論配電網電容電流測試的重要性

范學軍

（赤峰電業局，內蒙古 赤峰 024000）

論配電網電容電流測試的重要性

范學軍

（赤峰電業局，內蒙古 赤峰 024000）

配電網的故障很大程度是由于線路單相接地時電容電流過大而無法自行息弧引起的.準確地測量配電網對地的電容值，對配電網的對地電容和電壓互感器的參數配合是否會產生諧振，什么性質的諧振以及確定安裝消弧線圈補償電容電流值有著非常重要的意義.

配電網；電容電流；測量方法

1 前言

電力線路與大地之間總是存在電容，當配電線路單相接地時，流過故障點的電流不是短路電流，而是線路對地的電容電流.

目前我國10kV配電網大多采用中性點不接地方式.實踐證明，在電網規模及單相接地電容電流均較小的情況下，這種不接地方式的優點是明顯的.當發生單相接地故障后，允許繼續運行2h，不致于引起用戶斷電，提高了供電可靠性.但是隨著配電網的擴大，電纜和架空線路的增多，這種方式也顯示出弊端.

（1）當配電網發生單相接地故障后，接地電弧不能自行熄滅，將會發展成相間短路，造成用戶停電和設備損壞事故.

（2）當發生斷續性弧光接地時，會引起較高的弧光過電壓，一般為3.5倍相電壓甚至更高，這么高的電壓勢必會導致電網絕緣薄弱點絕緣擊穿，造成停電事故或設備損壞事故.

（3）當有人誤觸帶電部分時，由于受到大電流的灼傷，加重了觸電人員的傷害程度，甚至死亡.

（4）配電網長時間的諧振過電壓現象比較普遍，這種鐵磁諧振過電壓幅值并不高，但持續時間長，以低頻擺動引起絕緣閃絡或避雷器爆炸，或在互感器中出現過電流為常見.輕者熔斷電壓互感器保險，造成保護、計量等裝置施壓.重者將直接燒毀電壓互感器.當發生不穩定的間歇性電弧，多次熄滅和重燃產生的過電壓與鐵磁諧振過電壓同時存在時，將會導致電壓互感器燒毀，甚至全部配電設備燒毀.

（5）在配網架空線與其附近樹的距離不夠時，刮風、下雨常會導致接地故障引起相間短路跳閘事故.

根據資料統計，配電網的故障很大程度是由于線路單相接地故障電容電流過大，無法自行熄滅電弧引起的.因此，《電力設備過電壓保護設計技術規程》規定：當10kV和35kV系統電容電流分別大于30A和10A時，應安裝消弧線圈，已補償電容電流.這就要求配電網電容電流必須進行準確測量.此外，為了防止發生配電網的對地電容和電壓互感器參數配合產生諧振的可能，也必須準確測量配電網對地的電容值.隨著配網的不斷擴大，人們越來越認識到對擴大后的配網進行補償的重要性，所以測量配網電容電流已經成為必不可少的一項基礎工作.

2 測量原理

圖1 配電網電容電流測量原理圖

圖1是配電網電容電流測量原理圖，其中LA、LB、LC分別為電壓互感器(P T)三相的高壓繞組，二次繞組l a、l b、l c組成開口三角形；Ca、Cb、Cc為導線三相對地電容.若在PT開口三角端注入一個恒定電流i0，則在PT的一次繞組a、b、c三相分別流出電流i1、i2、i3.設高、低壓繞組的匝數分別為n1和n2，三相P T的勵磁電流分別為ia、ib、ic.則有如下關系:

圖2所示的P T等值電路中，勵磁阻抗z m（大約幾兆歐）比繞組電阻r和漏抗x l(大約為幾千歐)大很多，而線路單相對地電容一般在0.1－30微法之間，對應的阻抗為幾百歐至幾十千歐，因此在上式中P T的勵磁電流i a、i b、i c幾乎為零，可以忽略不計.這樣P T高壓側三相流出的電流是相等的，即i1＝i2＝i3.它的大小由注入的電流i0確定.

圖2 PT等值電路

當一個恒定電流i 0從PT的開口三角側注入，就會有三個大小相等、相位相同的電流i1、i2、i3從P T的高壓側流出，這三個電流將分別在PT三相的繞組電阻r、漏抗x l和導線對地電容中產生壓降.一般地，三相PT的參數(繞組電阻r和漏抗xl)是對稱的，而且三相導線對地電容Ca、Cb、Cc也是基本相等的，因此三相電流i1、i2、i3分別在三相PT與導線對地電容中產生的壓降ui（i=a，b，c）是基本相同的，這時在PT開口三角端就可以測到一個零序電壓u0，它的數值將等于3倍的（n2﹡/n1）2﹡ui.從上述的分析中可以得出從PT開口三角端注入的電流i0與電壓u0的關系式:

式中C為單相線路對地電容.

有了這個關系式就可以通過測量PT開口三角端的電流與電壓來計算線路對地電容值，從而計算出配網的電容電流值.

3 測量方法

傳統電容電流的測量方法有很多種，如單相金屬接地法、中性點外加電容法、中性點外加電壓法等直接法，人工中性點法等間解方法.雖然這些方法能測量出電容電流，但其都要接觸到一次設備，使人員與設備的安全得不到保障，且操作起來極其煩瑣，工作效率極低.所以，能從PT二次側測量電容電流成為試驗員工關注的問題之一，其優點不言而喻.

直接從PT的二次側測量配電網的電容電流，是將測量線接于PT的開口三角端就可以測量出電容電流的數據.即從PT開口三角處注入的是微弱的異頻測試信號，這樣不會對繼電保護和PT本身產生任何影響，有避開了50HZ的工頻干擾信號.

采用HD-68A型配網電容電流測試儀，首先將測試儀可靠接地，將測試儀的電流輸出端與PT開口三角端連接，然后按照儀器證操作程序進行測量，方法如圖3.

方法如圖：

圖3 常見的采用3P T接線方式的配網運行方式

4 測試結果

2007年，曾對赤峰電業局所屬5個變電所（錫伯河變電所、紅星變、英金河變電所、東變電所、西郊變電所）進行了數據測量（具體數據如下表）.從數據中可以看出，有些變電所的電容電流已經超過規程規定的范圍，應當盡快采取措施，保證電網安全可靠的運行.

測試儀器 變電所 試驗日期 電容值（uF）電容電流（A）HD-68A型配網電容電流測試儀錫伯河變 2007.06.2936.0665.40紅星變 2007.08.0116.8530.57英金河變 2007.08.0913.8825.17東郊變 2007.08.0928.1050.96西郊變 2007.01.3026.3947.87

2008年赤峰電業局結合成網改造，對不合格變電所線路進行了改造，完善了電網結構，確保了電網安全穩定運行.

5 結論

這樣看來，電容電流的大小直接影響著電網的安全穩定運行.測量電容電流是保證配電網安全穩定運行的一項重要工作.同時，采用新的試驗方法，直接從電壓互感器二次側測量配電網電容電流，使這項工作變的安全、簡單、快捷，保證測試結果準確、可靠.使我們能夠及時準確地了解電網運行狀況，對保證配電網安全運行也起著重要的作用.

TM727

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1673-260X（2010）08-0148-02