配电网电容电流测量仪

武汉华能阳光电气有限公司1配电网电容电流测量仪一、概述据统计，配电网的故障很大程度是由于线路单相接地时电容过大而无法自行息弧引起的。因此，我国的电力规程规定当10kV和35kV系统电容电流分别大于30A和10A时，应装设消弧线圈以补偿电容电流，这就要求对配网的电容电流进行测量以做决定。目前，我国配电系统的电源中性点一般是不直接接地的，所以当线路单相接地时流过故障点的电流实际是线路对地电容产生的电容电流。另外，配电网的对地电容和PT的参数配合会产生PT铁磁谐振过电压，为了验证该配电系统是否会发生PT谐振及发生什么性质的谐振，也必须准确测量配电网的对地电容值。传统的测量配网电容电流的方法有单相金属接地的直接法、外加电容间接测量法等，这些方法都要接触到一次设备，因而存在试验危险、操作繁杂，工作效率低等缺点。HTCI-H配电网电容电流测量仪，直接从PT的二次侧测量配电网的电容电流，与传统的测试方法相比，该仪器无需和一次侧打交道，因而不存在试验的危险性，无需做繁杂的安全措施和等待冗长的调度命令，只需将测量线接于PT的开口三角端就可以测量出电容电流的数据。武汉华能阳光电气有限公司2由于从PT开口三角处注入的是微弱的异频测试信号，所以既不会对继电保护和PT本身产生任何影响，又避开了50Hz的工频干扰信号，同时测试仪的输出端可以耐受100V的交流电压，若测量时系统有单相接地故障发生，亦不会损坏PT和测试仪，因而无需做特别的安全措施，使这项工作变得安全、简单、快捷，且测试结果准确、稳定、可靠。该测试仪采用大屏幕液晶显示，中文菜单，操作非常简便，且体积小、重量轻，便于携带进行户外作业，接线简单，测试速度快，数据准确性高，大大减轻了试验人员的劳动强度，提高了工作效率。二、技术指标1、测量范围：对地总电容≤120μF（三相对地）电容电流≤500A（35kv系统）电容电流≤200A（10kv系统）2、测量精度：±5%（电容容量≤90μF）；±10%（90μF＜电容容量≤120μF）3、工作温度：-10～50℃4、相对湿度：≤90%5、工作电源：AC220V±10%50Hz±1%6、外形尺寸：350×200×150mm7、仪器重量：10kg武汉华能阳光电气有限公司3三、面板介绍图11、液晶屏幕2、打印机：打印测量数据和波形3、接地端4、电流输出端子：输出测量信号，接到PT开口三角端5、电源（AC220V）插座6、电源开关按【复位】键按此键后，再按【确认】跳回主菜单。7、按键功能区【→】和【←】键可用于平移上下移动光标,可用于改武汉华能阳光电气有限公司4变数值大小。【退出】键表示否定光标的提示,【确认】键表示肯定光标的提示。【打印】键按此键后可得屏幕所显示的测量数据打印出来。四、测量原理HTCI-H配电网电容电流测试仪是从PT开口三角侧来测量配网的电容电流的。其测量测量原理如图2所示。图2测量原理图在图2中，从PT开口三角注入一个异频的电流（非50Hz的交流电流，目的为了消除工频电压的干扰），这样在PT高压侧就感应出一个按变比减小的电流，此电流为零序电流，即其在三相的大小和方向相同，因此它在电源和负荷侧均不能流通，只能通过PT和对地电容形成回路，所以图2又可简化为图3。武汉华能阳光电气有限公司53CoI图3简化物理模型根据图3的物理模型就可建立相应的数学模型，通过检测测量信号就可以测量出三相对地电容值3C0，再根据公式I=3ωC0Uφ（Uφ为被测系统的相电压）计算出配网系统的电容电流。五、配电网中PT接线方式及PT的变比配电网中的PT接线方式和PT的变比会对测试仪的测量结果产生很大的影响，如果PT的接线方式和变比选择不正确，测量结果将不是系统的真实电容电流值，而是真实值乘以两变比之商的平方倍。因此为了测得正确的数据，在测试前必须对配电网中PT的接线方式及PT变比有一个清晰的了解。目前，我国配电网的PT接线方式有以下几种：1、3PT接线方式这种接线方式分“N接地”、“B相接地”两种，分别如图4和图5所示。对于这两种方式，均从N-L两端注入测试信号。根据所用PT的不同，组成开口三角的二次绕组第（1）种是100/3（V）时变比设置为第（2）种是100（V）时变比设置为武汉华能阳光电气有限公司6第（3）种是（V）时变比设置为其中UL的配电网系统的线电压，如6kV、10kV或35kV。ABCAXAXAXPT1PT3PT2ABCxxaLNaoxoaoxoaoxoxaa图4N接地方式ABCAXAXAXPT1PT3PT2ABCxxaLNaoxoaoxoaoxoxaa图5B相接地方式图4、图5所示的系统运行方式是从开口三角测量系统容流时所必须的运行方式，而对于一般的配网系统，并不都是处于这样的运行方式下，例如在系统中还接在消弧线圈、PT高压侧中性武汉华能阳光电气有限公司7点接有高阻消谐器、PT开口三角接有二次消谐装置等。这时，为了使用HTCI-H型配网电容电流测试仪进行容性电流的测量，必须将运行方式转换为图4或图5所示的运行方式。常见的采用3PT接线方式的配网其运行方式如图6所示：图6常见的采用3PT接线方式的配网运行方式这时，使用“HTCI-H型配网电容电流测试仪”测量配网电容电流前必须完成以下操作：⑴检查测量用的PT高压侧中性点是否安装高阻消谐器，如有，将其短接。从测量原理可知，选用哪组PT进行测量，我们就只考虑这组PT的接线情况。而无需关心系统内的其他PT的情况。⑵如果系统中有些PT安装高阻消谐器，有些没安装，则武汉华能阳光电气有限公司8完全可以从没有安装高阻消谐器的PT进行测量，这样可以省去短接消谐器的工作。⑶检查消弧线圈是否全部退出运行。在有电气联系的被测电压等级系统中所有消弧线圈均要退出运行，并非只退出该变电站的消弧线圈。同时只考虑被测电压等级的情况，无需考虑其他电压等级的情况。例如，被测变电站A为10kV系统，并通过联络线与变电站B的10kV系统相连，变电站A有2台消弧线圈，变电站B有1台消弧线圈，则测量时有电气联系的这3台消弧线圈均要退出运行；而35kV系统有无消弧线圈则无需考虑。⑷退出PT开口三角的消谐装置。如果经过实测证明，开口三角所接的某些厂家某些型号的二次消谐装置对测量结果没有影响，则消谐装置可以不退出运行。一般对于微电脑控制的消谐器，其只有在系统有谐振发生时才动作，该类消谐器一般对测量无影响。⑸如果PT二次侧并列运行（很少见），则将其改为单独运行。⑹确保将“HTCI-H型配网电容电流测试仪”的电流输出端正确接到图4的开口三角N-L上。一般在二次的端子编号为N600和L630。为了确保连接正确，可以按下列方法进行检查：①用万用表分别测量PT二次侧三相电压和开口三角电压；②将三相电压中的最大值减去最小值得到的差和开口三角电武汉华能阳光电气有限公司9压比较，如果两者差不多，就说明找到的开口三角端是正确的；如果两者差别很大，则说明没有正确找到开口三角端。⑺例如，测量得到三相电压分别为61V、60V、59.5V，则正确的开口三角电压应为1.5V左右，如果测量得到的开口三角电压仅为0.2V，说明找到的开口三角端不正确或PT开口三角连线已经断开（在现场实测中发现有多个变电站的PT开口三角连线断开情况）。⑻设置正确的PT变比，PT一般是采用100/3V的二次绕组连接成开口三角，但也有特殊的情况，有些变电站的PT采用100V二次绕组组成开口三角。为了确保选择变比的正确，可以通过测量组成开口三角的各绕组的电压来确定。完成以上操作后，就可以运用HTCI-H型配网电容电流测试仪进行准确测量电容电流了。2、4PT接线方式在测量中，如系统有3PT的接线PT，尽量从3PT中测量，尽量避免采用4PT接线方式。大部分变电站中的4PT的接线方式有两种接法，分别如图7和图8所示。对于图7中这种4PT的接线方式，组成星形的三个PT的开口三角侧被短接，系统零序电压由第四个PT的测量线圈来测量，各相电压分别从A－N、B－N、C－N端测量。这种接线方式下，系统单相接地时N－L端的电压为57.7V。武汉华能阳光电气有限公司10NAB`CA1X1A2X2A3X3x1a1x2a2a3PT1PT3PT2Lx3PT4ABCOAOXoxoa1ao1xo2ao2xo3ao3xo图74PT接线方式一NAB`CA1X1A2X2A3X3x1a1x2a2a3PT1PT3PT2Lx3PT4ABCOAOXoxoa1ao3ao3xo1xo2ao2xooxooao图84PT接线方式二图8中的接线和图7中的接线唯一区别是在N－L端串接入第四个PT的33V二次线圈，这样当系统单相接地时，N－L两端电压为91V（即57.7V＋33.3V）。在图7和图8中，测量信号都是从N-L端注入。在图7中，零序PT（即第4个PT）的二次零序绕组是ox-oa绕组，其电压通常100/3为V，则测量时PT变比武汉华能阳光电气有限公司11为。在图8中，零序PT（即第4个PT）的二次零序绕组是由主绕组ox-oa绕组和副绕组oxo-oao串联组成，主绕组ox-oa的电压为100/3（V），副绕组oxo-oao的电压为100/3V，则测量时PT变比为其中，LU为的配电网系统的线电压，如6kV、10kV或35kV。第三种4PT接线方式如图9所示。这种接线方式比较少见，但在系统中还是存在。在图9中这种接线方式三相PT的三个二次辅助绕组即：1ao-1xo、2ao-2xo、3ao-3xo组成开口三角L601-L602，oa-ox和oao-oxo为零序PT的两个二次绕组，它们与开口三角L601-L602组成一个大的开口三角N600-L601。对于这种接线方式，将L601和L602短接，并从N600和L601端注入测量电流。武汉华能阳光电气有限公司12EaEbEcAX消弧线圈COCOCOABCAXAXOA2YHOXx1x2x3YHaYHbYHc2YHa1a2a3oaabcN600零序PT高压绕组PT二次与其它PT的二次并联运行二次消谐装置ox1xo2xo3xooao2YHYHa/YHb/YHc/L601L6021ao2ao3aooxo图94PT接线方式三对于4PT的接线方式，当被测的三相对地电容小于10微法时（10KV电容电流约为20A），测量结果是准确的。但当被测电容太大时，测量结果就会随电容的增大而偏差较多。如果比较准确测量，可将4PT接线的运行方式转变为3PT的运行方式，然后按前面所述的3PT方式进行测量。将4PT接线的运行方式转变为3PT的运行方式的方法如下：(1)对于4PT的接线方式一和方式二，将第四个PT高压侧短接，并将被短接的开口三角侧打开，从打开两侧注入电流测量即可。这时4PT接线的运行方式就完全变成了3PT的运行方式。(2)对于4PT的接线方式三，将零序PT即图9中所示的PT4武汉华能阳光电气有限公司13的高压绕组短接，将仪器的电流输出端接到图9中所示的开口三角L601-L602，就可以开始测量了。其接线图如图10所示。EaEbEcAXCOCOABCAXAXOA2YHOXx1x2x3YHaYHbYHc2YHa1a2a3oaabcox1xo2xo3xooao2YHYHa/YHb/YHc/1ao2aooxo3ao接到测量仪器的电流输出端PT二次单独运行消弧线圈退出运行短接零序PT高压绕组L601L2二次消谐装置退出运行CON600L601图104PT接线方式转变为3PT接线方式测量示意图六、从变压器中性点测量配网电容电流的方法1、测量接线采用HTCI-H型配网电容电流测试仪从变压器中性点或接地变中性点测量配网电容电流的接线如图11所示：武汉华能阳光电气有限公司14图11图11中，Tr为变压器35KV侧绕组，或是10KV系统的接地变，O为变压器中性点，Ca、Cb、Cc分别为三相对地电容，PT是外加的一个电压互感器，AX，ax分别为PT的一、二次绕组，PT的变比为（即从57V的端子进行测量）。测量的操作步骤如下：⑴将仪器接地端子及PT一、二次绕组的X端和x端接地。⑵将HTCI-H配网电容电流测试仪的电流输出端接到PT的二次侧（即57V的端子