圈的技術(shù)要求更高，產(chǎn)生了新的跟蹤電網(wǎng)電容電流自動調(diào)諧的裝置。這類裝置有兩種，一種是隨動式補(bǔ)償系統(tǒng)，即自動跟蹤電網(wǎng)電容電流的變化，控制系統(tǒng)通過調(diào)整消弧線圈檔位及時(shí)調(diào)節(jié)補(bǔ)償容量，使消弧線圈運(yùn)行在諧振點(diǎn)上，為了限制過電壓幅值，使其符合要求，消弧線圈中串一阻尼電阻，增加電網(wǎng)阻尼率。電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，控制系統(tǒng)將電阻短接掉，達(dá)到最佳補(bǔ)償效果，該系統(tǒng)的消弧線圈不能帶高壓調(diào)整。還有一種是動態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)，即通過自動控制系統(tǒng)，當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)，避免各種諧振過電壓；當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地后，瞬間調(diào)整消弧線圈到最佳狀態(tài)，使接地電弧自動熄滅；這種系統(tǒng)要求消弧線圈能帶高電壓快速調(diào)整，從根本上避免了串聯(lián)諧振產(chǎn)生的可能性。
目前系統(tǒng)中運(yùn)行的大部分是隨動式補(bǔ)償系統(tǒng)，采用的主要有調(diào)容和調(diào)匝兩種形式，前者調(diào)節(jié)范圍較大；當(dāng)系統(tǒng)電容電流變化較大，運(yùn)行方式改變較多，選用調(diào)容型消弧線圈較合適。
（4）為防止系統(tǒng)諧振過電壓，還可以采取其它配套措施，如在母線TV開口三角處安裝二次消諧器；在同一系統(tǒng)中減少TV高壓側(cè)中性點(diǎn)接地?cái)?shù)量，特別是電力監(jiān)察部門應(yīng)加強(qiáng)對用戶變電站中TV高壓側(cè)中性點(diǎn)接地情況的檢查，明確要求用戶變電站TV中性點(diǎn)不應(yīng)接地。
4 結(jié)束語
6～35kV電力系統(tǒng)隨著規(guī)模擴(kuò)大，電纜設(shè)備投入運(yùn)行增多，并且由于接地方式的特殊性，其單相接地電容電流越來越大，對系統(tǒng)安全運(yùn)行的危害也不斷增加。因此，運(yùn)行管理部門應(yīng)定期對系統(tǒng)電容電流進(jìn)行測試，掌握系統(tǒng)實(shí)際狀況，并采取相應(yīng)對策，確保該系統(tǒng)安全運(yùn)行
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