（国网重庆市电力公司江津供电分公司 402260）
摘要：不言而喻，配电网是电力实现有效输送的重要保障，对人们生产和生活有着极其重要的影响。本文以10kV配电网为例，首先分析了变压器的选用标准，并根据消弧线圈容量的计算方法，探讨了10kV配电网中接地电容电流的补偿类型，之后提出了优化的建议，希望可以为相关的工作提供一定的参考。
关键词：配电网；容量；补偿
引言：近年来，城市配电网中的电容电流逐渐增大，如果单相接地时，就会对设备造成严重的影响，甚至威胁整个电网系统的安全。通过安装消弧线圈，可以补偿接地电容电流，从而起到很好的防护作用。
1.变压器的选用标准
因为在10kV的配电网中，变压器的接线方式为三角形接线，并没有能够安装消弧线圈的中性点，所以需要安装接地变压器。可以说，接地变压器的作用就是为了安装消弧线圈，比如当△型接线以及Y型接线无法引出中性点时，就可以使用接地变压器，并采用Z型的接线方式，完成中性点的引出工作。需要注意的是，接地变压器的每个磁柱都包含两相线圈，如果发生接地故障，那么零序磁通就会互相抵消，同时中性点回路中的零序电流会变为原来的三倍，而零序分量会表现出低阻抗的性质，提高变压器的工作效率。一般而言，如果使用普通的变压器，那么接入消弧线圈时，需要保证消弧线圈的容量低于变压器容易的15％，而Z型变压器的容量更大，可以节约设备成本。
2.消弧线圈容量的计算方法
在对架空线路的电容电流进行估算时，需要使用以下参数：U=系统电压，默认值为10kV，L=架空线路的总长度，单位为km，而IC1=架空线路的电容电流，单位为A。一般常用的估算公式是：IC1=（2.6～3.4）UL×10-3（A），化简后可得：IC1=（2.6～3.4）L×10-2（A）。其中，2.6是无架空地线的线路参数，而3.4是有架空地线的线路参数。另外，双回路的电容电流是单回路电容电流的1.5倍左右。
而电缆线路的电容电流IC2=0.1UL（A）=L（A），至于变电站10kV测的电容电流增加值，需要按照总电流的13％考虑，从而得出估算公式：IC=（IC1+IC2）×（1+13％）（A）。这样我们就可以得到消弧线圈的补偿容量：Q=KICU/ 。其中，K是补偿系数，取值为1.35，那么继续化简，可以得出Q=7.794IC，也就说说，10kV配电网中消弧线圈的容量是接地总电容电流的7.794倍。消弧线圈在故障线路以及非故障线路的应用效果如图1所示。
图 1 消弧线圈在配电网中的应用效果
3.10kV配电网中接地电容电流的补偿类型
3.1全补偿
如果10kV配电网系统出现单相接地故障，而且系统的电容电流与消弧线圈的补偿电流大小相等，即IL=3IC，那么残留电流就可以近似地看作是零，这时接地点的电流实现了完全补偿，故障点不会产生电弧，系统的电压也不会增加，是一种相对平衡的状态。但是在实际生活中，三相对地的电容电流不可能完全对称，电源等效的中性点电位会出现一定的位移，同时配电网中会出现零序电压，这种电压具有很强的破坏性，如果想要达到完全补偿的状态，就需要满足ωL=1/3ωC，这样消弧线圈的电感L就会和配电网的对地电容3C建立起谐振的联系，并且产生零序电压。当三相触头没有同时合闸时，零序电压会瞬间增大，所以这种全补偿的方法在实际中无法得到有效运用。
3.2过补偿
因为消弧线圈可以对故障点的电容电流进行补偿，而且这些残余的电流具有电感性质，也就是IL＞3IC，这种接线方法可以避免串联谐振电压的出现，所以在实际配电网的建设中得到了广泛的应用。IL大于3IC的程度就是过度补偿，用符号P表示，具体的关系式为：P=IL-3IC/3IC。一般而言，P的值在3％～9％之间，如果P值过小，那么很可能会产生全补偿现象，而如果P值过大，就会产生大量的残余电流，影响补偿效果[1]。
3.3欠补偿
当IL＜3IC时，消弧线圈对故障点的电容电流进行补偿以后，这种电流还是容性电流，并且容易达到全补偿的效果。特别是当10kV的配电网运行方式出现改变时，比如减少一条输送线路或者是线路发生短路时，系统的电容电流会瞬间变小，电容电流与补偿电流相等，那么即使配电网出现跳闸情况，通过零序电压的作用，也会出现谐振电压，所以欠补偿的方法在实际应用中比较少见。
4.提高10kV配电网中接地电容电流补偿可靠性的措施
对于没有中性点的10kV配电网，要想避免单相接地故障时电容电流小于10A，就需要采取一定的补偿措施，从而减少系统中的电容电流，而利用接地的变压器，将消弧线圈安装到中性点上，从而实现电容电流的补偿[2]。为了有效减少系统不对称的影响，需要采取过补偿的方式，另外，采取过补偿方式的配电网，可以很好地避免铁磁谐振的过程，同时防止钢筋混凝土的电杆发生损坏。这里需要注意的是，安装消弧线圈的变压器，每组连接方式不再采用带中性点的Y-△连接方式或者是Y-Y-△连接方式，而是直接采用Z型的接线方式。研究表明，10kV配电网中电容电流采用过补偿方式，单相接地短路的次数明显少于中性点绝缘的配电网，具体的对比情况如表1所示。
表 1 中性点过补偿与中性点绝缘电网的对比情况
经过上述分析，我们不难发现，10kV配电网的接地电容电流补偿值很小，可以有效避免断电事故的发生，而且显著提高电网运行的稳定性和安全性。采用过补偿的方式，在中性点上安装消弧线圈，是十分有效果的举措，而且接地变压器能够大批量生产，同时Z型的接线方式操作简单。
结论：综上所述，虽然10kV配电网中没有中性点，而且单相接地时的故障电容电流很大，但是仍然可以使用接地变压器，从而形成中性点，并且安装消弧线圈，从而发挥补偿作用，减少输电事故的发生。
参考文献：
[1]郭晓霞.有源全补偿消弧装置中相似度故障选线技术研究[D].湖北工业大学，2016.
[2]郭谋发，游建章，张伟骏，等.基于三相级联H桥变流器的配电网接地故障分相柔性消弧方法[J].电工技术学报，2016，31（17）：11-22.
论文作者:苟怀强,甘新,赵俊光,倪文峰,朱鹏屹
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/4
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