電容電流概述

眾所周知，帶電電纜、變壓器對地都有一定的分布電容(介質(zhì)存儲(chǔ)的電荷量)，而分布電容大小取決于電纜的 幾何尺寸、電纜的長度和絕緣材料等。所以我們探討分布電容的電流補(bǔ)償對開關(guān)的設(shè)計(jì)是有著重要意義的，例如青佺大型電容器。如圖例

電容電流補(bǔ)償?shù)谋匾?/p>

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(shí)，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。

人體中也含有相應(yīng)的電流，這些電流是對人體有益的，它可以保護(hù)我們的身體免受外界的侵害，當(dāng)現(xiàn)到更大的電流時(shí)，我們的人體所含電流就會(huì)被更大電流吸引，反而傷害到我們的身體，具體如下闡述:

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(shí)，如果C=0.5UF，則通過人體電流為:

從上述計(jì)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(gè)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。

根據(jù)電原理圖，電容電流可以等值

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(shí)，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(shí)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

對于一定長度的電纜，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)哪康摹?/p>

調(diào)整時(shí)，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(gè)邊柱各有一個(gè)交流線圈并相串聯(lián)，中柱有一個(gè)匝數(shù)較多的直流控制線圈。兩個(gè)交流線圈并想串聯(lián)時(shí)，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(shí)，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。

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(dòng)，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。

電容電流測試儀，是直接從PT的二次側(cè)測量配電網(wǎng)的電容電流，與傳統(tǒng)的測試方法相比，該儀器無需和一次側(cè)打交道，因而不存在試驗(yàn)的危險(xiǎn)性，只需將測量線接于PT的開口三角端就可以測量出電容電流的數(shù)據(jù)。

由于從PT開口三角處注入的是微弱的異頻測試信號，不會(huì)對繼電保護(hù)和PT本身產(chǎn)生任何影響，又避開了50Hz的工頻干擾信號，同時(shí)測試儀的輸出端可以耐受100V的交流電壓，若測量時(shí)系統(tǒng)有單相接地故障發(fā)生，亦不會(huì)損壞PT和測試儀，因而無需做特別的安全措施。