配电网电容电流测量

1、配电网电容电流测量系统电容电流是指系统在没有补偿的情况下，发生单相接地时通过故障点的无功电流。测量方法很多，这里介绍几种常用的方法。一、单相金属接地法单相金属接地又分为投入消弧线圈补偿接地和不投入消弧线圈两种。1、不投入消弧线圈 不投入消弧线圈（即中性点不接地）的单相金属接地测量，其接线如图13-10所示，图中，QF为接地断路器；TV为测量用电压互感器；TA1、TA2为保护和测量用电流互感器；W为低功率因数功率表，用以测量接地回路的有功损耗；TA1的1、2端子接QF的过流保护。电流、电压向量图如图13-11所示。 图13-10不投入消弧线圈的单相金属接地测量原理图图13-11不投入消弧线圈的单

2、相接地的电流、电压向量图试验是在系统单相接地下进行的，当系统一相接地时，其余两相对地电压升为线电压。因此，在测量前应消除绝缘缺陷，以免在电压升高时非接地相对地击穿，形成两相接地短路事故。为使接地断路器能可靠切除接地电容电流，须将三相触头串联使用，且应有保护。若测量过程中发生两相接地短路，要求QF能迅速切断故障，其保护瞬时动作电流应整定为IC的45倍。合上接地断路器QF，迅速读取图中所示各表计的指示数值后，接地开关应立即跳闸。 所用表计均不得低于0.5级。测量功率，应用低功率因数功率表。由于三相对地电容不等，一相单相接地难以测得正确的阻尼率，需三相轮流接地测量，取三次测量结果的算术平均值。测量结

3、果的计算： （13-10） （13-11） （13-12）上三式中 接地电流的有功分量（安）； 接地电流的无功分量（安）；系统总接地电流（安）；P接地回路的有功损耗（瓦）；中性点不对称电压（伏）；d%系统的阻尼率。若测量时的电压和频率不是额定值，则需将测得的电流折算到额定电压和额定频率下的数值，即 （13-13）式中 电压和频率为额定值时的系统接地电容电流（安）； 额定频率（赫兹）； 额定电压（伏）； 三相电压（线电压）的平均值（伏）。由于这种方法，在测量过程中，非接地两相的电压要升高，一旦发生绝缘击穿，接地断路器虽能切断短路，但由于没有补偿，另一接地点的电弧如不能熄灭，可能扩大事故。同时由于

4、单相接地产生负序分量，接地电流中将有较大的谐波分量，影响测量结果的准确度，所以一般不采用这种方法。2、投入消弧线圈中性点投入消弧线圈时，利用单相金属接地，测量系统的电容电流的原理接线如图13-12所示。图中1、2端子接过流保护，其值整定为接地电流的45倍，瞬时跳闸。接地时的电流电压向量图如图13-13所示。图13-12投入消弧线圈的单项金属接地测量原理图W1、W3低功率因数功率表；W2、W4普通功率表图13-13投入消弧线圈的单相接地的电流、电压向量图按图13-12的试验接线，测量出补偿电流和残余电流回路的有功功率及无功功率，从而计算出补偿电流、残余电流的有功分量及无功分量、系统的电容电流和阻

5、尼率。测量结果的计算：式中残余电流的有功分量（安）；残余电流的无功分量（安）；补偿电流的有功分量（安）；补偿电流的无功分量（安）；电容电流的有功分量（安）；电容电流的无功分量（安）；电容电流的有效值（安）；、功率表W1、W3测的残余电流和补偿电流回路的有功功率（瓦）；、功率表W2、W4测的残余电流和补偿电流回路的无功功率（乏）；d%被测系统的阻尼率；、电流互感器LH1、LH2的变流比。这种测量方法，比不投入消弧线圈的金属接地安全准确，也更符合实际运行状态。其注意事项：（1）试验前应消除系统的绝缘缺陷；（2）试验中所用仪表应不低于0.5级，电压、电流互感器不低于1级；（3）接地断路器三相触头串联

6、使用，并有两相接地保护，其动作电流整定为单相接地电容电流的45倍，瞬时跳闸；（4）测试时，系统只保留测量用的一台消弧线圈，其余的应退出运行；（5）根据估计或用其他方法测量的系统电容电流，确定测试用消弧线圈的分头，使其尽量靠近（不能达到）全补偿状态；（6）如果测量时系统的电压和频率不是额定值，则计算出的电容电流，应按前面相同的方法折算为额定电压及额定频率时的电流。二、中性点外加电容法中性点外加电容法测量系统的电容电流，是在系统无补偿的情况下，在变压器的中性点对地接入适当的电容量，测量中性点的对地电压，然后用计算的方法间接得到系统的电容电流。外加电容一般取系统估算的对地电容的倍、1倍、2倍。在每个

7、电容下测量一次中性点的对地电压（位移电压），根据系统的不对称电压和测得的各个位移电压，计算系统的电容电流，然后取这些电流的平均值作为该系统的电容电流。中性点外加电容等值电路如图13-14所示。图13-14中性点外加电容等值电路图13-15中性点外加电容法测系统电容电流的接线图由于三相对地电容CA、CB、CC和外加电容Co的损耗电阻很小，可以忽略不计。对中性点用基尔霍夫第一定律，可得中性点位移电压，即于是 （13-14）当=0时，中性点电压即是不对称电压 （13-15）将式（13-14）除以式（13-15）得因为 所以 ； （13-16）系统电容电流为 （13-17）式（13-16）及式（13-

8、17）中的C为系统对地电容，由式（13-17）可见，根据外加电容和测出的中性点不对称电压及位移电压，便可计算出系统的电容电流。从式（13-17）还可知，C与系统频率无关，即使中性点有高次谐波电压，也不影响测量结果。因此，中性点外加电容法是现场常用的测量方法，其原理接线如图13-15所示。图中K1为中性点开关；K2为静电电压表V的开关；K3为外加电容的开关；为保护电容，电容量为几千微微法，电压不低于被试系统的相电压；g为放电管；外加电容的额定电压不低于2千伏。测量步骤：（1）按实际的试验接线图接入测量设备及静电电压表；（2）合上K1、K2，读取中性点不对称电压；（3）合上K3，即投入外加电容，读

9、取此时中性点位移电压，读完立即断开K3；（4）另接一预选的外加电容，再合上K3，读取此时中性点的位移电压、等。照此方法，直至测完预选的外加电容下的每个位移电压后，立即断开K3、K2、K1。根据测得的中性点位移电压，和在不同外加电容下测量的位移电压，按式（13-16）计算系统的三相对地电容C。取各次计算电容的平均值作为该系统的对地电容，然后以电容平均值按式（13-17）计算系统的电容电流。测量时，操作人员应带绝缘手套并站在绝缘垫上。三、中性点开路短路法利用中性点开路、短路法测系统电容电流，其基本原理与外加电容法类似。中性点开路，即相当于外加了电容量为零的电容，其位移电压就是不对称电压。当中性点短

10、路时，相当于中性点外加了一个数值等于无穷大的电容，其位移电压为零。由式（13-16）；可知，当中性点开路时，即外加电容等于零时，；当中性点短路时，即外加无穷大电路时，。又由，两边同乘以得 （13-18）则是系统对地电容电流IC；为中性点外加电容时，流过该电容的电流I0C。因为当时，趋向于中性点短路后的电流值I0d，即I0CI0d。所以式（13-18）变换为 （13-19）即 （13-20）由式（13-20）可以看出，采用此法测量电容电流时，只要测出中性点开路时的不对称电压U0、中性点短路时的通过电流I0d和系统正常运行时的相电压即可。测短路电流I0d时，可事先把电流表串在短路接地回路中，用刀闸

11、并在电流表两端，平时短接，在测量时打开。注意：测量时间应尽可能短，以读准I0d为好，测后立即把电流表短接。四、中性点外加电压法用中性点外加电压法测量系统电容电流，就是将工频电压引入系统中性点作为测量电源。外加电源的引入，其结果应使系统一相电压降低，另两相电压略有升高，若与此相反，则应改变外加电源的极性。 外加电压约为系统正常运行相电压的，这样两相对地电压的升高不会危及系统绝缘。外加电压法，分投入消弧线圈和不投入消弧线圈两种接线，投入消弧线圈的方法，又分为并联（即系统对地电容与消弧线圈并联）加压和串联（即系统对地电容与消弧线圈串联）加压两种。系统除测试以外的，其余的消弧线圈应退出运行。1、投入消

12、弧线圈的外加电压法投入消弧线圈的外加电压法，其接线如图13-16所示，等值电路如图13-17所示。图13-16（a）中V为测量外加电压的电压表；A1、W1为测量系统的电容电流及有功损耗的电流表及功率表；A2、W2为测量消弧线圈补偿电流及有功损耗的电流表及功率表；A3、W3为测量残余电流和有功损耗的电流表及功率表；W1W3均为低功率因数功率表。（a）（b）图13-16投入消弧线圈的中性点外加电压法的原理接线图（a）并联加压；（b）串联加压（a）（b）图13-17投入消弧线圈外加电压法的等值电路（a）并联加压；（b）串联加压（1）并联加压实验结果的计算由图13-16（a）的测量结果，分别按下列各式

13、计算系统对地电容电流、消弧线圈补偿电流和残余电流的有功分量及无功分量。系统对地电容电流的有功分量为 （13-21）系统对地电容电流的无功分量为 （13-22）消弧线圈补偿电流的有功分量为 （13-23）消弧线圈补偿电流的无功分量为 （13-24）残余电流的有功分量为 （13-25）残余电流的无功分量为 （13-26）补偿系统的阻尼率为 （13-27）式中：K1、K2、K3电流互感器TA1、TA2、TA3的变流比；IC、IL、系统对地电容电流、消弧线圈补偿电流及残余电流的有效值（安）；P1、P2、P3为IC、IL、回路中的有功损耗功率（瓦）；外加电压（伏）；（2）串联加压试验结果的计算图13-1

14、6（b）中为外加电压，U0为加上后的系统中性点电压，W为低功率因数功率表。 （13-28）式中：P功率表W测得的有功损耗功率（瓦）；K电流互感器TA的变流比；U0中性点电压（伏）；IC电流表A测得的电容电流（安）；ICP、ICq电容电流IC的有功及无功分量（安）。2、不投入消弧线圈的外加电压法不投入消弧线圈的外加电压法试验接线及等值电路如图13-18所示，图中TV为测量中性点电压的电压互感器；A为测量电容电流的电流表；W为测量电流回路有功损耗的低功率因数功率表；QF为外加电源断路器；C为系统三相对地电容。（a）（b）图13-18不投入消弧线圈的试验接线及等值电路（a）试验接线；（b）等值电路根

15、据测量结果进行如下计算： （13-29）式中：P功率表W的读数（瓦）；K电流互感器TA的变流比；外加电压（伏）；IC电流表A的读数（安）；ICP、ICq电容电流IC的有功及无功分量（安）。3、关于试验电源的选择（1）根据估算或用其他方法实测的系统对地电容电流和所采用的试验接线，计算所需试验电源的容量。按外加电压的要求来选择试验电源的电压。图13-16（a）所需的电源容量较小，因试验电源所供给的电流仅为消弧线圈补偿后的残流，电源变压器的额定电流应大于。图13-16（b）接线的电源变压器的额定电流应大于，其中XL、XC分别为消弧线圈的感抗和估算的系统对地电容的容抗。图13-17的试验接线，电源变压

16、器的额定电流应大于。不论采用以上哪种接线，电源变压器的额定电压均应高于外加电压。（2）因试验电源供给的是零序电流，应选择三角形接线或中性点不接地的变压器作电源变压器。4、注意事项（1）图13-16（a）中的电流互感器TA1及图13-16（b）、图13-18（a）中的电压互感器TV应具有与测量系统电压等级相同的绝缘水平。（2）测量表计不应低于0.5级，电压互感器及电流互感器不应低于1级。（3）外加电源断路器QF应装瞬时动作的过电流保护（或过电压保护），以便在试验过程中发生单相接地时，能迅速切除故障。过流保护按被测系统电容电流的4倍整定；过电压保护一般按0.8倍相电压整定。（4）若外加电压使系统一

17、相电压升高，另两相电压降低，则应调换试验电源的极性。五、中性点位移电压法用中性点位移电压法测量系统的电容电流，其试验方法及试验接线与调谐试验完全相同。利用改变被测消弧线圈（系统中其余消弧线圈退出运行）的分头来改变系统中性点的位移电压，并测量该消弧线圈在各分头下的中性点位移电压，然后用计算的方法得到系统的电容电流。中性点位移电压的计算公式为 （13-30）式中：U0中性点不对称电压；补偿系统的脱谐度；d补偿系统的阻尼率。消弧线圈在分头1和2时的中性点位移电压 （13-31） （13-32）将式（13-31）除以式（13-32）得 （13-33）由于系统的阻尼率较小，而脱谐度比阻尼率d大得多，故有

18、因为 所以 （13-34）式中：U011、U012消弧线圈在分头1和2时的中性点位移电压（伏）；IL1、IL2消弧线圈在分头1和2时，额定频率和额定电压下消弧线圈的实际电流（安）；IC根据消弧线圈在两相邻分头的测量结果，按式（13-34）计算的系统电容电流（安）。依次测量消弧线圈在不同分头时的U011、U012、U013U01n，以相邻两分头的U01和IL，用式（13-34）计算出IC1、IC2ICn，取各次计算电流的算术平均值，即为所测系统的电容电流IC。 （13-35）式中：n测量次数。为了减少测量误差，应在过、欠补偿两种方式下测量，在两种状态下分别计算（即U011及U012在调谐曲线的同一侧）系统电容电流。测量时脱谐度应选择适当，脱谐度太高不便测量电压，太低又使中性点位移电压升高较多，危及系统绝缘。一般系统阻尼率d约为5%，当大于20%时，可以认为，如取位移电压不大于5倍的不对称电压进行计算，则不至使计算结果带来不能够允许的误差。消弧线圈必须从系统切除后才能调换分头，当位移电压大于50%相电压时，不能切除消弧线圈，只有改变系统参数，使中性点位移电压低于50%相电压后再切除消弧线圈。六、不平衡电容法1、偏置电容法在610kV系统中，由于没有中性点引出，不能用外加电