配电网电容电流测量方法

配电网电容电流测量方法

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4~5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。

测量结果的计算：

上三式中I cp——接地电流的有功分量（安）；

I cp——接地电流的无功分量（安）；

I c——系统总接地电流（安）；

P——接地回路的有功损耗（瓦）；

U□——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

式中I ce——电压和频率为额定值时的系统接地电容电流（安）；

f e——额定频率（赫兹）；

U e——额定电压（伏）；

U av——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4~5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尼率。

测量结果的计算：

式中I’CP——残余电流的有功分量（安）；

I’cq——残余电流的无功分量（安）；

I LP——补偿电流的有功分量（安）；

I Lq——补偿电流的无功分量（安）；

I CP——电容电流的有功分量（安）；

I cq——电容电流的无功分量（安）；

I c——电容电流的有效值（安）；

P1、P3——功率表W1、W3测的残余电流和补偿电流回路的有功功率（瓦）；

Q2、Q4——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；

K1、K2——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4~5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。

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。

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C=(C A+C B+C C)的1/2倍、1倍、2倍。在每个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

由于三相对地电容C A、C B、C C和外加电容C o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

当C0=0时，中性点电压即是不对称电压

将式（13-14）除以式（13-15）得

因为

所以

系统电容电流为

式（13-16）及式（13-17）中的C为系统对地电容，由式（13-17）可见，根据外加电容C0和测出的中性点不对称电压U0及位移电压U01，便可计算出系统的电容电流I C。

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13-15 中性点外加电容法是现场常用的测量原理

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C0的开关；C’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C0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U0；

（3）合上K3，即投入外加电容C0，读取此时中性点位移电压U001，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U012、U013……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I C。

测量时，操作人员应带绝缘手套并站在绝缘垫上。