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【摘要】随着我国铁路运输事业的快速发展，以及客运专线和高速铁路建设的逐步发展，铁路10kv电力系统建设规模也实现了逐步扩展，10kv配变电设备更新速度逐渐加快，电缆线路的数量逐步增加，因而传统的铁路10kv电力系统的电容电流计算方法已经无法完全适应铁路电力系统发展的需要。本文就在论述分析传统铁路10kv电力系统的电容电流计算方法的基础上，讨论了传统10kv电力系统的电容电流计算公式的改进措施。
【关键词】铁路；电力系统；电容电流；计算途径
1引言：
随着我国铁路行业的快速发展，特别是客运专线和高速铁路建设规模的逐渐扩大，铁路10kv电力系统中电缆数量和比例也实现了逐步的增长，主要涉及10kv配电所站馈电缆出线和10kv电力贯通线路两部分，与此同时，接地形式和母线形式的配电站设备也发生了相应的改变，这些现象的发生都会对铁路10kv电力系统电容电流的计算方法产生一定的影响[1]。
母线、线路和其他相应的一次设备的对地电容电流是铁路10kv电力系统电容电流的主要组成部分。在铁路10kv电力系统的某一部分发生某类接地问题后，其接地电容电流会逐渐提高。若无法自熄接地电弧，则容易造成间隙性弧光放电过电压现象，如果这一现象影响面过大或是持续时间过长，还会导致线路绝缘水平较低的部位出现两相短路问题。有些情况下，电磁式电压互感器的铁心饱和现象的发生也会导致其出现铁磁谐振过电压，进而导致熔断器烧断或是电压互感器损坏[2]。
现阶段，铁路10kv电力系统电容电流计算通常以设计手册中的公式为基础，且仅仅考虑电力贯通线路中存在的电容电流，若以此为基础进行补偿装置设置，则通常无法达到补偿的目的，且在实际运行过程中进行测试时，都会发生一定程度的电容电流不足现象[3]。理论计算法和实际测法师现阶段最为常用的电容电流计算方法，实际测法一般只能应用在已经投入使用的铁路10kv电力系统电容电流计算中，然而，在铁路10kv电力系统设计过程中，还应使用理论方法对其进行计算[4]。
2 铁路10kv电力系统电容电流传统计算方法
2.1 传统电容电流计算的经验公式
现阶段，在铁路10kv电力系统对地电容的计算过程中，通常以《10kv配电工程设计手册》为依据[5]，选择下述计算公式。
第一，电缆线路的电容电流计算途径：
其中，L为线路的长度，单位为km；U为线路的定额电压，单位为kv。
第二，架空线路的电容电流计算途径：
以经验公式为基础进行的电容电流计算：
其中，3.3为有架空地线线路适用的系数；2.7为无架空地线线路适用的系数；L为架空线路的长度，单位为km。
若为双回同杆线路，其电容电流通常为单回路的1.3至1.6倍。
以单相对地电容为基础进行的电容电流计算：
其中，w为角频率，单位为rad/s；C为单位为F的单相对地电容，架空线单位电容通常在5至6pF/m之间；Up为电网线电压，单位为kV。
前文所述有所公式均最早出现于20世纪70年代中期，该公式主要应用在当时的设备和线路情况之下。到了20世纪80年代以后，受到电缆尺寸和结构变化等因素的影响，设计手册对于铁路10kv电力系统电容电流计算公式的规定也发生了相应的改变和修整，并在公式中逐步引入了电缆截面这一因变量（K）：
其中，S是单位为mm2的电缆芯线截面；L是单位为km的电缆长度；U是单位为kv的电缆额定电压。
2.2 传统电容电流计算公式存在的缺陷
第一，因为铁路10 kV电力系统规具有负荷多样化、结构复杂化、模扩大化等基本特征，所以，电容电流的产生会受到多种复杂因素的影响，而传统较为单一的计算方法仅仅考虑最简单的情况，因而实际上并不能完全满足现在对于铁路10 kV电力系统电容电流计算的需要，应实施进一步的修正[6]。
第二，随着近年来交联聚乙烯电缆（XPLE）在我国铁路电力系统电缆建设中的逐渐应用，常规的PVC电缆所设定的电气参数已经发生了较为明显的改变，因而这一单一的计算公式已经不能满足现阶段设计计算的需要。
3 铁路10kv电力系统电容电流计算公式的修正
在设计铁路10kv电力系统时，应参考已知条件，对符合实际供电需要的电容电流水平进行准确计算，从而为中性点补偿装置的安装提供方便，以提高其安全运行程度，且能够有效避免容量浪费问题的发生。此时，应假设电力电缆贯通线路长度Lml、电力绝缘架空贯通线路长度Lsj、电力架空管通线路长度Lmj、各个T接电缆线路长度Lbl以及各个T接架空线路长度Lbb等主要参数均可以获得。
参考相关的影响因素，依据上述的电容电流计算途径修正方法，对传统公式进行如下修正：
第一，修正电缆的电容电流计算公式。传统的电缆电容电流计算公式为：
电力行业相关单位以铁路10kv电力系统电缆数据变化情况，修正K值为：（1.44s+190）/（0.23s+2200）。
第二，铁路10kv电力系统裕度系数a的修正。这一系数主要涉及对于电缆长度以及相关T接线路等数据参数的统计分，以及长远规划等，均需要进行系数修正，按照实际情况，a通常取值在1.1至1.5之间。同时，还应充分考虑高次谐波对其产生的影响，5次谐波是其中影响最大的，电容电流Ic约为总电流量的3%至5%。一般可依据实际情况对数据取值进行适当修正，为了计算方便，通常在配电网裕度系数中计算高次谐波的影响。
第三，配电装置的影响率e。在铁路10kv电力系统电容电流计算过程中，不仅仅要考虑电力电缆线路和架空线路的电容电流量，还应考虑其所受到的配变电所内部配电设备的影响。电力系统的中压系统研究结果证实：当10kv为额定电压时，变电所配电设备的电容电流量能够提高12%至18%，通常以15%为标准实施计算。这部分电容电流通常由开关柜、电压互感器、电流互感器和变压器等对地电容构成，且其中的电容电流量已经明显高于原来，应将这一系数提高为15%至20%。
参考文献：
[1]白俊.大—淮电气化铁路10kv配电系统电容电流分析[J].内蒙古电力技术，2003，21（3）：43--44
[2]刘丽，孙洁中.一种测量配电网电容电流的新方法[J].电网技术，2001，1（5）：63--65
[3]方创博.中山电网10kv系统中性点接地方式分析[J].沿海企业与科技，2009，1（8）：108--110
[4]方忠民，马红红等.配电网电容电流实时测量方法研究[J].电气世界，2007，1（7）：44--46
[5]高春茹.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M].北京：中国电力出版社，2006：123--124
[6]戈东方.电力工程电气设计手册[M].北京：中国电力出版社，1989：220--221
【关键词】铁路；电力系统；电容电流；计算途径
1引言：
随着我国铁路行业的快速发展，特别是客运专线和高速铁路建设规模的逐渐扩大，铁路10kv电力系统中电缆数量和比例也实现了逐步的增长，主要涉及10kv配电所站馈电缆出线和10kv电力贯通线路两部分，与此同时，接地形式和母线形式的配电站设备也发生了相应的改变，这些现象的发生都会对铁路10kv电力系统电容电流的计算方法产生一定的影响[1]。
母线、线路和其他相应的一次设备的对地电容电流是铁路10kv电力系统电容电流的主要组成部分。在铁路10kv电力系统的某一部分发生某类接地问题后，其接地电容电流会逐渐提高。若无法自熄接地电弧，则容易造成间隙性弧光放电过电压现象，如果这一现象影响面过大或是持续时间过长，还会导致线路绝缘水平较低的部位出现两相短路问题。有些情况下，电磁式电压互感器的铁心饱和现象的发生也会导致其出现铁磁谐振过电压，进而导致熔断器烧断或是电压互感器损坏[2]。
现阶段，铁路10kv电力系统电容电流计算通常以设计手册中的公式为基础，且仅仅考虑电力贯通线路中存在的电容电流，若以此为基础进行补偿装置设置，则通常无法达到补偿的目的，且在实际运行过程中进行测试时，都会发生一定程度的电容电流不足现象[3]。理论计算法和实际测法师现阶段最为常用的电容电流计算方法，实际测法一般只能应用在已经投入使用的铁路10kv电力系统电容电流计算中，然而，在铁路10kv电力系统设计过程中，还应使用理论方法对其进行计算[4]。
2 铁路10kv电力系统电容电流传统计算方法
2.1 传统电容电流计算的经验公式
现阶段，在铁路10kv电力系统对地电容的计算过程中，通常以《10kv配电工程设计手册》为依据[5]，选择下述计算公式。
第一，电缆线路的电容电流计算途径：
其中，L为线路的长度，单位为km；U为线路的定额电压，单位为kv。
第二，架空线路的电容电流计算途径：
以经验公式为基础进行的电容电流计算：
其中，3.3为有架空地线线路适用的系数；2.7为无架空地线线路适用的系数；L为架空线路的长度，单位为km。
若为双回同杆线路，其电容电流通常为单回路的1.3至1.6倍。
以单相对地电容为基础进行的电容电流计算：
其中，w为角频率，单位为rad/s；C为单位为F的单相对地电容，架空线单位电容通常在5至6pF/m之间；Up为电网线电压，单位为kV。
前文所述有所公式均最早出现于20世纪70年代中期，该公式主要应用在当时的设备和线路情况之下。到了20世纪80年代以后，受到电缆尺寸和结构变化等因素的影响，设计手册对于铁路10kv电力系统电容电流计算公式的规定也发生了相应的改变和修整，并在公式中逐步引入了电缆截面这一因变量（K）：
其中，S是单位为mm2的电缆芯线截面；L是单位为km的电缆长度；U是单位为kv的电缆额定电压。
2.2 传统电容电流计算公式存在的缺陷
第一，因为铁路10 kV电力系统规具有负荷多样化、结构复杂化、模扩大化等基本特征，所以，电容电流的产生会受到多种复杂因素的影响，而传统较为单一的计算方法仅仅考虑最简单的情况，因而实际上并不能完全满足现在对于铁路10 kV电力系统电容电流计算的需要，应实施进一步的修正[6]。
第二，随着近年来交联聚乙烯电缆（XPLE）在我国铁路电力系统电缆建设中的逐渐应用，常规的PVC电缆所设定的电气参数已经发生了较为明显的改变，因而这一单一的计算公式已经不能满足现阶段设计计算的需要。
3 铁路10kv电力系统电容电流计算公式的修正
在设计铁路10kv电力系统时，应参考已知条件，对符合实际供电需要的电容电流水平进行准确计算，从而为中性点补偿装置的安装提供方便，以提高其安全运行程度，且能够有效避免容量浪费问题的发生。此时，应假设电力电缆贯通线路长度Lml、电力绝缘架空贯通线路长度Lsj、电力架空管通线路长度Lmj、各个T接电缆线路长度Lbl以及各个T接架空线路长度Lbb等主要参数均可以获得。
参考相关的影响因素，依据上述的电容电流计算途径修正方法，对传统公式进行如下修正：
第一，修正电缆的电容电流计算公式。传统的电缆电容电流计算公式为：
电力行业相关单位以铁路10kv电力系统电缆数据变化情况，修正K值为：（1.44s+190）/（0.23s+2200）。
第二，铁路10kv电力系统裕度系数a的修正。这一系数主要涉及对于电缆长度以及相关T接线路等数据参数的统计分，以及长远规划等，均需要进行系数修正，按照实际情况，a通常取值在1.1至1.5之间。同时，还应充分考虑高次谐波对其产生的影响，5次谐波是其中影响最大的，电容电流Ic约为总电流量的3%至5%。一般可依据实际情况对数据取值进行适当修正，为了计算方便，通常在配电网裕度系数中计算高次谐波的影响。
第三，配电装置的影响率e。在铁路10kv电力系统电容电流计算过程中，不仅仅要考虑电力电缆线路和架空线路的电容电流量，还应考虑其所受到的配变电所内部配电设备的影响。电力系统的中压系统研究结果证实：当10kv为额定电压时，变电所配电设备的电容电流量能够提高12%至18%，通常以15%为标准实施计算。这部分电容电流通常由开关柜、电压互感器、电流互感器和变压器等对地电容构成，且其中的电容电流量已经明显高于原来，应将这一系数提高为15%至20%。
参考文献：
[1]白俊.大—淮电气化铁路10kv配电系统电容电流分析[J].内蒙古电力技术，2003，21（3）：43--44
[2]刘丽，孙洁中.一种测量配电网电容电流的新方法[J].电网技术，2001，1（5）：63--65
[3]方创博.中山电网10kv系统中性点接地方式分析[J].沿海企业与科技，2009，1（8）：108--110
[4]方忠民，马红红等.配电网电容电流实时测量方法研究[J].电气世界，2007，1（7）：44--46
[5]高春茹.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M].北京：中国电力出版社，2006：123--124
[6]戈东方.电力工程电气设计手册[M].北京：中国电力出版社，1989：220--221