10～35千伏不接地系統(tǒng)電容電流測試方法研究

張科峻，張文平，姚毅

（慶陽供電公司，甘肅 慶陽 745000）

0 引言

隨著配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的變化和電力電纜大量投入使用，10～35千伏不接地系統(tǒng)對地容性電流將隨之增大，系統(tǒng)電容電流是否滿足《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》（DL/T620－1997）的要求，解決這一問題則是今后對10～35千伏電網(wǎng)監(jiān)測的工作重點。

1 系統(tǒng)電容電流的估算

根據(jù)經(jīng)驗公式分別計算出每條架空線路、電纜的電容電流，求其之和。再將變電站增加電容電流相加，就是該系統(tǒng)估算的電容電流。

（1）電纜電容電流的估算

式中Up—電網(wǎng)線電壓（kV），L—電纜長度（km）

（2）架空線路電容電流的估算

式中Up—電網(wǎng)線電壓（kV），L—架空線長度（km）

2.7—系數(shù)，適用于無架空地線的線路，3.3—系數(shù)，適用于有架空地線的線路。

同桿雙回架空線電容電流:

（1.3－對應(yīng)10 kV線路，1.6－對應(yīng)35 kV線路，Ic—單回線路電容電流）。

（3）變電站增加電容電流的計算，如表1所示。

表1 變電站電容電流增加計算表

估算值與實測值存在一定的差別，主要有以下幾方面的原因。一是估算時忽略母線橋部分對地電容電流;二是線路長度統(tǒng)計不準(zhǔn)確;三是架空線路與電纜線路混合;四是同塔多回架空線路;五是線路（用戶）安裝了大量的無功補償裝置以及測量頻率下的修正等因素。由此可見，估算法的局限性，往往會導(dǎo)致實測值與估算值相差很大，所以開展實際運行中系統(tǒng)電容電流實測工作，則具有一定的必要性。

2 測試方法

一般系統(tǒng)電容電流測試方法有直接測量法和間接測量法兩種。直接測量法即采用人工單相金屬接地法。間接測量法無需人工金屬性接地，接入某些元件或注入特定的測量信號進(jìn)行測量，獲取數(shù)據(jù)，然后再做解析計算的測量方法。直接測量法適用于任何方式下的中性點不接地系統(tǒng)，即在主變壓器的被測量側(cè)有或沒有中性點引出、有沒有安裝消弧線圈、消弧線圈投入或退出，均可進(jìn)行。直接測量法準(zhǔn)確度相對間接測量法高，在現(xiàn)場實際測量更有可信度。但直接測量也具有一定的風(fēng)險，如果在人工單相金屬接地電流形成期間，系統(tǒng)非測試相因電壓升高或其他原因發(fā)生單線接地故障，就會使系統(tǒng)形成兩相接地短路，甚至存在發(fā)生相間短路的可能性，只要組織措施得力、技術(shù)措施明確，完全可以將相間短路的可能性降至最小，且即使發(fā)生相間短路也不會影響到系統(tǒng)大面積停電，只會引起測試線路跳閘。

間接測量法視測量時的電流頻率可分為工頻法和異頻法。在實際測試中，應(yīng)根據(jù)被測系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)情況的特點，選取合適的方法進(jìn)行。各種間接測量法一是受到系統(tǒng)接線方式的限制，如中性點外加電容測量法、中性點外加電壓法、偏移電容法等，系統(tǒng)必須有中性點引出;二是影響測量準(zhǔn)確度的因素較多，如電容電流的大小、中性點初始移位電壓的大小、接入元件或注入信號的參數(shù)等，對不同的間接法測量，不同的被測系統(tǒng)的試驗結(jié)果影響程度不同。

結(jié)合我公司所轄變電站不接地系統(tǒng)的特點，選擇直接測量法，即采用人工單相金屬接地法。

2.1 適用范圍:直接測量法適用于任何方式下的中性點不接地系統(tǒng)，即在主變壓器的被測量側(cè)有或沒有中性點引出、有沒有安裝消弧線圈、消弧線圈投入或退出等，均可進(jìn)行。

2.2 儀器儀表:試驗所選用的儀器、儀表可根據(jù)被試驗系統(tǒng)的額定電壓、電容電流的預(yù)估算值合理選取，且應(yīng)留較大的裕度，試驗計量器具精度不得低于0.5級，建議采用0.2級指針式電流表。

2.3 測量方法:在A、B、C三相中某一相對地之間接入電流互感器（接線原理如圖所示），讀取電流，三相分別各測量一次，取平均值，但實際測量中不建議選取B相。所測電流為系統(tǒng)電容電流與阻性電流矢量之和，但阻性電流所占比例很小，完全可以忽略不計（實際測試中不必接入電阻和功率表），即電流表讀取的數(shù)據(jù)就是系統(tǒng)電容電流［2］。

2.4 測量間隔的選擇

1）電容器間隔。人工接地線接入點選擇在丙刀閘前，測試時丙刀閘拉開，與電容器組隔離，如圖1、圖2。

2）非重要用戶出線上，如果是電力電纜出線，人工接地線接入點選在試驗線路沿線上，應(yīng)根據(jù)具體情況而定，做好協(xié)調(diào)與溝通，如圖3。

圖1 直接測試法接線原理

圖2 直接測試法接線原理（開半相電纜出線）

圖3 直接測試法接線原理（開關(guān)相電纜出線）

圖4 直接測試法接線原理（開關(guān)相無電纜出線）

3）待用間隔。如果待用間隔為開關(guān)柜，人工接地線接入點在開關(guān)內(nèi)，引線需從開關(guān)柜后柜門處引出，需打開開關(guān)柜后柜門。配電室空間小，模擬接地點宜選在室外，應(yīng)根據(jù)具體情況，做好各項安全措施，如圖4。

2.5 測量步驟

1）選取電流互感器。電流互感器的額定電壓不應(yīng)小于被測系統(tǒng)電壓。估算被測系統(tǒng)電容電流的范圍，并留較大的余度，據(jù)此選擇電流互感器一次額定電流［3］。

2）選取一臺能允許頻繁操作的斷路器，如電容器間隔、待用間隔或非重要用戶間隔為宜。

3）沿試驗線路，選取接地點，制作臨時獨立接地網(wǎng)。

4）斷開斷路器，拉開兩側(cè)隔離開關(guān)（手車開關(guān)拉至試驗位置）。

5）驗電，合上接地刀閘或掛接地線，將電流互感器一次側(cè)接于某一相與地之間，電流互感器二次側(cè)接入電流表，檢查接線。

6）拉開接地刀閘或拆除接地線，合上斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)（手車開關(guān)推至運行位置）、斷路器，電流表指示穩(wěn)定后，讀取電流表數(shù)值。

7）執(zhí)行步驟3－5，將電流互感器一次側(cè)改接于另一相與地之間，測試三次（不同相別），中間間隔時間不小于5分鐘。

8）斷開斷路器，拉開兩側(cè)隔離開關(guān)（手車開關(guān)拉至試驗位置），合上接地刀閘或掛接地線，拆除接線，恢復(fù)原運行。

2.6 技術(shù)措施

直接測量法準(zhǔn)確度相對間接測量法高，在現(xiàn)場實際測量更有可信度。但直接測量也具有一定的風(fēng)險，如果在人工單相金屬接地電流形成期間，系統(tǒng)非測試相因電壓升高或其他原因發(fā)生單線接地故障，就會使系統(tǒng)形成兩相接地短路，甚至存在發(fā)生相間短路的可能性，要求組織措施得力、技術(shù)措施明確，將相間短路的可能性降至最小。試驗時應(yīng)注意以下事項:

1）試驗天氣應(yīng)良好，雷雨天禁止進(jìn)行試驗。試驗期間線路狀況良好，系統(tǒng)禁止操作。

2）電流互感器及電流表應(yīng)放在絕緣墊上，電流互感器與電流表之間的距離大于4米［4］，測試人員必須站在絕緣墊上，且與電流表的距離大于1.5米。

3）盡量縮短系統(tǒng)人工金屬性接地的時間，讀取電流表數(shù)值后迅速斷開斷路器。

4）模擬接地線宜選用25 mm2的多股透明絕緣軟銅線［4］，并可靠連接，模擬接地引線應(yīng)盡量縮短，必須保證足夠的安全距離，必要時用絕緣桿支撐牢固。

5）選用間隔的過流速斷保護(hù)在試驗前應(yīng)進(jìn)行校驗，保證能正確動作，并將測試間隔保護(hù)變更為經(jīng)保護(hù)整定計算的瞬時保護(hù)。

6）懸掛模擬接地線及變更試驗接線時，必須首先進(jìn)行驗電，再次進(jìn)行充分放電［5］。

3 試驗過程

3.1 未投入消弧線圈

（1）根據(jù)實施方案，辦理工作票。

（2）辦理完工作票后，工作負(fù)責(zé)人召集所用人員宣讀工作票，交代安全事項，人員分工，危險點告知并確認(rèn)簽字。

（3）在試驗線路沿線上選擇一個模擬接地點，并制作一個獨立小接地裝置，使用一根圓鋼φ35 mm*1.2 m打入地中，接地電阻不大于10 Ω。并用不小于25 mm2軟銅線或鋁線連接，并串入電流互感器（變比100/5）接入試驗線路A相或C相。電流互感器固定可靠，距離接地點不得小于8米，并放在安全、可靠位置，電流表接在CT二次回路上，不用的二次端子短接。讀表人員站在絕緣墊上并穿絕緣鞋。

（4）調(diào)度人員按照試驗方案，調(diào)整該系統(tǒng)為并列運行。

（5）保護(hù)人員將測試線路執(zhí)行臨時保護(hù)定值。

（6）所有準(zhǔn)備工作結(jié)束后，工作負(fù)責(zé)人將工作票交回工作許可人。

（7）運行值班負(fù)責(zé)人向調(diào)度員匯報，測試準(zhǔn)備工作就緒，所有工作票收回，可以加壓試驗。

（8）合閘送電后，試驗人員應(yīng)記錄電容電流大小、保護(hù)人員應(yīng)記錄該系統(tǒng)三相電壓、開口電壓、裝置接地告警情況。如有選線裝置，記錄選線情況。

（9）試驗結(jié)束后，工作負(fù)責(zé)人通知運行值班負(fù)責(zé)人，運行負(fù)責(zé)人匯報調(diào)度測試結(jié)束，斷開試驗線路開關(guān)、拉開其刀閘。

（10）運行人員恢復(fù)原工作票措施。

（11）工作負(fù)責(zé)人，應(yīng)重新履行工作票手續(xù)，取回工作票，拆除試驗接線，清理現(xiàn)場。

（12）保護(hù)人員恢復(fù)原保護(hù)定值。

（13）運行人員設(shè)備驗收（線路工作結(jié)束后，工作負(fù)責(zé)人應(yīng)通知工作許可人工作全部結(jié)束、人員全部撤離。線路工作許可人回報調(diào)度，結(jié)束工作票），結(jié)束工作票。

3.2 投入消弧線圈

投入消弧線圈后，測試程序與3.1相同。

當(dāng)投入消弧線圈補償時所測得數(shù)據(jù)為補償后的殘余電流;當(dāng)不投入消弧線圈補償時所測量的電流為電容電流［6］。

4 變電站運行方式的安排

（1）變電站電壓等級為110 kV/35 kV/10（6）kV，當(dāng)測試35 kV系統(tǒng)電容電流時，要求35 kVⅠ、Ⅱ段母線并列運行，其它兩側(cè)Ⅰ、Ⅱ段母線分列運行;當(dāng)測試10（6）kV系統(tǒng)電容電流時，要求10（6）kVⅠ、Ⅱ段母線并列運行，35 kVⅠ、Ⅱ段母線分列運行，以減小測量過程中發(fā)生兩相接地短路的短路電流。

（2）變電站電壓等級為110 kV/10（6）kV，測試10（6）kV系統(tǒng)電容電流時，要求10（6）kVⅠ、Ⅱ段母線并列運行，110 kVⅠ、Ⅱ段母線分列運行，以減小測量過程中發(fā)生兩相接地短路的短路電流。

注意事項:當(dāng)6 kV～35 kV系統(tǒng)有電源接入（小水電、光伏發(fā)電站）時，要提前與用戶做好溝通，采取相應(yīng)的措施。

5 結(jié)束語

通過對10 kV～30 kV不接地系統(tǒng)電容電流的直接測試，獲得了系統(tǒng)在運行中真實電容電流大小的第一手資料，對系統(tǒng)加裝消弧線圈或接地變消弧線提供了數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)能夠在安全穩(wěn)定的環(huán)境下，可靠運行。

［1］中華人民共和國電力工業(yè)部。交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合［G］.北京:中國電力出版社，1997.

［2］國家電力調(diào)度通訊中心。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)程匯編（2版）［G］.北京:中國電力出版社，2000.

［3］荀堂生，宋志明.變電站二次系統(tǒng)使用技術(shù)［M］.北京:中國電力出版社，2010.

［4］國家電網(wǎng)公司發(fā)布.國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（IV.TM08－65）.北京:中國電力出版社，2009.

［5］要煥年，曹梅月.電力系統(tǒng)諧振接地［M］.北京:中國電力出版社2000.

［6］徐寧軍.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實用新技術(shù)與定期檢驗［M］.北京:中國電力出版社，2009.