搭接電纜配電網(wǎng)電容電流計(jì)算與測(cè)量ppt課件

1、 第一節(jié) 配電網(wǎng)電容電流計(jì)算 一、概述 隨著城市電網(wǎng)的擴(kuò)大，電纜出線的增多，系統(tǒng)電容電流大大增大。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，其接地電弧不能自熄，極易產(chǎn)生間隙性弧光接地過(guò)電壓，持續(xù)時(shí)間一長(zhǎng)，在線路絕緣弱點(diǎn)還會(huì)發(fā)展成兩相短路事故。因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)足夠大時(shí)，就需要采用消弧線圈補(bǔ)償電容電流，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要技術(shù)措施之一。為避免不適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償給電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)威脅，首先必須正確測(cè)定系統(tǒng)的電容電流值，并據(jù)此合理調(diào)整消弧線圈電流值，才能做到正確調(diào)諧，既可以很好地躲過(guò)單相接地的弧光過(guò)電流，又不影響繼電保護(hù)的選擇性和可靠性。 目前，電容電流的測(cè)定方法很多，通常采用附加電容法和金屬接地法進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，

2、但前者測(cè)量方法復(fù)雜，附加電容對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大，后者試驗(yàn)中具有一定危險(xiǎn)性。目前，根據(jù)各種消弧線圈不同的調(diào)諧原理，有多種間接測(cè)量電網(wǎng)電容電流的方法。其根本思想都是利用電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)位移 電壓、中性點(diǎn)電流以及消弧線圈電感值等參數(shù)，計(jì)算得到電網(wǎng)的對(duì)地總?cè)菘?，然后由單相故障時(shí)的零序回路，計(jì)算當(dāng)前運(yùn)行方式下的電容電流。 在實(shí)際運(yùn)行中，對(duì)于出線數(shù)較多、線路較長(zhǎng)或包含大量電纜線路的配電系統(tǒng)，當(dāng)其發(fā)生單相接地故障時(shí)，對(duì)地電容電流會(huì)相當(dāng)大，接地電弧如果不能自熄滅，極易產(chǎn)生間隙性弧光接地過(guò)電壓或激發(fā)鐵磁諧振，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，影響面大，線路絕緣薄弱點(diǎn)往往還會(huì)發(fā)展成兩相短路事故。因此，D/620-2019規(guī)定：3

3、10kV鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)和所有35kV、66kV系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電流大于10時(shí)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈；310kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電流大于30，又需在接地故障條件下運(yùn)行時(shí)，應(yīng)采用消弧線圈接地方式。消弧線圈一般為過(guò)補(bǔ)償運(yùn)行即流過(guò)消弧線圈的電感電流大于電容電流），也就是說(shuō)裝設(shè)的消弧線圈的電感必須根據(jù)對(duì)地電容電流的大小來(lái)確定，以防止中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地而引起弧光過(guò)電壓。 故障后，消弧線圈必須快速合理地補(bǔ)償電容電流，以使接地電弧快速自熄，所以消弧線圈應(yīng)實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，測(cè)量計(jì)算當(dāng)前運(yùn)行方式下的電容電流，以合理調(diào)節(jié)消弧線圈的出力。顯

4、然，電網(wǎng)電容電流的計(jì)算精度，將直接影響消弧線圈的調(diào)諧和補(bǔ)償效果。 隨著電力系統(tǒng)對(duì)安全可靠性要求的日益提高，用戶對(duì)消弧線圈調(diào)諧精度和補(bǔ)償效果的要求也越來(lái)越高。而現(xiàn)有的各種消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置中所采用的計(jì)算理論和方法，無(wú)法很好滿足用戶的要求。要提高消弧線圈的調(diào)諧精度和補(bǔ)償效果，首先就要進(jìn)一步提高電容電流的計(jì)算精度。本章對(duì)電容電流的計(jì)算理論和計(jì)算方法作了進(jìn)一步深入的研究，減小和消除了對(duì)地容抗計(jì)算的誤差，并計(jì)及電網(wǎng)不平衡對(duì)電容電流計(jì)算的影響，提高了電容電流的計(jì)算精度。 二、電容電流的估算 2. 1架空電力線路電容電流估算法 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)對(duì)地電容電流近似計(jì)算公式為： 無(wú)架空地線： 有架空地線：

5、式中, U 額定線電壓千伏）； L 線路長(zhǎng)度公里）； 1.1系數(shù)，因水泥桿，鐵塔線路增10%。 幾點(diǎn)說(shuō)明： 雙回線路的電容電流為單回路的1.4倍6-10kV系統(tǒng)）； 一般實(shí)測(cè)表明：夏季比冬季電容電流增值10%； 由于變電所中電力設(shè)備所引起的電容電流增值估算見(jiàn) 表41。 一般估算 6kV：IC=0.015安/公里） 10kV：IC=0.025安/公里）31.1 2.710CIULA31.1 3.310CIULA表41 因變電所設(shè)備引起的電容電流增值估算額定電壓（千伏）61035110220電容電流增值（%）1816131082.2. 電力電纜線路的電容電流電力電纜線路的電容電流6kV： 953.

6、122006CeSIUS（安/公里） （安/公里）10kV： 95 1.222000.23CeSIUS式中： S電纜截面積毫米2）Ue額定線電壓千伏） 上述的計(jì)算公式主要適用于油浸紙電力電纜，對(duì)目前采用的聚氯乙烯絞聯(lián)電纜每公里對(duì)地的電容電流比油浸紙要大，根據(jù)廠家提供的參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)檢驗(yàn)約增大20%左右。2.3 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表表42 635kV油浸紙電纜電容電流計(jì)算 額定電壓 （kV）電容電流平均值（A/km）纜芯截面（mm2）61035160.370.52250.460.62350.520.69500.590.77700.710.903.7950.821.004.11200.891.10

7、4.41501.101.304.81851.201.405.22401.301.405.93001.501.806.5表43 架空線路單相接地電容電流安/公里計(jì)算額定電壓（千伏）單回路雙回路無(wú)地線有地線無(wú)地線有地線60.020.028100.030.042350.10.130.140.18表44 6kV交聯(lián)聚氯乙烯電纜接地電容電流計(jì)算標(biāo)稱截面電容（F/km）電流（A/km）160.170.58250.190.65350.210.72500.230.79700.260.89950.280.961200.301.031500.331.131850.361.232400.401.37注：此表適用于6

8、kV小電流接地系統(tǒng)中銅芯交聯(lián)聚氯依稀絕緣電力電纜。表45 10千伏交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電力電纜接地電容電流計(jì)算導(dǎo)體截面（mm2）電纜電容電流計(jì)算值（F/km）接地電容電流IC(A/km）500.21.19700.221.31950.251.491200.271.611500.291.731850.321.912400.352.093000.392.334000.432.575000.472.81注：1.此表適用于10kV小電流接地系統(tǒng)中銅導(dǎo)體交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電力電纜；2.電纜的絕緣厚度為4.5mm； 第二節(jié)第二節(jié) 單相金屬接地電容電流測(cè)試法單相金屬接地電容電流測(cè)試法 單相金屬接地又分不投入消弧線圈

9、和單相金屬接地又分不投入消弧線圈和投入消弧線圈兩種。投入消弧線圈兩種。 一、不投入消弧線圈一、不投入消弧線圈 不投入消弧線圈即中性點(diǎn)不接地不投入消弧線圈即中性點(diǎn)不接地的單相金屬接地測(cè)量，其接線如圖的單相金屬接地測(cè)量，其接線如圖41所所示，圖中示，圖中DL為接地?cái)嗦菲鳎粸榻拥財(cái)嗦菲?；YH為測(cè)量用為測(cè)量用電壓互感器；電壓互感器；LH1、LH2為保護(hù)和測(cè)量用為保護(hù)和測(cè)量用電流互感器；電流互感器；W為低功率因數(shù)功率表，用為低功率因數(shù)功率表，用以測(cè)量接地回路的有功功耗；以測(cè)量接地回路的有功功耗；LH1的的1、2端子接端子接DL的過(guò)流保護(hù)。電流電壓相量圖，的過(guò)流保護(hù)。電流電壓相量圖，如圖如圖42所示。所示

10、。 試驗(yàn)是在系統(tǒng)單相接地下進(jìn)行的，當(dāng)試驗(yàn)是在系統(tǒng)單相接地下進(jìn)行的，當(dāng)系統(tǒng)一相接地時(shí)，其余兩相對(duì)地電壓升為系統(tǒng)一相接地時(shí)，其余兩相對(duì)地電壓升為線電壓。因此，在測(cè)試前應(yīng)消除絕緣缺陷，線電壓。因此，在測(cè)試前應(yīng)消除絕緣缺陷，以免在電壓升高時(shí)非接地相對(duì)地?fù)舸我悦庠陔妷荷邥r(shí)非接地相對(duì)地?fù)舸?，形成兩相接地短路事故。為使接地?cái)嗦菲髂艹蓛上嘟拥囟搪肥鹿?。為使接地?cái)嗦菲髂芸煽壳谐拥仉娙蓦娏?，需將三相觸頭串可靠切除接地電容電流，需將三相觸頭串聯(lián)使用，且應(yīng)有保護(hù)。若測(cè)量過(guò)程中發(fā)生聯(lián)使用，且應(yīng)有保護(hù)。若測(cè)量過(guò)程中發(fā)生兩相接地短路，要求兩相接地短路，要求DL能迅速切斷故障，能迅速切斷故障，其保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作電流應(yīng)整定

11、為其保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作電流應(yīng)整定為IC的的45倍。倍。合上接地?cái)嗦菲骱仙辖拥財(cái)嗦菲鱀L，迅速讀取圖中所示，迅速讀取圖中所示各表計(jì)的指示數(shù)值后，接地開關(guān)應(yīng)立即跳各表計(jì)的指示數(shù)值后，接地開關(guān)應(yīng)立即跳閘。所用表計(jì)均不得低于閘。所用表計(jì)均不得低于0.5級(jí)。級(jí)。 圖41 不投消弧線圈的單相金屬接地測(cè)量原理圖 圖42 不投消弧線圈的單相金屬接地的電流、電壓相量圖測(cè)量功率，應(yīng)用低功率因數(shù)功率表。由于三相對(duì)地電容不等，一相單相接地難以測(cè)得正確的阻尼率，需三相輪流接地測(cè)量，取三次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值。測(cè)量結(jié)果的計(jì)算 CPPIU22CqCCPIII%100%CPCqIdI（41） （42） （43） 上三式中，ICP接

12、地電流的有功分量，A； ICq接地電流的無(wú)功分量，A； P接地回路的有功損耗，W； U0中性點(diǎn)不對(duì)稱電壓，V； d系統(tǒng)的阻尼率。 若測(cè)量時(shí)的電壓和頻率不是額定值，則需將測(cè)量的電流IC折算到額定電壓和額定頻率下的數(shù)值，即 式中， 電壓和頻率為額定值時(shí)的系統(tǒng)接地電容電 流，A； 額定頻率，Hz； 額定電壓，V； 三相電壓線電壓的平均值，V。 由于這種方法，在測(cè)量過(guò)程中，非接地兩相的電壓要升高，一旦發(fā)生絕緣擊穿，接地?cái)嗦菲麟m然切除短路，但由于沒(méi)有補(bǔ)償，另一接地點(diǎn)的電弧如不能熄滅，可能擴(kuò)大事故。同時(shí)由于單相接地產(chǎn)生負(fù)序分量，接地電流中將有較大的諧波分量，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，所以一般不采用這種方法。

13、二、投入消弧線圈 中性點(diǎn)投入消弧線圈時(shí)，利用單相金屬接地，測(cè)量系統(tǒng)的電容電流的原理接線如圖4-3所示。圖中1、2端子接過(guò)流保護(hù)，eeCeCavUfIIUf（44） CeIefeUavU 其值整定為接地電流的45倍，瞬時(shí)跳閘。接地時(shí)的電流電壓相量圖，如圖44所示。圖43 投入消弧線圈的單相金屬接地測(cè)量原理圖W1、W2低功率因數(shù)功率表； W3、W4普通功率表。 圖44 投入消弧線圈的單相金屬接地電流、電壓相量圖 按圖43的試驗(yàn)接線，測(cè)量出補(bǔ)償電流和殘余電流回路的有功及無(wú)功功率，從而計(jì)算出補(bǔ)償電流、殘余電流的有功分量及無(wú)功分量、系統(tǒng)的電容電流和阻尼率。測(cè)量結(jié)果的計(jì)算11CPPIKU21CqBCQIK

14、U32LPPIKU42LqBCQIKUCPCPLPIIICqLqCqIII22CCPCqIII100%CPCqIdI 式中， 殘余電流的有功分量，A； 殘余電流的無(wú)功分量，A； 補(bǔ)償電流的有功分量，A； 補(bǔ)償電流的無(wú)功分量，A； 電容電流的有功分量，A； 電容電流的無(wú)功分量，A； 電容電流的有效值，A； 、 功率表、測(cè)的殘余電流和補(bǔ)償電流回路 的有功功率，W； 、 功率表、測(cè)的殘余電流和補(bǔ)償電流回路 的無(wú)功功率，VAR； 被測(cè)系統(tǒng)的阻尼率； 、 電流互感器 、 的變流比。CPICqILPILqICPICqICI1P3P2Q4Q%d1K2K1LH2LH 這種測(cè)量方法，比不投入消弧線圈的金屬接地安

15、全準(zhǔn)確，也更符合實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，其注意事項(xiàng)有以下幾個(gè)方面： （1試驗(yàn)前應(yīng)消除系統(tǒng)的絕緣缺陷； （2試驗(yàn)中所用儀表應(yīng)不低于0.5級(jí)，電壓、電流互感器不低于1級(jí)； （3接地?cái)嗦菲魅嘤|頭串聯(lián)使用，并有兩相接地保護(hù)，其動(dòng)作電流整定為單相接地電容電流的45倍，瞬時(shí)跳閘； （4測(cè)試時(shí)，系統(tǒng)只保留測(cè)量用的一臺(tái)消弧線圈，其余的應(yīng)退出運(yùn)行； （5根據(jù)估計(jì)或用其它方法測(cè)量的系統(tǒng)電容電流，確定測(cè)試用消弧線圈的分頭，使其盡量靠近不能到達(dá)全補(bǔ)償狀態(tài)； （6如果測(cè)量時(shí)系統(tǒng)的電壓和頻率不是額定值，則計(jì)算出的電容電流，應(yīng)按前面相同的方法折算為額定電壓及額定頻率時(shí)的電流。第三節(jié)第三節(jié) 中性點(diǎn)外加電容法測(cè)電容電流中性點(diǎn)外加電容法

16、測(cè)電容電流 一、中性點(diǎn)外加電容法一、中性點(diǎn)外加電容法 中性點(diǎn)外加電容測(cè)量系統(tǒng)得電容中性點(diǎn)外加電容測(cè)量系統(tǒng)得電容電流，是在系統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償?shù)那闆r下，在變壓電流，是在系統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償?shù)那闆r下，在變壓器的中性點(diǎn)對(duì)地接入適當(dāng)?shù)碾娙萘?，測(cè)量器的中性點(diǎn)對(duì)地接入適當(dāng)?shù)碾娙萘浚瑴y(cè)量中性點(diǎn)的對(duì)地電壓，然后用計(jì)算的方法間中性點(diǎn)的對(duì)地電壓，然后用計(jì)算的方法間接得到系統(tǒng)電容電流。外加電容一般取系接得到系統(tǒng)電容電流。外加電容一般取系統(tǒng)估算的對(duì)地電容統(tǒng)估算的對(duì)地電容C=CA+CB+CC的的1/2倍、倍、1倍、倍、2倍。在每個(gè)電容值下倍。在每個(gè)電容值下測(cè)量一次中性點(diǎn)的對(duì)地電壓位移電壓），測(cè)量一次中性點(diǎn)的對(duì)地電壓位移電壓），根據(jù)系統(tǒng)的不

17、對(duì)稱和測(cè)得的各個(gè)位移電壓，根據(jù)系統(tǒng)的不對(duì)稱和測(cè)得的各個(gè)位移電壓，計(jì)算系統(tǒng)的電容電流，然后取這些電流的計(jì)算系統(tǒng)的電容電流，然后取這些電流的平均值作為系統(tǒng)的電容電流。中性點(diǎn)外加平均值作為系統(tǒng)的電容電流。中性點(diǎn)外加電容等值電路如圖電容等值電路如圖45 、46 所示。所示。 由于三相對(duì)地電容由于三相對(duì)地電容CA、CB、CC和外加電容和外加電容C0的損耗電阻很小，可忽略的損耗電阻很小，可忽略不計(jì)。對(duì)中性點(diǎn)用基爾霍夫第一定律，可不計(jì)。對(duì)中性點(diǎn)用基爾霍夫第一定律，可得到中性點(diǎn)位移電壓得到中性點(diǎn)位移電壓 ，即，即01UA01AB01BC01C001AABBCCABC01(U +U )j C(U +U )j C

18、 +(U +U )j Cj C U0U CU CU C(CCC )U0U01UAUBUCKOCACBCCC0圖45 中性點(diǎn)外加電容等值電路FC0VgCK3K2K1圖46 中性點(diǎn)外加電容法測(cè)量系統(tǒng)電容電流的接線圖于是 AABBCC01ABC0U CU CU CUCCCC （45） 當(dāng)C0=0時(shí)，中性點(diǎn)電壓即是不對(duì)稱電壓U0。AABBCC0ABCU CU CU CUCCC （46） 將式45除以46得： 01ABC0ABC0UCCCUCCCC因?yàn)镃=CA+CB+CC，所以 0100CUUCC001001C UC=UU（47） 系統(tǒng)電容電流為 CI = CU（48） C為系統(tǒng)對(duì)地電容，由式47可知，

19、根據(jù)外加電容C0和測(cè)出的中性點(diǎn)不對(duì)稱電壓U0及位移電壓U01，便可計(jì)算出系統(tǒng)的電容電流。 從式48可以得到：C與系統(tǒng)頻率無(wú)關(guān)，即使中性點(diǎn)有高次諧波電壓，也不影響測(cè)量結(jié)果。因此，中性點(diǎn)外加電容法是現(xiàn)場(chǎng)常用的測(cè)量方法。 如果系統(tǒng)三相很對(duì)稱，會(huì)遇到中性點(diǎn)不對(duì)稱電壓和位移電壓過(guò)低的現(xiàn)象。這種情況無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)量和計(jì)算，甚至測(cè)不出來(lái)。這時(shí)，就要考慮在某一相上加偏移電容的方法進(jìn)行偏移，即認(rèn)為地加大中性點(diǎn)不對(duì)稱電壓，以利于測(cè)量。偏置電容的容量，可選用估算電容的1/4，如沒(méi)有合適電壓等級(jí)的電容，可用10kV移相電容器23只串聯(lián)起來(lái)，在測(cè)試結(jié)果中，應(yīng)減去偏置電容量。001f001C UC=CUU式中 ，fC為偏置

20、電容量 測(cè)量步驟： （1按實(shí)際的試驗(yàn)接線接入測(cè)量設(shè)備及電壓表； （2合上K1、K2，讀取中性點(diǎn)不對(duì)稱電壓U0； （3合上K3，投入外加電容C0，讀取此時(shí)中性點(diǎn)位移電壓U011，讀完后立即斷開K3； （4另接一預(yù)選的外加電容，再合上K3，讀取中性點(diǎn)位移電壓U012、U013； 根據(jù)測(cè)得的中性點(diǎn)位移電壓和在不同電容下測(cè)量的位移電壓，計(jì)算系統(tǒng)三相對(duì)地電容C0和系統(tǒng)電容電流IC。 二、中性點(diǎn)開路短路法 利用中性點(diǎn)開路、短路法測(cè)量系統(tǒng)電容電流，其基本原理與外加電容法類似，如圖47所示。中性點(diǎn)開路，即相當(dāng)于外加了電容量為零的電容，其位移電壓是不對(duì)稱電壓。當(dāng)中性點(diǎn)短路時(shí)，相當(dāng)于中性點(diǎn)外加了一個(gè)數(shù)值等于無(wú)窮大

21、的電容，其位移電壓為零。U0CBACCCBCAAVUAUBUCU00圖47 中性點(diǎn)開、短路等值電路 由式0100CUUCC001001C UCUU式中，01U 中性點(diǎn)外加電容后的位移電壓(V)； 0U 中性點(diǎn)不對(duì)稱電壓，即中性點(diǎn)絕緣時(shí)的電壓(V) ；0C 中性點(diǎn)外加電容(F)；C系統(tǒng)三相對(duì)地電容總和(F)?？芍?dāng)中性點(diǎn)開路，即外加電容等于零時(shí)， C0=0，U01=U0；當(dāng)中性點(diǎn)短路，即外加電容為無(wú)窮大時(shí)， 0C ， 010U。 又由于 010001UCCUU，兩邊同乘以 U得 0010010CodUUICUC UIUUU（49） CU即是系統(tǒng)對(duì)地電容電流 CI； 001C U為中性點(diǎn)外加電容時(shí)

22、，流過(guò)該電容的電流 coI。當(dāng) 時(shí)， 0C 010U， 001C U趨向于中性點(diǎn)短路后的電流值 odI，即 ocodII。 因此式49可變換為0010010CodUUICUC UIUUU（410） 即 0CodUIIU0CodUIIU（411） 由式411可以看出，采用此法測(cè)量電容電流時(shí)，只要測(cè)出中性點(diǎn)開路時(shí)的不對(duì)稱電壓 0U，中性點(diǎn)短路時(shí)的通過(guò)電流 odI和系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的相電壓 U即可。 測(cè)短路電流 odI時(shí)，可事先把電流表串在短路接地回路中，用刀閘并在電流表的兩端，平時(shí)短接，在測(cè)量時(shí)打開。注意測(cè)量時(shí)間應(yīng)盡可能短，以讀準(zhǔn) odI為好，測(cè)后立即把電流表短接。第四節(jié)第四節(jié) 偏置電容法測(cè)電容電流

23、偏置電容法測(cè)電容電流一、原理分析一、原理分析 在610kV系統(tǒng)中，由于沒(méi)有中性點(diǎn)引出，不能用外加電容法和外加電壓法測(cè)量，這里介紹一種偏置電容法，接線如圖48所示：圖48 偏置電容法測(cè)量電容電流原理圖 假設(shè)我們?cè)谌我幌嗉由弦阎娙?fC（如A 相），測(cè)量加偏置電容前后的電壓即可測(cè)出三相電容。設(shè)各相對(duì)地電容相等， 0ABCCCCC，各相對(duì)地電壓也對(duì)稱，加上偏置電容 fC后， 中性點(diǎn)產(chǎn)生偏移電壓 00U，如圖49 所示，利用節(jié)點(diǎn)電壓法得 00aabbccabcU YU YU YUYYY2000000()afaafUCCa U CaU CCCCC03affU CCC圖49 A相加Cf時(shí)的相量圖（412

24、） 由于 aUU，加上偏置電容 fC后的A相電壓 00UUU03ffU CUCC三相對(duì)地電容03ABCCCCCfU CUU（413） 023CIfC U2fU CfUUUCUIUU（414）式中， 2CfIfU C，即流過(guò)偏置電容的電流。 即只要測(cè)出加上偏置電容前后的相電壓 U和 U，就可以 算出三相對(duì)地電容的大小。在測(cè)量中為了減少測(cè)量誤差，可以采用三相輪流加壓的辦法來(lái)計(jì)算三相對(duì)地電容。由于10kVPT繞組的變比為 10000 100 100/333，系統(tǒng)中性點(diǎn)一次電壓與PT開口三角電壓的變比應(yīng)為 10000/1003，即 01003UU。 設(shè)PT二次側(cè)三相電壓為 AU、 BUCU、，那么 0

25、33afUUCCU3bfUUCU為PT二次側(cè)線3cfUUCU取 ，式中 ()/3abbccaLUUUUabUbcU、 caU、電壓， LU為線電壓的平均值，那么03LfUUCCU（415） 即測(cè)量前讀取系統(tǒng)平均電壓該電壓一般是穩(wěn)定不變的），然后分別將 fC投入三相，每次讀取一個(gè)開口三角電壓 U，分三次計(jì)算出 03C，把其平均值代入 03CIC U，即可方便地得出系統(tǒng)對(duì)地電容電流。 試驗(yàn)可采用帶電作業(yè)方式，用另殼棒把相電壓引到絕緣子M上，再用絕緣棒投切電壓表和偏置電容Cf，這樣投切電容Cf時(shí)所引起的電弧就發(fā)生在絕緣子M上，不會(huì)在相線上起弧而引起相間 短路。試驗(yàn)時(shí)切記要對(duì)電容器Cf充分放電，接觸相

26、線的另殼棒要待試驗(yàn)操作完畢后才能脫離相線，這樣可保證人身和電網(wǎng)的安全。 采用偏置電容法測(cè)量系統(tǒng)的電容電流有如下一些特點(diǎn)： （1適用范圍廣，不受有無(wú)中性點(diǎn)引出的影響和電網(wǎng)不對(duì)稱度的影響。試驗(yàn)時(shí)不需對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行倒閘操作，對(duì)系統(tǒng)電壓影響較小，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的絕緣構(gòu)成威脅，不影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行和供電可靠性。接線簡(jiǎn)單、快捷、方便，既可在變電站內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，又可在與之相連的任一分支線試驗(yàn)，其結(jié)果不變。據(jù)我們?cè)诤?、廣東、江蘇、江西等地的試驗(yàn)，一天可對(duì)68座變電站的電網(wǎng)進(jìn)行精確測(cè)試。 （2為了達(dá)到足夠的精度，對(duì)610kV電網(wǎng)而言， 的變化應(yīng)有200600V的變化為好，使用的偏置電容器的容量應(yīng)為12.5F為好。并且要

27、特別注意試驗(yàn)時(shí)電網(wǎng)的相電壓 一定要穩(wěn)，否則會(huì)引起較大的誤差。如我們?cè)趶V東肇慶星湖變電站測(cè)試時(shí)，測(cè)試結(jié)果分散性很大，即A、B、C三相分別加偏置電容時(shí)差別達(dá)到60%，后經(jīng)反復(fù)測(cè)試發(fā)現(xiàn)是該電網(wǎng)帶有沖擊性負(fù)荷，/UUU 是相電壓 不穩(wěn)定造成的，以后在沖擊負(fù)荷停下時(shí)才測(cè)出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。 （3采用偏置電容法測(cè)出的電流為系統(tǒng)對(duì)地電容電流，不含有功分量、負(fù)序分量，基本不受諧波分量的影響。 二、偏置電容法測(cè)電容電流的優(yōu)缺點(diǎn) 偏置電容法方便、快捷、接線簡(jiǎn)單，試驗(yàn)時(shí)對(duì)電網(wǎng)電壓的影響小，可帶電作業(yè)，不需對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行倒閘操作，且不受電網(wǎng)諧波電流的影響。但在實(shí)際測(cè)試中仍有一些因素會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成很大的影響，帶來(lái)較大的測(cè)量誤差。

28、通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析，可以找出電網(wǎng)中存在的一些問(wèn)題和隱患，必須及時(shí)正確地處理，達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量電容電流及防止電網(wǎng)事故發(fā)生的目的。 偏置電容法測(cè)出的結(jié)果是準(zhǔn)確的，但在實(shí)際測(cè)量中仍有一些意想不到的外加因素引起測(cè)量誤差。通過(guò)對(duì)異常測(cè)量結(jié)果的分析，可以找出電網(wǎng)中存在的一些問(wèn)題和隱患。 （1測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算值偏差較大。原因是某些生產(chǎn)無(wú)功補(bǔ)償柜的廠家在產(chǎn)品出廠時(shí)把補(bǔ)償電容器接成星形，且中性U 接地，而在安裝投運(yùn)時(shí)沒(méi)有改接所致。 （2沖擊負(fù)荷對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。原因是電網(wǎng)上帶有沖擊負(fù)荷，由于沖擊負(fù)荷引起了電網(wǎng)電壓波動(dòng)。 （3三相電壓不對(duì)稱且不穩(wěn)定對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。原因是電壓不穩(wěn)定。 第五節(jié) 關(guān)于電容電流測(cè)試方法

29、的研究 一、電容電流測(cè)試方法 關(guān)于電容電流測(cè)試方法，目前采用的方法有：中性點(diǎn)位移電壓法、中性點(diǎn)電流最大值法、 兩點(diǎn)法、三點(diǎn)法、阻抗三角形法、 偏置電容法、注入信號(hào)法等。 根據(jù)圖 410所示的電壓諧振 回路，中性點(diǎn)位移電壓可表示為圖 410 諧振接地系統(tǒng)電壓諧振等值回路（416） 由于gc一般只為C的1.5%2.0%，忽略式416分子中的gc后得 （417） 式中， 1/CLCIICLCI稱為補(bǔ)償電網(wǎng)的脫諧度， gLCCIggdCI為整個(gè)補(bǔ)償電網(wǎng)的阻尼率。1.1 中性點(diǎn)位移電壓法和中性點(diǎn)電流最大值法中性點(diǎn)位移電壓法和中性點(diǎn)電流最大值法 兩種方法都是利用串聯(lián)諧振原理，通過(guò)調(diào)節(jié)消弧線圈，分別用中性點(diǎn)

30、位移電壓和中性點(diǎn)電流的最大值來(lái)確定諧振點(diǎn)。在諧振點(diǎn)，消弧線圈的感抗等于系統(tǒng)容抗，從而直接測(cè)得系統(tǒng)的 對(duì)地電容。這兩種方法適用于無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的消弧線圈。對(duì)于級(jí)差調(diào)節(jié)的消弧線圈，由于不一定恰好能找到諧振點(diǎn)，測(cè)量誤差就會(huì)比較大。另外，由于在諧振點(diǎn)附近中性點(diǎn)電壓和電流的變化很小，有時(shí)受電網(wǎng)線電壓波動(dòng)的影響，要找到諧振點(diǎn)很困難。 1.2. 兩點(diǎn)法 利用式417），解方程組得到系統(tǒng)對(duì)地電容。當(dāng)公式中的阻尼率 d 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于脫諧度 時(shí)，可以忽略阻尼率。用有效值表示，公式可寫成 式中，當(dāng) 0時(shí)，取“”；反之，取“”。由于消弧線圈的有功損耗電導(dǎo)gL一般很小，忽略gL后，U0 /I0 即為消弧線圈的感抗值。式418中有

31、兩個(gè)未知量U0和C，測(cè)量時(shí)改變一次消弧線圈的電感值，取得兩組相應(yīng)的U00和I0，分別代入式中就可以解得C，計(jì)算中必須注意正負(fù)號(hào)的取舍。此方法忽略了電網(wǎng)000001/UUUCLC （418） 阻尼率，在計(jì)算消弧線圈感抗時(shí)忽略了 gL、gC。若電網(wǎng)阻尼率較大，消弧線圈損耗等值阻尼較大，或測(cè)量時(shí)脫諧度過(guò)小，都會(huì)導(dǎo)致10 以上的計(jì)算誤差，所以計(jì)算時(shí)應(yīng)選取脫諧度較大的檔位。若中性點(diǎn)接了限壓電阻，則消弧線圈的感抗計(jì)算誤差會(huì)很大，計(jì)算所得的電容電流誤差將在20以上，甚至得到不能接受的錯(cuò)誤結(jié)果。所以此方法只適用于中性點(diǎn)不接限壓電阻的“隨調(diào)式消弧線圈。 1.3 三點(diǎn)法 此種方法也是利用公式418），解方程組得到

32、系統(tǒng)對(duì)地電容，不同的是它考慮了阻尼率。用有效值表示，公式可寫成 其中的未知量增加到三個(gè)，所以需要選取三組相應(yīng)的U0和I0來(lái)解方程組求得C。此方法無(wú)須考慮脫諧度的正負(fù)，但也存在計(jì)算消弧線圈感抗時(shí)忽略了gL的誤差和417式忽略了分子中2220000022221/UUUdCLdC（419） gC的所造成的誤差。顯然它比兩點(diǎn)法的理論誤差要小，一般在5以下。但由于在計(jì)算消弧線圈感抗時(shí)忽略了，所以同樣也只適用于中性點(diǎn)不接限壓電阻的“隨調(diào)式消弧線圈。 1.4. 阻抗三角形法 對(duì)于預(yù)調(diào)式消弧線圈，由于中性點(diǎn)加了限壓電阻，就可以利用串聯(lián)諧振回路中電阻、電抗之間的三角形關(guān)系來(lái)計(jì)算對(duì)地電容。由于電網(wǎng)阻尼相對(duì)于限壓電

33、阻來(lái)說(shuō)很小，忽略電網(wǎng)阻尼后的串聯(lián)諧振等值回路和阻抗三角形如圖411所示。測(cè)量時(shí)改變一次消弧線圈的電感值，取得相應(yīng)的中性點(diǎn)電流I01、I02，由其相位關(guān)系以及相應(yīng)的阻抗三角形，可得0201122sincos21I RILL2RCLtg（420） （421） 由于在計(jì)算中忽略了消弧線圈的損耗電阻和線路對(duì)地的泄漏電阻，理論計(jì)算誤差一般在5左右。對(duì)于中性點(diǎn)不接限壓電阻的“隨調(diào)式消弧線圈，阻抗三角形的夾角很小，計(jì)算誤差就會(huì)很大。所以，阻抗三角形法一般只用于中性點(diǎn)接限壓電阻的預(yù)調(diào)式消弧線圈。 1.5. 注入信號(hào)法圖411 串聯(lián)諧振等值回路和阻抗三角形相位關(guān)系 這種方法是在二次側(cè)附加一個(gè)變頻電源，通過(guò)向系統(tǒng)

34、注入一個(gè)變頻信號(hào)使消弧線圈和系統(tǒng)對(duì)地電容發(fā)生并聯(lián)諧振，來(lái)測(cè)量系統(tǒng)的諧振頻率f，從而求得系統(tǒng)對(duì)地電容電流，其公式為 00000000000000003333caabbccaabbccaabbccIgj CUEgj CUEgj CUEgj C UjE CE CE CjE CE CE Cgj C Ugj Cgj CUU（422）式中，L為消弧線圈當(dāng)前的電感值， 0003aabbccjE CE CE CUgj C ， abcCCCC。對(duì)于前面的幾種算法而言，當(dāng)系統(tǒng)不平衡電壓 為零時(shí)，就無(wú)法測(cè)量計(jì)算電容電流。對(duì)于注入信號(hào)法來(lái)說(shuō)，不存在上述問(wèn)題，且對(duì)“預(yù)調(diào)式和“隨調(diào)式消弧線圈均適用，誤差一般在5以下。但它

35、向系統(tǒng)注入了一個(gè)非工頻信號(hào)，盡管功率不大，也多少會(huì)對(duì)系統(tǒng)波形、頻率產(chǎn)生不利影響。 得到系統(tǒng)的對(duì)地電容后，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生金屬性單相接地故障時(shí)，電容電流有效值為 （423） 在實(shí)際系統(tǒng)中，電網(wǎng)一般是經(jīng)過(guò)一定的過(guò)渡電阻Rd發(fā)生單相接地故障。因此，實(shí)際的故障電流往往不等于系統(tǒng)的電容電流。這樣，就存在以系統(tǒng)電容電流為依據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)消弧線圈的補(bǔ)償是否合理的問(wèn)題。要分析解決這個(gè)問(wèn)題，必須緊緊圍繞電容電流計(jì)算的目的。 計(jì)算電容電流的目的是為了合理確定消弧線圈的補(bǔ)償，大大減小故障點(diǎn)的殘流，最終使接地電弧可靠熄滅。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)渡電阻單相接地時(shí)的殘流為 眾所周知，過(guò)渡電阻Rd越小，中性點(diǎn)位移電壓U0越高。又由424式可知，在消

36、弧線圈補(bǔ)償即脫諧度和系統(tǒng)阻尼率不變的情況下，U0越大，殘流越大。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生金屬性單相接地003CIUCEC0CUIdjIE（424） 故障時(shí)，過(guò)渡電阻為零，U0達(dá)到最大值等于系統(tǒng)相電壓，此時(shí)的殘流達(dá)到最大值。 因此，以控制當(dāng)前運(yùn)行方式下的最大殘流為原則，可以根據(jù)金屬性故障時(shí)的電容電流和殘流限定值來(lái)確定消弧線圈的補(bǔ)償。那么在當(dāng)前運(yùn)行方式下，無(wú)論過(guò)渡電阻Rd多大，補(bǔ)償后的殘流都將小于限定值，接地電弧都能可靠熄滅。因此，以電容電流為依據(jù)來(lái)確定消弧線圈的補(bǔ)償是完全合理的。 由前面的分析可知，目前電容電流的測(cè)量計(jì)算，在計(jì)算理論和計(jì)算方法上都存在誤差，在一定程度上影響了消弧線圈的補(bǔ)償效果。由于用戶對(duì)消弧線

37、圈精確補(bǔ)償?shù)囊笤絹?lái)越高，所以必須對(duì)現(xiàn)有的計(jì)算理論和方法進(jìn)行改進(jìn)，減小誤差。本章在對(duì)現(xiàn)有電容電流計(jì)算理論和方法深入研究的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了計(jì)算理論，提出了新的計(jì)算方法，提高了消弧線圈的補(bǔ)償精度。 二、提高電容電流計(jì)算精度的方法 2.1. 計(jì)及電網(wǎng)不平衡時(shí)的單相故障等值電路 三相對(duì)地電容是線路與大地間的空間電場(chǎng)本身的參數(shù)， 故障前后電容值不變。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生金屬性單相接地故障時(shí)，流經(jīng)故障點(diǎn)的電流最大，其值IC0由式425可得。由于單相接地故障前后，不平衡電壓的各參數(shù)均不變，所以故障前后的不平衡電壓也不變。由此可見(jiàn)，故障點(diǎn)的電容電流跟電網(wǎng)三相對(duì)地總電容、中性點(diǎn)位移電壓和不平衡電壓有關(guān)。由425式可知，計(jì)及

38、不平衡時(shí)，對(duì)地電容兩端的電壓為中性點(diǎn)位移電壓與不平衡電壓之差。此時(shí)的故障等效電路，如圖412所示。顯然，電網(wǎng)不平衡度越大，不平衡電壓就越大，忽略不平衡電壓所產(chǎn)生的誤差也就越大。 圖412 計(jì)及不平衡的補(bǔ)償電網(wǎng)單相故障等值回路 由422式可知，金屬性單相接地故障時(shí)的電容電流為000cIj C UU（425） 2.2 系統(tǒng)對(duì)地總電容的測(cè)量計(jì)算系統(tǒng)對(duì)地總電容的測(cè)量計(jì)算 由由428式可知，要提高電容電流的計(jì)算精度，首先就式可知，要提高電容電流的計(jì)算精度，首先就要減小對(duì)地電容的計(jì)算誤差。從前面的分析中知道，對(duì)地電容要減小對(duì)地電容的計(jì)算誤差。從前面的分析中知道，對(duì)地電容測(cè)量計(jì)算的理論公式存在著誤差，且預(yù)調(diào)

39、式和隨調(diào)式不能通用。測(cè)量計(jì)算的理論公式存在著誤差，且預(yù)調(diào)式和隨調(diào)式不能通用。 為了消除理論公式的誤差，增強(qiáng)公式的通用性，可以把電為了消除理論公式的誤差，增強(qiáng)公式的通用性，可以把電壓諧振等值回路變形，把消弧線圈等效為電感和損耗電阻的串壓諧振等值回路變形，把消弧線圈等效為電感和損耗電阻的串聯(lián)，如圖聯(lián)，如圖415所示。其中所示。其中 RL =rL + R ，rL為消弧線圈損耗電為消弧線圈損耗電阻，阻，R為限壓電阻。對(duì)于隨調(diào)式消弧線圈，中性點(diǎn)不加限壓電為限壓電阻。對(duì)于隨調(diào)式消弧線圈，中性點(diǎn)不加限壓電阻，則阻，則R為零。此等值電路包含了線路的泄漏電導(dǎo)、消弧線圈為零。此等值電路包含了線路的泄漏電導(dǎo)、消弧線圈的損耗電阻以及限壓電阻，對(duì)于預(yù)調(diào)式和隨調(diào)式消弧線圈都能的損耗電阻以及限壓電阻，對(duì)于預(yù)調(diào)式和隨調(diào)式消弧線圈都能適用。適用。 由此等值電路可得如下等式由此等值電路可得如下等式 0001/LcUIRj Lgj C00LCUdj XX（426） 式中， 222