基于PT二次側測量配網電容電流現場試驗方法的探討

吳遠松

摘 要：比較和分析利用PT二次注入信號法與一次中性點電容測試法的現場實測結果，經分析得出中性點電容法無法測量不含接地變的配網電容電流，而PT二次信號注入法與現場調諧法測量進行比較，發現該方法誤差很小，測試安全、高效，證明該方法具有工程實用性和有效性。

關鍵詞：電容電流 PT 開口三角測量信號注入

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（a）-0080-01

1 前言

隨著城市規模不斷擴大，其電力負荷相應提高，配電網饋線也在逐漸增多，目前我國配網（6～10 kV）中多采用小電流接地系統，即中性點非直接接地。而10 kV配網饋線采用的是地下電纜，其電容電流越來越大，若發生單相接地故障會造成電弧無法熄滅，長時間運行容易使故障擴大為兩點或多點故障，容易誘發弧光接地過電壓，其過電壓的幅值為3.5倍的相電壓，威脅整個系統的絕緣，破壞電網安全運行。[1]用簡單的描述就是配電網發生故障時很大原因是由于出線尤其是電纜單相出線發生接地故障時電容電流大產生電弧，該電弧無法正常熄滅造成的。因此我國電力部門針對此現象制定一系列措施，其中針對10 kV配電網要求其電容電流小于30 A，如果大于規定值就要加裝消弧線圈，減小電容電流。而35 kV電網要求該電容電流值小于10 A。另外，電壓互感器含有鐵芯，因為其鐵芯呈現非線性，當系統發生故障或者大的擾動和操作時，鐵芯的非線性電感會由于其電流的迅速升高而慢慢飽和，當電壓互感器中的非線性電感正好與線路對地電容相匹配時，就會在電壓互感器中的電感和線路對地電容的兩端激發起很高的電壓，即鐵磁諧振，配電網的對地電容值的大小與系統能否發生鐵磁諧振過電壓有內在聯系，所以測量對地電容值對電網安全性非常重要，必須要準確測量。

檢測電網系統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量電容電流時試驗人員利用的是比較傳統的辦法—單相金屬接地法，通過將配網饋線使其單相發生接地從而進行試驗，流入大地的容性電流利用電流互感器來直接測量，這種方法操作過程復雜、安全風險較大，目前已很少采用[2]。

2 中性點電容法

很多單位的電氣試驗班組檢測電容電流的主要手段是在接地變的中性點外加電容來檢測，該方法條件是在電網無補償的條件下進行的。測試前，運維人員要拉開接地變壓器的中性點接地刀閘，使消弧線圈退出運行。

（1） 注意如果中性點電壓大于300 V，不能開展試驗，因為此時電壓三相嚴重不對稱。如果三相電壓對稱，常常會遇到中性點不對稱電壓很低，測試精度會受到影響，無法得到實測值，現場檢測時有時常遇到如下情況，比如外加電容值選擇不當導致中性點電壓浮動很小，遇到此情況常采用將變壓器的中性點直接進行短接來測量電容電流值。

（2）在檢測電容電流時，就算變壓器中性點的電壓值為零也視為高壓危險帶電體，變壓器中性點斷開時如果檢測時恰好某條線路單相發生接地故障，中性點電壓此時會抬高至相電壓，會危及到電氣試驗人員的人身安全。測量時操作絕緣棒人員應帶絕緣手套、穿絕緣靴絕緣棒碰觸變壓器中性點時間應盡可能短，在讀數完畢后立即斷開，讀表人員宜站在絕緣墊上。

3 二次側信號注入法

該方法絕大多數是在變電站母線電壓互感器的開口三角處接配網電容電流測試儀器進行測量的

在測量時一些工頻干擾源的影響很大，為了減弱帶來的干擾，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，此時電壓互感器的一次側會感生出零序電流，根據零序電流的性質：其一，三相電流的大小和相位一致；其二，電源和負荷側沒有零序通道，形成不了回路。零序電流只能在電壓互感器和出線對地電容形成通路。通過所檢測的非工頻信號的大小，就可以得到對地電容值，進一步根據公式可以得到電容電流值[3]。

二次側信號注入法的現場使用以下幾個方面必須要考慮給予重視：

（1）查看用以檢測的母線電壓互感器一次側是否接有高電阻的消諧器，如果檢查發現安裝了高阻消諧器就要立即將其短接脫離系統。但沒有必要全部短接，現場有些電壓互感器沒有接高阻消諧器，可以在此電壓互感器開口三角處注入檢測信號進行檢測，減少工作量。

（2）對于接地變來講要求接入的消弧線圈必須全部斷開脫離系統，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行，只退出本站消弧線圈是無法測量的。

（3）針對母線電壓互感器的二次側接有消諧裝置是否要退出運行，要視具體情況而定。有些開口三角處所接的消諧裝置對檢測沒有影響，可以不用退出運行。因為有些裝置是由微機控制的，當諧振發生時裝置才啟動，這一類消諧裝置對檢測電容電流沒有影響。

（4）使用檢測儀器時要選擇電壓互感器開口三角的接線方式和變比，檢測時上述因素會直接影響測量值，原因是測量值不是電網的電容電流值，而是兩個變比的比值的平方與真實電容電流值的乘積。為了得到準確的電容電流數值，要明確設備的具體情況，選擇正確的開口三角接線方式和電壓互感器的變比。

4 現場實例分析

我單位檢修分公司電氣試驗班對110 kV西城變電站和110 kV雙樓門變電站進行了配網電容電流測試現場比對上述兩種測試方法。其測試結果如下表：

本次測試用的2臺各自不同方法的測量儀測量配網電容電流，與各站消弧線圈控制器測量值測量結果相比，二次側信號注入法誤差由于從二次加壓注入信號傳遞到一次側時會帶來一些勵磁損耗，給測量帶來誤差。但該方法大大減小了測試過程中的危險性，總體誤差在5%以內測試結果是可以接受的。

5 結語

綜上所述，中性點電容測試方法具有一定危險性，需要將測試設備與一次帶電部分相接觸，仍存在一定安全風險或影響供電可靠性，二次信號注入法其測原理是從母線電壓互感器二次開口三角形注入信號源，向配網發出特定頻率的信號，同時分析反饋信號，并計算出配網對地電容以及電容電流值。相比上述從一次側測量，該方法優點在于整個測量過程中脫離了具有高壓危險的一次側，試驗人員的安全保障大大的提高，且測量不影響電網的正常運行。運維人員無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低電壓，避免了一次側高電壓危及試驗人員。

參考文獻

[1] 韓濤.一種現場測量系統電容電流的方法[J].河北電力技術，2007（1）：5—7.