...20kV变电站电容电流测试比赛

黄永建

[摘 要]在如今电力系统迅速发展时期，为了保证正常的供电投入大量的变压器，因此变压器的安全问题就显得无比重要，而配电网规模的不断扩大，配电网电容电流的大小也在不断增大，电容电流的大小决定是否装设消弧线圈、如何进行消弧线圈调谐和怎样确定消弧线圈容量的重要依据。因此能否准确的计算消弧线圈联机运行中电容电量的计算方法就成了我们首要解决的难题，为给对电网消弧线圈联机运行系统提供一种简单准确的对地电容电流跟踪计算方法，我们应该做深刻的研究，提出一种新的检测中性点经消弧线圈接地系统对电容电流的方法，即脉冲注入检测法。争取尽快解决了消弧线圈联机运行系统电容难以计算的问题，保证计算方法的准确性和可靠性，能为现场变压器运行提供安全的保障。

[关键词]消弧线圈；电流；测量；方法

中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0036-01

一、电容电流测量方法分类

系统的电容电流，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电流。目前，电容电流的测量方法主要有直接接地测量法，间接测量法和在线测量法。直接接地法操作及接线复杂，有可能危及非接地相绝缘薄弱处的绝缘而造成两相短路，所以现在电力系统很少采用此方法。间接测量法主要包括：中性点外加电容法、外加电压法和调谐法。而随着电力系统计算机监控技术的发展，国内外提出来配电网电容电流在线测量方法，具体方法包括：三频率注入法、两频率注入法、相量法和谐振法。但这些方法在实际情况中实用性较差。提出来一种通过变压器向消弧线圈注入脉冲信号的新方法测量电容电流。这种脉冲发生器的电路简单，测量方法简便、测量速度快、精度高。

二、电容电流测量的重要性

单相接地是电力系统中最常见的故障形式，其中绝大多数都是这种故障形式。对于中性点不接地电网，由于电容电流的存在，在接地瞬间形成接地电弧，而接地电弧不易熄灭，电弧的发展会引起相间短路，电缆爆裂烧毁，开关柜爆炸；接地电弧产生间歇性弧光过电压；电磁式电压互感器铁心饱和引起谐振过电压等，将造成烧保险与避雷器、电磁式电压互感器爆炸、线路跳闸等事故发生，其中以相间短路和间歇性弧光接地过电压最为严重。

配电网的对地电容（对应电容电流的大小）和电磁式电压互感器的参数配合会产生电磁式电压互感器铁磁谐振过电压。为了验证该配电系统是否会发生电磁式电压互感器谐振及发生什么性质的谐振，必须准确地测量配电网的对地电容值。通过测量电容值后才会知道该配电系统是否在电磁式电压互感器的谐振区域，从而采取相应的措施抑制电磁式电压互感器谐振过电压的发生，所以测量电容电流是保证配电网安全运行的一项重要的工作。

三、电容电流测量存在问题及解决办法

从电磁式电压互感器二次测量电容电流的方法，与传统的外接电容器测试方法相比无需和一次高压侧打交道，因而不存在试验的危险性，只需将测量线接电磁式电压互感器的开口三角侧，就可以测量电容电流的测量结果。这种测量方法有效提高了电容电流测量工作的效率，使这项测量工作变得安全、简单、快捷。且测试结果非常准确、稳定、可靠。因此我们选择这种测量方法。电容电流测试现场测量时会碰上各种问题，使得测量失败。结合实际使用的ML2000装置介绍在测量时存在问题和解决办法。

首先由于测量仪器本身原因可能会造成测量误差的。对于电容电流测试仪如何判断其是否正常工作、测量是否准确，有空载测量值、测量稳定性，测量输出电压三种测量方法。空载测量值：就是将测量输出连线从仪器上断开，然后进行测量，正常的仪器测量结果电容量应该为0.X（uF），即小于1（uF），电容电流小于1A，如果超出这个范围，说明仪器可能测量不准确；测量稳定性：同样在空载情况下，连续测量多组数据，比较数据的稳定性，精度应该小于±1%，如果超出这个范围，说明仪器可能测量不准确；测量输出电压：接上输出引线，但不接负载，将仪器设定为“连续测量”模式，进行测量。使用万用表交流测量引线两端的电压，正常情况应该有5～10V的波动信号，带负载时输出电压小于1V。如果没有输出电压，说明仪器可能已坏掉。

其次为了消除和限制配电网铁磁式电压互感器（又称电磁式电压互感器）的铁磁谐振，在实际运行中采取了一些措施和办法。这些措施和方法对ML2000电容电流的测量有一定的影响，不当的方式甚至引起测量失败。所以能够正确使用ML2000测量实际电网电容电流是非常重要的。

电磁式电压互感器开口三角电压对于测量影响。电磁式电压互感器开口三角的电压（即零序电压），对于测量精度会有影响，ML2000抗干扰电压<5V，就是当电压超过5V时，测量结果会有明显的变化。

如何解决这些问题首先确定电磁式电压互感器开口三角电压的原因，系统本身不平衡，A、B、C三相电磁式电压互感器变比不平衡。在一般情况下ABC三相相电压的不平衡度不会超过3%，可以使用万用表，测量ABC三相电磁式电压互感器二次的电压，估算其不平衡度，是否与电磁式电压互感器开口三角测量出来的零序电压相近似。如果经比较以后两者相差较大，说明系统本身可能有接线或其他问题；如果比较两者很近似，系统确实有>5%的不平衡（开口三角电压>5V），则该系统不适合使用ML2000进行电容电流测量。其次是电磁式电压互感器开口三角绕组两端接阻尼电阻。电磁式电压互感器开口三角绕组两端是零序电压绕组，在此接上阻尼电阻，相当于电磁式电压互感器带零序负载，将阻尼电阻归算到高压侧，即电网中心点上并联电阻，也就是并联在电磁式电压互感器的励磁电感上，所以电阻越小，阻尼铁磁谐振的效果越好。其三是电磁式电压互感器开口三角并接有线性消谐电阻器对于测量结果将产生影响。为了消除不接地系统有可能发生的铁磁谐振，一般在电磁式电压互感器开口三角并接有消谐器。其中有可能是线性电阻式消谐器，其电阻值范围10～100Ω。由于ML2000电容电流测试仪的测量原理是从电磁式电压互感器开口三角注入测量信号的，所以较小电阻值的消谐器会分流注入的测量信号，引起测量误差。其测量结果往往比实际值偏大。我们要在较短的测量时间内，将线性电阻式消谐器脱离系统。最后是电磁式电压互感器高压侧中心点对地连线中串接有消谐器对于测量结果将产生影响，为了防止铁磁谐振，系统有可能在电磁式电压互感器高压侧对地连接有消谐器。如果是这种情况，测量回路等效为开路就会引起测量结果远远偏离实际电容电流量，近似于仪器空载情况下的测量值。

四、总结

通过经验和理论分析，通过改变电磁式电压互感器对地电容电流测量的方法是可行的。该测量方法具有测量精度高，测量简单、安全、方便等特点，便于工程应用。但是该方法仍面临一个问题，实际现场测量的复杂环境和各种噪声干扰，设备检测的精度不够可能对于测量的波形很难做到精确的测量。对电容电流的测量过程也就是不断地进行技术的完善，使之适合实际工作中的测量要求。

参考文献

[1] 张平，中性点不接地配电网电容电流在线测量方法比较，电力科学与技术学报，2008.

[2] 谭伟璞，谐振接地电网预随调补偿方式及其实现，电力系统自动化，2005。

[3] 李良仁，变频调速技术与应用，电子工业出版社，2009.