《電容電流補(bǔ)償》

對于一定長的度的電纜，具有一定的對地分布電容，電網(wǎng)對地分布的電容為各條對電纜對地分布電容總和，由于使用的電網(wǎng)的長度，截面大小不同，分布電容也不同。所以要求附加支路電感量必須能夠調(diào)整。一般都采取兩種方法：

1、采用零序電抗器。增加電抗器分接頭，調(diào)整零序電抗器的分接頭，就可以調(diào)整附加支路的電感量，達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?。如圖五

調(diào)整時，按下按鈕BS，調(diào)整電抗器的分接頭，使毫安表的指示電流最小。

2、采用磁放大器。首先說明磁放大器的原理。由對口型鐵芯成π型布置。在鐵芯的兩個邊柱各有一個交流線圈并相串聯(lián)，中柱有一個匝數(shù)較多的直流控制線圈。兩個交流線圈并想串聯(lián)時，應(yīng)使其在中柱鐵芯產(chǎn)生交流磁通大小相等，方向相反，以保證在直流控制線圈中無感應(yīng)電勢見圖六。

由電工基礎(chǔ)可知，一只鐵芯線圈接入交流電路以后，其電感量L為：

L=（4πw2S10-8/1）μ

式中 L-線圈的電感量

W-線圈匝數(shù)

1-磁路長度

μ-鐵芯導(dǎo)磁系數(shù)

從上式中可知，當(dāng)鐵芯的幾何尺寸確定以后，其電感量與匝數(shù)W平方成正比，與導(dǎo)磁系數(shù)μ有關(guān)，所以要得到各種不同的電感量，只要改變匝數(shù)W和μ就可以改變電感量，達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹Ｔ阼F芯材料一定的情況下，其導(dǎo)磁系數(shù)決定于外加直流控制磁場的大小，隨著直流控制磁場的變化，磁化曲線上的工作點(diǎn)也隨之改變，因此導(dǎo)磁系數(shù)μ也就隨之改變。

調(diào)整時，按下按鈕BS，調(diào)節(jié)電位器W1使毫安表的讀數(shù)最小，就能達(dá)到最佳補(bǔ)償效果。

在超/特高壓長輸電線中，分布電容電流將達(dá)到很高的水平，是影響電流差動保護(hù)靈敏度和選擇性的主要因素。特高壓電網(wǎng)，其特征是電壓高、線路電容大，分布電容電流對差動保護(hù)的影響更加顯著。

電流差動保護(hù)主要有全電流差動保護(hù)和故障分量電流差動保護(hù)2 種。全電流差動保護(hù)得到了廣泛應(yīng)用，對于全電流差動，目前最常用的電容電流補(bǔ)償方法是將線路等效為Π 模型的相量補(bǔ)償法。故障分量差動保護(hù)靈敏度高，抗電流互感器（TA）飽和能力強(qiáng)，也在線路保護(hù)中得到了應(yīng)用。類似于全量電流差動保護(hù)，故障分量差動保護(hù)的電容電流補(bǔ)償方法也采用基于線路Π 模型的相量補(bǔ)償法。

當(dāng)被保護(hù)線路上無故障支路時，使用Π 模型來模擬線路是足夠精確的，但發(fā)生故障后，仍舊用Π模型來模擬線路會有較大誤差，目前尚未有文獻(xiàn)對此問題做深入研究。本文首先針對基于線路Π 模型的故障分量電流差動保護(hù)的電容電流補(bǔ)償方法做了研究。指出Π 模型只能精確模擬一段無故障的線路，當(dāng)線路上發(fā)生故障時，線路上的電容電流同時受線路兩端電壓和故障點(diǎn)電壓的影響，仍使用Π 模型來模擬線路會帶來較大的誤差。如果因故障分量差動保護(hù)判據(jù)已經(jīng)采用了基于Π 模型的電容電流補(bǔ)償方法，而在整定時不考慮電容電流的影響，有可能造成保護(hù)誤動，整定時應(yīng)避免此誤區(qū)。電容電流仍會影響故障分量電流差動保護(hù)判據(jù)的精度。其后對基于線路Π 模型的全量電流差動保護(hù)的電容電流補(bǔ)償方法進(jìn)行了研究，線路上發(fā)生故障時，使用傳統(tǒng)方法計算電容電流也會帶來誤差，但與故障分量電流差動保護(hù)相比，計算誤差相對較小，整定時應(yīng)作適當(dāng)考慮。

電纜實(shí)際上各相通過絕緣電阻和分布電容與大地相連接，當(dāng)人身體觸及一相時，觸電電流通過人身、大地、另外兩相對地絕緣電阻及分布電容回到電源的另外兩相，構(gòu)成閉合回路（見圖一）。

通過分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出通過人體的電流為：

式中Ir通過人體的電流

Uφ電網(wǎng)電壓

Rr人體電阻

Rx相對地絕緣電阻

C相對地分布電容

ω交流角頻率

從上式中可以看出,人體電阻為一定值。觸電電流主要取決于電網(wǎng)的絕緣電阻RX和分布電容C。觸電電流當(dāng)然也取決于電網(wǎng)電壓Uφ。

例如，電網(wǎng)電壓為660V、電網(wǎng)對地絕緣電阻為100KΩ、人體電阻為1KΩ。如果不考慮分布電容的影響，則通過人體的電流為：

當(dāng)考慮對地電容影響時，如果C=0.5UF，則通過人體電流為：

從上述計算可知，即使在絕緣電阻較高的情況下，如果分布電容的影響，則人身觸電電流顯著增加，危及生命安全。因此必須電容電流補(bǔ)償，以保證供電安全。

電容電流補(bǔ)償是利用增設(shè)感性支路的辦法來補(bǔ)償?shù)?。也就是在人為的中性點(diǎn)與大地之間接入可調(diào)零序電抗器BK，構(gòu)成一個感性支路，用以補(bǔ)償電網(wǎng)三相對地的分布電容產(chǎn)生的入地電流。補(bǔ)償原如圖二

根據(jù)電原理圖，電容電流可以等值如圖三

根據(jù)電工學(xué)知識，在上述電路中，電容的作用與電感作用相等時，產(chǎn)生并聯(lián)諧振，即通過電容3C的電流和感抗支路電流在數(shù)值上相等，相位相反，這時通過人體的電流則取決于電網(wǎng)總絕緣電阻Rx，使電容電流得到補(bǔ)償。

我們也可以從物理的概念上來理解電流的向量關(guān)系，電感引起流過人體的電流是感性電流Ilr滯后于絕緣電阻引起的電流Ir900，而由于電容引起的觸電電Icr則超前電阻引起的電流Ir900，也就是說，Ilr與Icr方向相反如圖四

綜上所述，電網(wǎng)分布電容是可以通過調(diào)節(jié)電感來進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。目前很多類型的開關(guān)都實(shí)現(xiàn)了電容電流補(bǔ)償。如果在原電路的基礎(chǔ)上稍加改動，增加一些功能模塊就可以實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)電感量的大小。從而提高了防爆開關(guān)的保護(hù)性能。