产品与解决方案 中性点不 接地系统单相接地电容 电流的工程计算方法 吴玉硕 杨志华 贺得黯２ 张兰平２ （１．甘肃省电力公司电力科学研究院，兰州 ７３００５０ ２．白银供电公司，甘肃白银７３０９００） 摘要 在新建或扩建变电站中，设计人员必须根据６～３５ｋＶ中性点不接地系统单相接地电容 电流的大小来选择中性点的接地方式及所选设备的容量。但不接地系统单相接地电容电流值的计 算依据设计手册，计算结果与实际测试结果差别较大，使所选择的中性点接地方案及所选用的补 偿设备容量不当，造成重复投资。本文介绍了一种中性点不接地系统单相接地电容电流的组成及 工程计算方法，并通过十几座１１０ｋＶ变电站１０（６）ｋＶ、３５ｋＶ母线单线接地的电容电流的实际测 量值进行比较，分析和验证了该工程算法具有较高的精度，对工程计算有一定实际指导意义，可 以应用于工程设计、实测电容电流比较值。 关键词：中性点；电容电流；工程计算 配电网中小电流接地系统单相接地的电容电流 由电力线路（电缆线路、架空线路、电缆线路＋架空 ｉｃ＝１．１×３．３ Ｘ ＵＸＬ×１０ 式中， 为电网线电压（ｋＶ）；Ｌ为架空线长度（ｋｍ）。 线路）和电气设备（同步发电机、异步电动机、变 压器、断路器等）两部分电容电流组成＿１］。电力电 缆的电容电流要比等长度、等截面下的架空线路的 说明几点：①水泥杆线路，铁塔（钢杆），增加 １０％；②２．７一系数，适用于无架空地线的线路，３．３一 系数，适用于有架空地线的线路；③同杆双回架空 线电容电流：Ｌ２＝（１．３～１．６）Ｌ（１＿３一对应１０ｋＶ 线路，１．６一对应３５ｋＶ线路，，ｃ一单回线路电容电 电容电流大得多，比电力设备的电容电流更大［２］， 工程计算往往只计算电力线路的电容电流。近几年， 余热发电、热电联产、小水电、小风电等项目大量 接入６￣３５ｋＶ系统，配电网中存在大量的同步发电 机；配电网中还有一些用户专线，接入大容量的同 步电动机，引起系统中电容电流的变化，也应计算 其电容电流，或统计其参数，按照经验值估算。本 文将对小电流接地系统电网单线接地电容电流的工 流）；④根据实际测量积累经验：夏季比冬季电容电 流增加１０％左右【３］。 ２）６￣３５ｋＶ架空线路单相电容电流经验数据见 表１。 表１架空线路电容电流（Ａ／ｋｍ） 额定电压 ／ｋＶ ６ ｌ０ 单回线路 双回线路 同杆多回线路 程计算方法进行介绍。 无地线 有地线 无地线 有地线 无地线 有地线 ０．０２ ０．Ｏ３ １ 电容电流计算 １）６￣３５ｋＶ架空线路单相接地单位长度的电容 电流为 ０．０２８ ０．０４２ Ｏ．Ｏ３ ０．０４５ ３５ ０．１ ０．１３ ０．１６ ０．１９ ６ｋＶ线路：厶６＝０．０１７Ａ／ｋｍ １０ｋＶ线路：，ｃＩｏ＝０．０２９Ａ／ｋｍ ３５ｋＶ线路：无架空地线 ３５＝０．１０Ａ／ｋｍ，有架空 地线厶３５＝０．１２Ａ／ｋｍ。 ３）电力电缆单相接地电容电流 电缆线路在同样的电压下，每公里电容电流是架 空线的２５￣３０倍（三芯统包），或５０￣５８（单芯）ｆ４Ｊ， ６￣３５ｋＶ电力电缆线路电容电流每公里长度的单相 接地电容电流近似按下列公式计算。 无架空地线近似计算公式： ｉｃ＝１．１×２．７×ＵＸＬ×１０ ６ｋＶ电力电缆： ６＝Ｕｏ（９５＋３．１Ｓ）／（２２００＋６Ｓ）； 有架空地线近似计算公式： １０８ｌ电１．Ｉ麓 ２０１４年第９期 产品与解决方案 １０ｋＶ电力电缆： 比油浸纸绝缘的要大，依据厂家提供的参数和实际 ，ｃ１ｏ＝ （９５＋１．４４Ｓ）／（２２００＋０．２３Ｓ）［５］． ３５ｋＶ电力电缆电容电流约为ｌＯｋＶ的４倍 刚。 测试积累数据比较，增大约２０％。 为额定线电压 ｋＶ，Ｓ为电缆线芯截面ｍｍ 。为便于简化计算，将 常用油浸纸绝缘电力电缆和交联聚乙烯电力电缆线 以上公式适用于油浸纸绝缘的电力电缆，对目前广 泛采用的交联聚乙烯电力电缆每公里对地电容电流 路每公里长度电容电流列表见表２、表３。 表２油浸纸绝缘电力电缆电容电流（Ａ／ｋｍ） ，ｗ ～ ～ ６ １０ ３５ 线芯截面／ｍｍ ３５ ５０ ７０ —————～ ０．５２ ０．５９ Ｏ．７１ Ｏ．６９ Ｏ．７７ ０．９０ ３．１ ９５ １２０ ０．８２ ０．８９ １．Ｏ０ １．１０ ４．１Ｏ ４．４０ １５０ １．１０ １－３Ｏ ４．８０ １８５ ● ・ １－２０ １－３ １．４０ １．６Ｏ ５．２０ ５．９Ｏ ２４０ ３００ １．５ ｌ＿８Ｏ ６．５Ｏ 表３ 交联聚乙烯电力电缆电容电流（Ａ／ｋｍ） 吞 、 启 ６／６（６／１０） ８７／１０（８．７６／１５） ２１／３５ ２６／３５ 鲁 ＼ 鬯 ＼ ＼旋＼压 电容 接地 电容电流 接地 电容电流 接地 电容电流 接地 ．审 ＼ 额 ＹⅣ（ＹⅡⅣ） ＹⅣ（ＹＪＬＶ） ＹⅣ（ＹＪ【Ⅳ） ＹⅣ（ＹＪＬＶ） ＼截面 ／（ Ｖ 电流计算／ 电容电流值／ 计算／ （ｕＦ／ｋｍ） （Ａ／ｋｍ） ０．７２ ０．７９ 电容电流值／ 计算／ （Ａ／ｋｍ） （￣Ｆ／ｋｍ） 电容电流值／ 计算／ （Ａ／ｋｍ） （￣Ｆ／ｋｍ） 电容电流值／ （Ａ／ｋｍ） （￣Ｆ／ｋｍ） Ｏ．１７３ ０．１９２ ３×３５ ３×５０ Ｏ－２１ ０．２３７ １．１５ ０．１１８ ２．３７ Ｏ．１１４ ２．２９ ３Ｘ７０ ３×９５ ３×１２０ ０．２７０ ０＿３１０ ０．３２７ Ｏ．８９ Ｏ．９６ １．Ｏ３ Ｏ．２１７ ０．２４０ ０．２６ｌ １．１９ ｌ－３１ １．４９ Ｏ．１３ｌ ０．１４３ ０．１５３ ２．６３ ２．２８８ ３．０７ ０．１２５ ０．１３５ ０．１４３ ２．５１ ２．７ｌ ２．８７ ３×１５０ ０．３５８ １．１３ ０．２８４ １．６１ ０．１６４ ３－３０ Ｏ．１５３ ３．０７ ３×ｌ８５ ０．３８８ １．２３ ０．３０７ １．７３ ０．１８０ ３．６２ ０．１６３ ３．２８ ３Ｘ２４０ ３Ｘ３００ ３Ｘ４００ ０．４３０ ０．４７２ Ｏ．５３１ １．４７ １．６１ １．８２ ０．３３９ ０．３７０ ０．４１８ １．９ｌ ２．０９ ２．３３ ０．１９４ ０．２ｌ１ ０．２３１ ３．９０ ４－２４ ４．６４ ０．１７６ ０．１９Ｏ ０．２０９ ３．５４ ３＿８２ ４．２Ｏ ３Ｘ ５００ ３Ｘ６３０ ０．６０３ ０．６６７ ２．０７ ２．２８ ０．４３８ ０．４７０ ２．５７ ２．８１ ０．２５４ ０．２８７ ５．１１ ５．７７ ０．２３２ ０．２５６ ４．６６ ５．１５ 交联聚乙烯电力电缆电容电流值与绝缘层厚 度、线芯类型、绝缘结构、有无铠装等因素有关， Ｘ ｕ．ｘ １０ （Ａ／ｋｍ）。其中Ｃ为电缆电容电流计算值， 为相电压。 ４）变电站电气设备引起电容电流增加值列 表４。 必须参照出厂参数。上表以常见电力电缆型号为例 计算给出 接地电容电流的计算公式为：Ｉｃ＝２ｒ￣ｆＸ ３Ｃ ２０１４￣９案｜｜ｌ纛贰ｌ１０９ 产品与解决方案 表４ 变电站电气设备引起电容电流增加值 额定电压／ｋＶ ６ １０ ３５ ｌ１０ － 网网架结构的变化和大量投入使用的电缆所带来 ２２０ 对地容性电流的增大。当系统出现单相接地或间歇 电容电流增加值／％ １８ １６ １３ １０ ８ ５）随着配电网的快速发展，网络结构复杂化及 新型材料的使用，需对传统的计算公式进行修正。 性接地时容易引起接地过电压和系统谐振等现象 突显，对配电网设备运行造成极大地威胁。下面是 甘肃电力公司白银供电公司所辖变电站（５６座） ２００８年到２０１２年统计数字列表６。甘肃电力公司 ①变电站６￣３５ｋＶ采用封闭母线、巨型母线、管型 母线，且母线排列方式的改变均增加电容电流的值， 一般可取１５％～２０％；②架空绝缘导线替代架空裸 管理部门对此应引起高度重视，２０１３年在全公司所 辖变电站开展电容电流实际测试工作，并根据电容 电流的大小及系统情况及时采取措施。我们选择白 银供电公司所辖１１０ｋＶ变电站变６￣３５ｋＶ母线进行 导线，架空绝缘线路与架空裸线路的电容电流是有 差别的，大量测试数字表明：ｌ０ｋＶ每１０ｋｍ架空裸 线：０．３２Ａ，１０ｋＶ每１０ｋｍ架空绝缘线：０．６２Ａ； 实际测试，将测试结果与理论计算值计算值进行对 比验证。 表６故障次数统计 ６ｋＶ Ａ／Ｂ ｌ０ ｋＶ Ａ／Ｂ ３５ ｋＶ Ａ／Ｂ ③在配电系统，１０ｋＶ变电站、箱式变配变下低压侧 （３８０Ｖ）均有大量电缆线路，其贡献的电容电流对 系统总的电容电流有较大影响。查得金属保护的四 芯电缆每相对地的电容电流列表５。所以，对１０ｋＶ 电力电缆计算公式进一步修正： ｌｃ１０＝ｕｏ（１９５＋１．４４Ｓ）／（２２００＋０．２３Ｓ）。 ２００８ ２００９ １６／２ ｌ６／４ ２３／２ ２６／２ ７／１ ６／０ 电容电流计算值（Ａ）＝ （１＋占）｛∑【各标称截 面的电缆长度（ｋｍ）×ｌｃ（对应截面电容电流值 ２０１０ ２Ｏｌ１ ２８／６ ２６／５ ３３／５ ３０／３ ８／０ ９／１ Ａ／ｋｍ）］＋［各架空线路长度（ｋｍ）×厶（架空线路电 容电流值（Ａ／ｋｍ）＋［各架空绝缘线路长度×厶（架 空绝缘线路电容电流值（Ａ／ｋｍ）］｝＋变电站电气设备 引起电容电流值（％）。其中 为配电网裕度系数， 取１．１～１．５按具体情况选取， 取１．１５～１．２０。 表５ 四芯电缆每相对地的电容电流 线芯截面／ｍｍ ２５ ２０１２ １２／０ １９／１ ５／０ 注：Ａ／Ｂ Ａ代表高压保险熔断次数，Ｂ代表高压电压互感 器损坏次数。根据２０１０年实测结果，２０１１—２０１２年中性点共修 复、安装消弧线圈接地补偿装置２３套。 １）测试比较。首先选择出线电力电缆较多的 １１０ｋＶ科技园变，该站１０ｋＶ母线共有２４回电缆出 线，我们详细统计输电线路参数（电力电缆、架空 线路型号、长度）。其中架空线路：１９．５ｋｍ，电力电 缆３×１５０ｍｍ。，０．７ｋｍ，３×２４０ｍｍ２，８．５ｋｍ，３Ｘ ２４０ｍｍ２，４７ｋｍ，３×４００ｍｍ ，１３．５ｋｍ，按照本文 ．对地电容／（ｐ．Ｆ／ｋｍ） Ｏ．５～０．５６ ５０ ７０ ０．６３～０－８２ ０．７２～Ｏ．９ｌ １２０ ２４０ １．８１～１．１６ １．２５～３．１９ 所给出的算法进行计算，计算结果为６５．６１３Ａ。为 减－ｄ，Ｎ量误差，我们采用直接法，即人工直接接地 法，见表７。 ２实际测试对比验证分析 随着电网的改造建设，供电负荷迅速增加，配 理论计算结果与实际测量值比较，误差为 １．８％。并对该公司所辖５６座变电站６￣３５ｋＶ母线 网网架结构在飞速的优化和延伸，同杆多回线路、 地下电力电缆线路，环网柜和箱变的广泛使用。配 电容电流进行实际测试，部分变电站实际测试值与 理论计算值列表８和９。 表７科技园变１０ｋＶ母线电容电流计算值与实测值比较 科技园变 ｌＯｋｖ母线 ６５．６ｌ３ 计算值／Ａ 第一次测试数据 相对误差 测试值／Ａ ／％ ６６．７ １．８ 第二次测试数据 相对误差 测试值／Ａ ／％ ６６．８ １．９２ 第三次测试数据 相对误差 测试值，Ａ ／％ ６６．７ １．８ （两段母线并列） Ｉ１１０Ｉ露｜一ｌ藏寒２０１４年第９期 产品与解决方案 表８ ６～１０ｋＶ母线电容电流测试值与计算值比对表 三次测试 理论 变电站 平均值 计算值 ０．０３Ａ／ｋｍ 名称 １．１９Ａ／ｋｍ １．６１Ａ／ｋｉｎ １．９１Ａ／ｋｍ ２．０９Ａ／ｋｍ ２．３３Ａ／ｋｍ ２．５７Ａ／ｋｉｎ 架空线路 ５０ｍｍ２ １２０ｍｍｚ １８５ｒａｍｚ ２４０ｍｍ２ ３００ｍｍｚ ４００ｍｍｚ ／Ａ 山滩变 朱台边 王湾变 ／Ａ 长度 计算值 长度 计算值 长度 计算值 长度 计算值 长度 计算值 长度 计算值 长度 计算值 ｌ３．９ ８．４８ １９．８ １．９７ ４．５９ ４４．０ ２２．６ ４７．４ ４１．６３ ４２．６ １．２８ Ｏ．２３ Ｏ．２７ Ｏ．５８ ０．９３ ２．８４ ５．４２ ６．６８ １７－２３ ６１．４ １．８７ ０．１９ ４３．４ ４２．２ １．７８ Ｏ．２８ ０．４５ ０．４７ ０．９Ｏ ２．７２ ５．６８ １９．７ ４１．７ 长征变 会宁变 环东变 ３６－２５ ｌ２．２５ ２１．３ ３２．４ ４６．８ １．４ ０．１２ ０．１４ １．１２ １．８０ １３．５ ２８．２ Ｏ－３６ ０．８４ １２．５５ ７４．６ ２－２３ ０．１６ ０．１９ ０．７４ １．１９ １．８３ ３．４９ ２．６２ ５．４３ １８－３ ４５．３ ｌ＿３６ ０．１４ ０．１７ １－２２ １．９６ ５．２６ １１．Ｏ １．６４ ３．８２ 水川变 １２．７ １０．７７ １７９ ５＿３８ ０．１２ ０．１４ １＿３６ ２．２ ０．７４ １．４２ ０＿３２ ０．６７ 表９ ３５ｋＶ母线电容电流测试值与计算值比对表 三次测试 理论 变电站 名称 平均值 计算值 架空线路 ０．０３Ａ／ｋｍ ５０ｍｍ￣ １．１９Ａ／ｋｍ １２０ｍｍ￣ １．６１Ａ／ｋｒｎ １８５ｍｍ￣ １．９１Ａ／ｋｍ ２４０ｍｍｚ ２．０９Ａ／ｋｍ ３００ｍｍｚ ２．３３Ａ／ｋｍ ４００ｍｍｚ ２．５７Ａ／ｋｍ ／Ａ 王湾变 唐台变 刘川Ｉ变 皋兰变 郭城变 ／Ａ 长度 计算值 长度 计算值 长度 计算值 长度 计算值 长度 计算值 长度 计算值 长度 计算值 Ｏ．１５ ３．５４ ０．５２ １．８４ Ｉ５．０ ８．９ ５．４ １２．４５ １Ｏ．５ ｌ２．４７ ｌ８．６ ３．５３ ８．３３ ３４．２ ６．４９ ５．２ ２．２ ８．４ ５．０７ ３１．７ １２．Ｏ１ ６８．４ １０．９ ｌ３．２８ ８３ １３－３ ０．２８ １．０７ 长征变 西岔变 ２０．１ １Ｏ．５ １９．１２ ９．６８ ｌ１７ ５８ ｌ８．８ ９．２８ ０．１４ ０．４１ Ｏ．２６ Ｏ．９２ ２）误差分析。根据理论计算值与实际测量值进 行比较，存在一定的误差，最大误差为１３％。主要原 在一定的不足，需要大量的测试统计数据积累；⑧风 力发电、光伏发电投入大量电力电缆，对配电网电容 电流的影响。 因有以下几点：①计算所采用的设备参数、长度等数 据以设备台账为准，配电网结构的复杂，如变电站以 环形网状或手拉手方式供电，电缆架空线路，架空线 路错综复杂，存在一定的差错；用户使用电力电缆和 架空线路的参数、长度难以准确统计；②随着城市 ３ 结论 电容电流工程计算法是设计人员正确选择新 建、扩建项目是否装设消弧线圈的理论依据。根据 建设的规划，线路走廊有限，配电网采用钢杆、同 塔（杆）双回和多回输电，改变其电容电流值：⑨一 些负荷大的用户，采用２根电缆并联方式或单芯大截 面电缆，这方面理论计算和经验积累数据较少，有待 普测结果与理论计算比较，本文提到的工程算法虽 然存在一定的误差，但误差均在允许范围内，值得 推广应用。如果我们掌握的设备参数准确，计算值 积累；④变压器、同步发电机、同步电动机等设备对 电容电流的影响，如变压器典型值每相４０００ｐＦ；⑤配 与实测值将会得到令人满意的效果。我们建议每隔 ３～５年采用变频法（电压互感器二次开口三角注入 异频信号）或直接法对不接地系统电容电流进行一 电网浪涌吸收电容电流，统计数据为每相按０．５～ １．０１ａＦ计算；⑥变电站６￣３５ｋＶ采用封闭母线、巨型 母线、管型母线等增加电容电流的影响值有待进一步 积累验证；⑦架空绝缘导线、配电变压器、低压电力 电缆对配电网的电容电流影响目前的计算公式仍存 次普测，积累电网结构变化的数据，为理论计算提 供更理想的经验数据，不断修正工程计算公式，为 设计人员提供更有实用价值的工程计算公式。 （下转第１ｔ８页） ２ｏ１４年第９期ｑ￣ａｌｌｔ ｆ１１１ 产品与解决方案 空输电线故障指示器上无法采用。如何将具有故障 特征的信号作为故障检测的依据，就成了解决配电 网单相接地故障定位问题的途径之一。 变电站中阻智能接地法技术其中的一一种方式， 其工作原理如图４所示。系统由信号源装置和故障 ，Ｕ三些垡 — Ｋ ／ Ｋ ５ 兰出线Ｋ 检测装置组成。为了获取故障信号，将可控电阻接 于变电站变压器中性点与大地之间。一旦在变电站 接地变压器中性点上，可以在瞬问将动态电阻性负 载信号源及时接入系统。这样，带有故障信息的编 码信号电流会叠加在负载电流上，成为故障定位的 故障特征信号。 ） ＿ Ｋ３ 只出线ｎ 图５短路故障指示 ４结论 配电系统的特点要求发生故障时要进行及时发 现、及时切除故障线路、在最短的时间内实现负荷 的转供，提高供电的可靠性。网络式分布式保护技 术、分布式智能技术、故障指示器技术，是实现上 述要求的重要保障。网络式保护技术主要用以解决 传统的电流保护快速性与选择性的矛盾，利用区分 变 电 站 ＰＴ 多级开关串联配电线间相互影响，提高保护动作的 正确性。分布式智能技术在提高信道利用率的情况 下实现配电网故障的自动隔离和转换供电，减小故 障范围。而故障指示器为基础的故障自动定位系统， 可以解决配电网故障巡线时问长的问题，大大减小 ＡＣ 故障停电时问。配电网故障处理新技术的采用有利 图４变电站中阻智能接地法原理图 于改善智能配电网的自愈、安全和和经济性能。在 实际实践中可根据区域的供电可靠性要求和可投入 的资金、技术情况单独采用或综合采用以上三种故 接地故障指示器工作原理如图５所示。变电站 出线和线路分支点处安装的接地故障指示器，检测 到故障电流信号，可自动动作指示，达到指示故障 的目的。当故障发生后，信号源延时投入，ｋ号指示 器动作，选线装置自动显示和记录故障出线，通过指 示器可以识别出故障出线。最后，线路上故障通路上 的的故障指示器ｋｌ—ｋ３自动翻牌，给出红色指示。 （上接第１１１页） 障处理技术。 作者简介 汤永联（１９７１．），男，广东花都人，输变配电工程师，主要从事输 变配电工程技术管理工作。 电力出版社，２００６． 参考文献 ［１］利润先．中低压电网系统接地使用技术［Ｍ】．北京： 中国电力出版社． ［２】 梁晓红．防止中性点不接地系统铁磁谐振的措施［Ｊ］． 电工技术，２０１２（４）． ［５］钟新华．配电网电容电流估算公式的修正［Ｊ］．现代 电力，２００４（２１）． ［６】拉克维・霍曼斯．配电网络规划与设计［Ｍ］．北京： 中国电力出版社，１９９９． ［３】 朱大萌．１０－－３５ｋＶ电网单相接地电容电流自动跟踪 补偿系统研究［Ｊ］．电测与仪表，２００４（４）． ［４］ 陈戌生．电力工程电气设计手册》［Ｍ］．北京：中国 作者简介 吴玉硕（１９７４．），男，甘肃靖远人，本科，甘肃省电力公司电力科 学研究院电力系统高级工程师，研究方向：在线检测。 １１８ｌ电 藏柬２０１４年第９期
