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高压输电线的电容效应

发表日期:2014-03-24 01:30:49   所属分类:电阻柜技术百科   浏览 1260 次

让我們来考虑一个接入电源幷准备供电的高压网絡。即使沒有用戶从这个网络里用电,但导线和它周围的介质却决不是不起作用的。导线由正极性和負极性电荷交变地充电,在导线之間,和导线对地一样,也建立了电压。虽然在后面我們将会看到,在多于两根导线时的实际关系要复杂得多,但硏究我們的问题,可以由下式中的电荷与电位之間的线性关系出发:

Q=CV。

系数C表示导体排列的貯存电荷的能力,叫做电容,单位以法或厘米表示。这些单位在技术应用中的关系如下:

1法=10的6次方微法=9X10"厘米。

不同物体的比較,有助于获得一个关于电容数値大小的槪念。大地可看作是一个球形电容器,其径向的电力线終止于无穷远处的一个异极性电荷;球的半径为6300公里= 6.3 x 10的8次方厘米,其电容値为700微法。在一个直流电压100伏电解液式电容器里,同样的电容可以放进約为160立方厘米的体积內,电容器的两极之間仪隔以一层很簿的介质。富兰克林的电容器,是一个用3毫米厚的玻璃制成的萊頓瓶,电容値为0.014微法。自然界所用的尺寸就比較大。面积为10平方公里、高度900米的雷云,与大地形成一个电容値为0.1微法 的电容器;若以距地面高度10米,长度160公里的三相蝓电线路和它相比,那末线路的对地电容約为2.4微法。等式Q=CV說明,要在三条导线与大地之間建立11千伏的电压(瞬时値),所需电荷为:

11000 X 2.4 x 10的-6次方 = 0.0266 库伦。

要在1/100秒內,把这个电荷变为数値相等极性相反的电荷,所需的充电电流平均値为:

2x0.266/0.01=5.3安。

系統愈大,电压愈高时,电容电流对电力线路的影响愈大。近代的超高压输电系統,长度达数百里,仅仅为提供导线相互間以及导线对地間的电場所需的无功功率的电流就要达数百安。

高压网絡的这些特性,在电缆系統中就更加显著了。一条33千伏屛蔽型电缆(每条线 芯都在单独的金属屛蔽层里),每相每公里相当于一个电容为0.25微法的电容器。电容的增大,是由于充电表面的相互接近和絕緣物的介质系数比較大。

在这种情况下,几百甚至几千千伏安的无功分量,将和有功功率一样,由系統来输送。在萊茵州的220千伏大系統中,接地故障要引起200,000千伏安的无功电容电力流动。这种电力的交換,就是再小一些也必須加以控制,以兔在系統失去正常平衡状态时造成严 重的后果。

高压系統电容不平衡的主要原因就是接地故障。为了寻找补救方法,必須从研究电容效应的性质着手。

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