論配電網(wǎng)電容電流測(cè)試的重要性

范學(xué)軍

（赤峰電業(yè)局，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

論配電網(wǎng)電容電流測(cè)試的重要性

范學(xué)軍

（赤峰電業(yè)局，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

配電網(wǎng)的故障很大程度是由于線路單相接地時(shí)電容電流過(guò)大而無(wú)法自行息弧引起的.準(zhǔn)確地測(cè)量配電網(wǎng)對(duì)地的電容值，對(duì)配電網(wǎng)的對(duì)地電容和電壓互感器的參數(shù)配合是否會(huì)產(chǎn)生諧振，什么性質(zhì)的諧振以及確定安裝消弧線圈補(bǔ)償電容電流值有著非常重要的意義.

配電網(wǎng)；電容電流；測(cè)量方法

1 前言

電力線路與大地之間總是存在電容，當(dāng)配電線路單相接地時(shí)，流過(guò)故障點(diǎn)的電流不是短路電流，而是線路對(duì)地的電容電流.

目前我國(guó)10kV配電網(wǎng)大多采用中性點(diǎn)不接地方式.實(shí)踐證明，在電網(wǎng)規(guī)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(yōu)點(diǎn)是明顯的.當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，允許繼續(xù)運(yùn)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(wǎng)的擴(kuò)大，電纜和架空線路的增多，這種方式也顯示出弊端.

（1）當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，接地電弧不能自行熄滅，將會(huì)發(fā)展成相間短路，造成用戶停電和設(shè)備損壞事故.

（2）當(dāng)發(fā)生斷續(xù)性弧光接地時(shí)，會(huì)引起較高的弧光過(guò)電壓，一般為3.5倍相電壓甚至更高，這么高的電壓勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)絕緣薄弱點(diǎn)絕緣擊穿，造成停電事故或設(shè)備損壞事故.

（3）當(dāng)有人誤觸帶電部分時(shí)，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(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間的諧振過(guò)電壓現(xiàn)象比較普遍，這種鐵磁諧振過(guò)電壓幅值并不高，但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，以低頻擺動(dòng)引起絕緣閃絡(luò)或避雷器爆炸，或在互感器中出現(xiàn)過(guò)電流為常見.輕者熔斷電壓互感器保險(xiǎn)，造成保護(hù)、計(jì)量等裝置施壓.重者將直接燒毀電壓互感器.當(dāng)發(fā)生不穩(wěn)定的間歇性電弧，多次熄滅和重燃產(chǎn)生的過(guò)電壓與鐵磁諧振過(guò)電壓同時(shí)存在時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致電壓互感器燒毀，甚至全部配電設(shè)備燒毀.

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

根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，配電網(wǎng)的故障很大程度是由于線路單相接地故障電容電流過(guò)大，無(wú)法自行熄滅電弧引起的.因此，《電力設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：當(dāng)10kV和35kV系統(tǒng)電容電流分別大于30A和10A時(shí)，應(yīng)安裝消弧線圈，已補(bǔ)償電容電流.這就要求配電網(wǎng)電容電流必須進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量.此外，為了防止發(fā)生配電網(wǎng)的對(duì)地電容和電壓互感器參數(shù)配合產(chǎn)生諧振的可能，也必須準(zhǔn)確測(cè)量配電網(wǎng)對(duì)地的電容值.隨著配網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到對(duì)擴(kuò)大后的配網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)闹匾?，所以測(cè)量配網(wǎng)電容電流已經(jīng)成為必不可少的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作.

2 測(cè)量原理

圖1 配電網(wǎng)電容電流測(cè)量原理圖

圖1是配電網(wǎng)電容電流測(cè)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(dǎo)線三相對(duì)地電容.若在PT開口三角端注入一個(gè)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(shè)高、低壓繞組的匝數(shù)分別為n1和n2，三相P T的勵(lì)磁電流分別為ia、ib、ic.則有如下關(guān)系:

圖2所示的P T等值電路中，勵(lì)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(duì)地電容一般在0.1－30微法之間，對(duì)應(yīng)的阻抗為幾百歐至幾十千歐，因此在上式中P T的勵(lì)磁電流i a、i b、i c幾乎為零，可以忽略不計(jì).這樣P T高壓側(cè)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(dāng)一個(gè)恒定電流i 0從PT的開口三角側(cè)注入，就會(huì)有三個(gè)大小相等、相位相同的電流i1、i2、i3從P T的高壓側(cè)流出，這三個(gè)電流將分別在PT三相的繞組電阻r、漏抗x l和導(dǎo)線對(duì)地電容中產(chǎn)生壓降.一般地，三相PT的參數(shù)(繞組電阻r和漏抗xl)是對(duì)稱的，而且三相導(dǎo)線對(duì)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(dǎo)線對(duì)地電容中產(chǎn)生的壓降ui（i=a，b，c）是基本相同的，這時(shí)在PT開口三角端就可以測(cè)到一個(gè)零序電壓u0，它的數(shù)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(guān)系式:

式中C為單相線路對(duì)地電容.

有了這個(gè)關(guān)系式就可以通過(guò)測(cè)量PT開口三角端的電流與電壓來(lái)計(jì)算線路對(duì)地電容值，從而計(jì)算出配網(wǎng)的電容電流值.

3 測(cè)量方法

傳統(tǒng)電容電流的測(cè)量方法有很多種，如單相金屬接地法、中性點(diǎn)外加電容法、中性點(diǎn)外加電壓法等直接法，人工中性點(diǎn)法等間解方法.雖然這些方法能測(cè)量出電容電流，但其都要接觸到一次設(shè)備，使人員與設(shè)備的安全得不到保障，且操作起來(lái)極其煩瑣，工作效率極低.所以，能從PT二次側(cè)測(cè)量電容電流成為試驗(yàn)員工關(guān)注的問(wèn)題之一，其優(yōu)點(diǎn)不言而喻.

直接從PT的二次側(cè)測(cè)量配電網(wǎng)的電容電流，是將測(cè)量線接于PT的開口三角端就可以測(cè)量出電容電流的數(shù)據(jù).即從PT開口三角處注入的是微弱的異頻測(cè)試信號(hào)，這樣不會(huì)對(duì)繼電保護(hù)和PT本身產(chǎn)生任何影響，有避開了50HZ的工頻干擾信號(hào).

采用HD-68A型配網(wǎng)電容電流測(cè)試儀，首先將測(cè)試儀可靠接地，將測(cè)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(jìn)行測(cè)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(wǎng)運(yùn)行方式

4 測(cè)試結(jié)果

2007年，曾對(duì)赤峰電業(yè)局所屬5個(gè)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(jìn)行了數(shù)據(jù)測(cè)量（具體數(shù)據(jù)如下表）.從數(shù)據(jù)中可以看出，有些變電所的電容電流已經(jīng)超過(guò)規(guī)程規(guī)定的范圍，應(yīng)當(dāng)盡快采取措施，保證電網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行.

測(cè)試儀器 變電所 試驗(yàn)日期 電容值（uF）電容電流（A）HD-68A型配網(wǎng)電容電流測(cè)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(yè)局結(jié)合成網(wǎng)改造，對(duì)不合格變電所線路進(jìn)行了改造，完善了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，確保了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行.

5 結(jié)論

這樣看來(lái)，電容電流的大小直接影響著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行.測(cè)量電容電流是保證配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作.同時(shí)，采用新的試驗(yàn)方法，直接從電壓互感器二次側(cè)測(cè)量配電網(wǎng)電容電流，使這項(xiàng)工作變的安全、簡(jiǎn)單、快捷，保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確、可靠.使我們能夠及時(shí)準(zhǔn)確地了解電網(wǎng)運(yùn)行狀況，對(duì)保證配電網(wǎng)安全運(yùn)行也起著重要的作用.

TM727

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1673-260X（2010）08-0148-02