10kV线路电容电流补偿方式分析

陈灵

广东其壹科技股份有限公司

电缆相间和相对地电容比较大，在正常运行以及故障条件下都会存在大电容电流，尤其对于轻载长电缆线路来说。电容电流问题会加大线路安全隐患，为了补偿电力系统的电容电流，就必须应用有效技术措施。在10kV线路运行期间，应当注重补偿效果，以此维护供电可靠性，减少设备损耗，从根本上提升系统功率因数，加强供电质量。

1、10kV线路保护存在的问题

通常情况下，10kV线路长度在1km左右，其中部分线路为双电源。在线路运行期间常常配置两段式电压速断，限时过流保护以及电流闭锁。对于10kV线路工程来说，仅仅通过以上保护措施无法满足保护标准，并且对于Y型线路来说，不能采用整定计算方式实现保护效果。

对于地方10kV线路来说，由于会受到环境以及地理影响，导致电源点与负荷区域之间的位置比较远，电网运行过程中，会增加出线开关分闸机。若将消弧线圈设置在电站中，当某电站发生跳闸施工之后，会导致消弧线圈退出运行，此时就会影响系统补偿效果。因此消弧线圈不能设置在水电站。由于10kV线路在欠补偿状态下极易产生谐振故障，所以必须注重电容电流补偿。电网10kV系统不能集中进行电容电流补偿，因此无法将消弧线圈设置在变电站中。在出现单相接地故障之后，接地电弧不会自动熄灭，此时就会导致相间短路。电弧接地时会加大相电压，损坏电力系统中的薄弱设备，还会影响电力系统和电力设备运行安全性和稳定性。所以，日常检修与维护期间需要合理应用补偿技术改善此类问题，可以通过电流补偿和电压补偿方式处理，以此消除电容电流的不利影响。

如果电力系统在正常运行状态下使用欠补偿方式，消弧线圈感性补偿电流小于线路电容电流，此时残余电流为容性。当线路开关跳闸之后，会相应减少总容性电流分量，此时补偿残余电流近似于零。在补偿之后，会加大中性点位移电压，此时会产生系统全补偿现象，导致系统运行期间发生振荡事故。

如果电力系统在正常运行状态下使用欠补偿方式，消弧线圈感性补偿电流大于线路电容电流，此时残余电流为感性。当线路开关跳闸之后，会相应减少总容性电流分量，此时补偿残余电流会加大，不会导致系统全补偿现象发生。

2、10kV线路电容电流补偿方式

对于电网电缆线路来说，通常不会出现单相接地故障问题。线路运行期间若发生永久性单相接地故障，将无法通过接地选线装置实施判断。若按照规范要求运行一段时间，则会产生大热量，此时极易击穿线路绝缘层，进一步导致相间短路跳闸事故，扩大故障影响范围。由于我国电网网络建设规模持续扩大，相应增加了电缆线路沿线用户，进一步加大了电网系统中的电容电量，还会不断积累电网系统中的单相接地故障，引发严重事故问题。

按照我国电气规范中的相关要求能够看出，当10kV线路系统中的电容电流超过10A，则需要应用消弧线圈联合中性点实施接地操作。按照我国电网设计规划要求能够看出，在10kV线路中，如果电缆线路比较长，且系统运行期间产生较大电容电流时，就可以应用电阻方式。尽管不同国家对于中性点接地方式的要求不同，但是我国对于中性点接地方式问题讨论度比较高，尤其是在中压电网改造工程中。对于此项问题来说，应用电容式电压互感器可以有效保护电网系统。电容式电压互感器属于电压变化装置，主要由中压电磁单元和电容分压器组成，绝缘结构简单，设备体积比较小，并且未使用绝缘油物质，具有较高的安全性，便于安装与运输。不仅能够测量和计量电能，为继电保护器提供电压信号，还可以作为载波通讯工具。因此电容式电压互感器被广泛应用到电力系统中。

由于电容式电压互感器具备较多优势，在电力系统中不会产生电磁感应器饱和情况，在测量电流电压时能够实现抗干扰，并且宽带准确性能比较高。此外，信号处理设备和传感器能够直接装入成套电器中。因此被广泛应用于10kV电网系统中。例如某地区10kV电网，有两路10kV电缆线路，长度为12km，此时就会增加70A电容电量。其次，线路中还存在架空线路和电缆线路，因此总电容电流高达86A。此时就需要将消弧线圈安装在线路中，消弧线圈为2500kVA。通过加大消弧线圈容量，会降低配套零序阻抗。所以需要将空载阻抗高的接地变压器替换为容量比较大的专用接地变压器。在更换专用接地变压器和消弧线圈时，应当与10kV电缆线路建设工程同时进行，这样能够保证10kV电缆线路的可靠性和稳定性，以此确保电力企业的安全稳定运行。

3、评估10kV电缆线路电容电流补偿的效果

我国工程界和理论界就电容电流补偿问题已经经过长时间讨论验证，在改造中压电网时，也比较关注中性点接地问题，重点在于中性点接地发展方向。

如果应用单相金属接地法作为中性点接地方式，则会导致两相对地短路和铁磁谐振问题，加大系统电压，安全隐患比较高。如果应用相对附加电容作为中性点接地方式，则会将故障隐患向电容器转移。比如在测量电缆线路时，需要在开关柜周边设置附加电容，并且在测量期间需要增加电容设备。例如电容由于缺陷问题而出现爆炸时，则会损坏其他配电柜，加大事故影响范围。在测量10kV电缆线路电容电流时，电力系统电压比较高，也会相应加大电容器容量，导致部分检测单位无大容量电容器。应用中性点附加电容测量方法时，在实际测量期间电力系统常常会发生单相接地故障，此时中性点位置电压会与相电压相同，相应损坏电压设备，还会使操作人员面临安全，还会相应加大测量结果误差。在10kV电缆线路中应用电容式电压互感器时，因为电容分压器中存在较小的高压电容，所对应的容抗比较大，对短路电流起到限制影响，防止10kV电缆线路在运行过程中出现相对地短路事故。在设计10kV电缆线路时，需要将一次侧串接高压熔断器去除掉。然而，为了防止因为恒压变压器激发铁磁谐振效应，损坏电气设备。为了有效保护恒压变压器设备，必须将高压熔断器附加在恒压变压器设备一侧。通过计算短路电流能够为保护配置提供设计依据。对于电网继电保护配置来说，必须对10kV电缆线路的继电保护配置提供最适宜的设计方案，并且在现有测量回路和控制回路基础之上设计输电线路继电保护回路。

4、结束语

综上所述，在电网线路运行过程中必须对其实施技术处理，这样才能够降低补偿之后的位移电压和残余电流，防止电网系统遭受不合理补偿方式，从而导致电力系统运行期间出现较多异常故障。通过电容电流补偿方式能够加强电网补偿效果，减少单相接地的灭弧时间，防止击穿绝缘层，以此提升电网系统运行可靠性和稳定性。

参考文献

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