基于PT二次側(cè)測(cè)量配網(wǎng)電容電流現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法的探討

吳遠(yuǎn)松

摘 要：比較和分析利用PT二次注入信號(hào)法與一次中性點(diǎn)電容測(cè)試法的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，經(jīng)分析得出中性點(diǎn)電容法無(wú)法測(cè)量不含接地變的配網(wǎng)電容電流，而PT二次信號(hào)注入法與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)諧法測(cè)量進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)該方法誤差很小，測(cè)試安全、高效，證明該方法具有工程實(shí)用性和有效性。

關(guān)鍵詞：電容電流 PT 開口三角測(cè)量信號(hào)注入

中圖分類號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（a）-0080-01

1 前言

隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，其電力負(fù)荷相應(yīng)提高，配電網(wǎng)饋線也在逐漸增多，目前我國(guó)配網(wǎng)（6～10 kV）中多采用小電流接地系統(tǒng)，即中性點(diǎn)非直接接地。而10 kV配網(wǎng)饋線采用的是地下電纜，其電容電流越來(lái)越大，若發(fā)生單相接地故障會(huì)造成電弧無(wú)法熄滅，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行容易使故障擴(kuò)大為兩點(diǎn)或多點(diǎn)故障，容易誘發(fā)弧光接地過(guò)電壓，其過(guò)電壓的幅值為3.5倍的相電壓，威脅整個(gè)系統(tǒng)的絕緣，破壞電網(wǎng)安全運(yùn)行。[1]用簡(jiǎn)單的描述就是配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)很大原因是由于出線尤其是電纜單相出線發(fā)生接地故障時(shí)電容電流大產(chǎn)生電弧，該電弧無(wú)法正常熄滅造成的。因此我國(guó)電力部門針對(duì)此現(xiàn)象制定一系列措施，其中針對(duì)10 kV配電網(wǎng)要求其電容電流小于30 A，如果大于規(guī)定值就要加裝消弧線圈，減小電容電流。而35 kV電網(wǎng)要求該電容電流值小于10 A。另外，電壓互感器含有鐵芯，因?yàn)槠滂F芯呈現(xiàn)非線性，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或者大的擾動(dòng)和操作時(shí)，鐵芯的非線性電感會(huì)由于其電流的迅速升高而慢慢飽和，當(dāng)電壓互感器中的非線性電感正好與線路對(duì)地電容相匹配時(shí)，就會(huì)在電壓互感器中的電感和線路對(duì)地電容的兩端激發(fā)起很高的電壓，即鐵磁諧振，配電網(wǎng)的對(duì)地電容值的大小與系統(tǒng)能否發(fā)生鐵磁諧振過(guò)電壓有內(nèi)在聯(lián)系，所以測(cè)量對(duì)地電容值對(duì)電網(wǎng)安全性非常重要，必須要準(zhǔn)確測(cè)量。

檢測(cè)電網(wǎng)系統(tǒng)的電容電流電流主要有直接法和間接法。前些年采用直接法測(cè)量電容電流時(shí)試驗(yàn)人員利用的是比較傳統(tǒng)的辦法—單相金屬接地法，通過(guò)將配網(wǎng)饋線使其單相發(fā)生接地從而進(jìn)行試驗(yàn)，流入大地的容性電流利用電流互感器來(lái)直接測(cè)量，這種方法操作過(guò)程復(fù)雜、安全風(fēng)險(xiǎn)較大，目前已很少采用[2]。

2 中性點(diǎn)電容法

很多單位的電氣試驗(yàn)班組檢測(cè)電容電流的主要手段是在接地變的中性點(diǎn)外加電容來(lái)檢測(cè)，該方法條件是在電網(wǎng)無(wú)補(bǔ)償?shù)臈l件下進(jìn)行的。測(cè)試前，運(yùn)維人員要拉開接地變壓器的中性點(diǎn)接地刀閘，使消弧線圈退出運(yùn)行。

（1） 注意如果中性點(diǎn)電壓大于300 V，不能開展試驗(yàn)，因?yàn)榇藭r(shí)電壓三相嚴(yán)重不對(duì)稱。如果三相電壓對(duì)稱，常常會(huì)遇到中性點(diǎn)不對(duì)稱電壓很低，測(cè)試精度會(huì)受到影響，無(wú)法得到實(shí)測(cè)值，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)有時(shí)常遇到如下情況，比如外加電容值選擇不當(dāng)導(dǎo)致中性點(diǎn)電壓浮動(dòng)很小，遇到此情況常采用將變壓器的中性點(diǎn)直接進(jìn)行短接來(lái)測(cè)量電容電流值。

（2）在檢測(cè)電容電流時(shí)，就算變壓器中性點(diǎn)的電壓值為零也視為高壓危險(xiǎn)帶電體，變壓器中性點(diǎn)斷開時(shí)如果檢測(cè)時(shí)恰好某條線路單相發(fā)生接地故障，中性點(diǎn)電壓此時(shí)會(huì)抬高至相電壓，會(huì)危及到電氣試驗(yàn)人員的人身安全。測(cè)量時(shí)操作絕緣棒人員應(yīng)帶絕緣手套、穿絕緣靴絕緣棒碰觸變壓器中性點(diǎn)時(shí)間應(yīng)盡可能短，在讀數(shù)完畢后立即斷開，讀表人員宜站在絕緣墊上。

3 二次側(cè)信號(hào)注入法

該方法絕大多數(shù)是在變電站母線電壓互感器的開口三角處接配網(wǎng)電容電流測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)量的

在測(cè)量時(shí)一些工頻干擾源的影響很大，為了減弱帶來(lái)的干擾，將非工頻的電流即頻率不等于50 Hz的電流注入到電壓互感器的開口三角處，此時(shí)電壓互感器的一次側(cè)會(huì)感生出零序電流，根據(jù)零序電流的性質(zhì)：其一，三相電流的大小和相位一致；其二，電源和負(fù)荷側(cè)沒(méi)有零序通道，形成不了回路。零序電流只能在電壓互感器和出線對(duì)地電容形成通路。通過(guò)所檢測(cè)的非工頻信號(hào)的大小，就可以得到對(duì)地電容值，進(jìn)一步根據(jù)公式可以得到電容電流值[3]。

二次側(cè)信號(hào)注入法的現(xiàn)場(chǎng)使用以下幾個(gè)方面必須要考慮給予重視：

（1）查看用以檢測(cè)的母線電壓互感器一次側(cè)是否接有高電阻的消諧器，如果檢查發(fā)現(xiàn)安裝了高阻消諧器就要立即將其短接脫離系統(tǒng)。但沒(méi)有必要全部短接，現(xiàn)場(chǎng)有些電壓互感器沒(méi)有接高阻消諧器，可以在此電壓互感器開口三角處注入檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，減少工作量。

（2）對(duì)于接地變來(lái)講要求接入的消弧線圈必須全部斷開脫離系統(tǒng)，有些出線接到其它變電站也要將其變電站的消弧線圈退出運(yùn)行，只退出本站消弧線圈是無(wú)法測(cè)量的。

（3）針對(duì)母線電壓互感器的二次側(cè)接有消諧裝置是否要退出運(yùn)行，要視具體情況而定。有些開口三角處所接的消諧裝置對(duì)檢測(cè)沒(méi)有影響，可以不用退出運(yùn)行。因?yàn)橛行┭b置是由微機(jī)控制的，當(dāng)諧振發(fā)生時(shí)裝置才啟動(dòng)，這一類消諧裝置對(duì)檢測(cè)電容電流沒(méi)有影響。

（4）使用檢測(cè)儀器時(shí)要選擇電壓互感器開口三角的接線方式和變比，檢測(cè)時(shí)上述因素會(huì)直接影響測(cè)量值，原因是測(cè)量值不是電網(wǎng)的電容電流值，而是兩個(gè)變比的比值的平方與真實(shí)電容電流值的乘積。為了得到準(zhǔn)確的電容電流數(shù)值，要明確設(shè)備的具體情況，選擇正確的開口三角接線方式和電壓互感器的變比。

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例分析

我單位檢修分公司電氣試驗(yàn)班對(duì)110 kV西城變電站和110 kV雙樓門變電站進(jìn)行了配網(wǎng)電容電流測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)上述兩種測(cè)試方法。其測(cè)試結(jié)果如下表：

本次測(cè)試用的2臺(tái)各自不同方法的測(cè)量?jī)x測(cè)量配網(wǎng)電容電流，與各站消弧線圈控制器測(cè)量值測(cè)量結(jié)果相比，二次側(cè)信號(hào)注入法誤差由于從二次加壓注入信號(hào)傳遞到一次側(cè)時(shí)會(huì)帶來(lái)一些勵(lì)磁損耗，給測(cè)量帶來(lái)誤差。但該方法大大減小了測(cè)試過(guò)程中的危險(xiǎn)性，總體誤差在5%以內(nèi)測(cè)試結(jié)果是可以接受的。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，中性點(diǎn)電容測(cè)試方法具有一定危險(xiǎn)性，需要將測(cè)試設(shè)備與一次帶電部分相接觸，仍存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)或影響供電可靠性，二次信號(hào)注入法其測(cè)原理是從母線電壓互感器二次開口三角形注入信號(hào)源，向配網(wǎng)發(fā)出特定頻率的信號(hào)，同時(shí)分析反饋信號(hào)，并計(jì)算出配網(wǎng)對(duì)地電容以及電容電流值。相比上述從一次側(cè)測(cè)量，該方法優(yōu)點(diǎn)在于整個(gè)測(cè)量過(guò)程中脫離了具有高壓危險(xiǎn)的一次側(cè)，試驗(yàn)人員的安全保障大大的提高，且測(cè)量不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。運(yùn)維人員無(wú)需再做一些繁瑣的安全措施，電容電流值可以在母線電壓互感器的開口三角處得到，意味著所用的儀器只接于二次側(cè)低電壓，避免了一次側(cè)高電壓危及試驗(yàn)人員。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓濤.一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)電容電流的方法[J].河北電力技術(shù)，2007（1）：5—7.