1 LYDRC-3配電網(wǎng)電容電流測試儀概述

目前，我國電力系統(tǒng)的電源中性點一般是不直接接地的，所以當(dāng)線路單相接地時流過故障點的電流實際是線路對地電容產(chǎn)生的電容電流。據(jù)統(tǒng)計，電力系統(tǒng)的故障很大程度是由于線路單相接地時電容電流過大導(dǎo)致起弧且電弧無法自行熄弧引起的。因此，我國的電力規(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，應(yīng)裝設(shè)消弧線圈以補償電容電流，這就要求對的電容電流進行測量以做決定。另外，電力系統(tǒng)的對地電容和PT的參數(shù)配合會產(chǎn)生PT鐵磁諧振過電壓，為了驗證該配電系統(tǒng)是否會發(fā)生PT諧振及發(fā)生什么性質(zhì)的諧振，也必須準(zhǔn)確測量電力系統(tǒng)的對地電容值。

傳統(tǒng)的測量電容電流的方法有單相金屬接地的直接法、外加電容間接測量法等，這些方法都要接觸到一次設(shè)備，因而存在試驗危險、操作繁雜，工作效率低等缺點。進而出現(xiàn)了在PT二次側(cè)注入信號法測量電網(wǎng)電容電流；與傳統(tǒng)測量方法相比，該方法測量過程中，測試儀無需和一次側(cè)直接相連，因而試驗不存在危險性，無需做繁雜的安全工作和等待冗長的調(diào)度命令，只需將測量線接于PT的開口三角端子就可以測量出電容電流的數(shù)據(jù)。從PT開口三角處注入的是微弱的異頻測試信號，所以既不會對繼電保護和PT本身產(chǎn)生任何影響，又避開了50Hz的工頻干擾信號。

但是，現(xiàn)有的基于PT二次側(cè)注入信號法的測試儀體積及重量較大，便攜性較差不利于測試量較大的工況。另外，此類測試儀對于4PT連接方式的電網(wǎng)，測量精度極低，難以滿足用戶需求；需要改變PT連接方式才能準(zhǔn)確測量系統(tǒng)電容電流。

為解決這些問題，我公司在上一代基于PT二次側(cè)注入信號法測試儀的基礎(chǔ)上，經(jīng)過重新研發(fā)設(shè)計，開發(fā)出新一代產(chǎn)品電容電流測試儀。采用全新硬件結(jié)構(gòu)和速度更快的ARM處理器及AD轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置全新的全數(shù)字變頻逆變電源，效率高、發(fā)熱量小、體積小、重量輕。與前一代相比，新一代體積和重量都大大減小，更加便于攜帶和現(xiàn)場測試。加入新的測量方法，以解決4PT連接方式電網(wǎng)電容電流測試精度不高的問題。在任何時刻（包括測量過程中）都可準(zhǔn)確測量零序3U0電壓，從而便于用戶判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)；并且在測試過程中，如果零序3U0電壓過高可自動停止測量過程。

該測試儀采用工業(yè)彩色液晶屏（強光下可讀）、中文菜單、人機交互更加友好，并且具備U盤存儲和數(shù)據(jù)打印等功能。接線簡單、測試速度快、測試穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，大大減輕了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率。

2 LYDRC-3配電網(wǎng)電容電流測試儀測量原理

電容電流測試儀是從PT 開口三角側(cè)來測量系統(tǒng)的電容電流的。其測量原理如圖1所示。

在圖1中，從PT二次開口三角處注入不同頻率的電流信號（頻率非50Hz，目的是為了消除工頻信號的干擾），在PT高壓側(cè)A、B、C三相感應(yīng)出3個電流方向相同的電流信號，此電流為零序電流，因此它在電源和負荷側(cè)均不能流通，只能通過PT和對地電容形成回路，所以圖1又可簡化為圖2。

根據(jù)圖2的物理模型就可建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，通過檢測測量信號就可以測量出三相對地電容值3C0，再根據(jù)公式I=3ωCOUφ（Uφ為被測系統(tǒng)的相電壓）計算出系統(tǒng)的電容電流。

3 LYDRC-3配電網(wǎng)電容電流測試儀功能及特點

3.1  測量范圍更寬，測試速度更快。

3.2  支持3PT連接方式、兩種4PT連接方式、1PT連接方式現(xiàn)場電容電流測量，以及針對現(xiàn)場4PT連接方式測量不準(zhǔn)的情況而提出的電容器組中性點異頻信號注入法。

3.3  工業(yè)級彩色液晶顯示屏，分辨率320×240點陣，強光下可讀。

3.4  人機交互界面更加友好：

(1)對于一些重要的操作及參數(shù)設(shè)置，顯示其提示信息和幫助說明。

(2)測量結(jié)果及相關(guān)參數(shù)顯示和打印更加詳細，便于用戶日后分析。

(3)選擇PT連接方式時，可顯示各種PT連接方式下的接線原理圖，便于用戶判別現(xiàn)場PT連接方式及測試線連接位置。

(4)屏幕頂部狀態(tài)欄實時顯示優(yōu)盤插入狀態(tài)，對未連接的設(shè)備進行操作時，顯示相應(yīng)的未連接提示信息。

3.5  實時測量和顯示零序3U0電壓值，便于用戶判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)；并且，在測量工程中如果發(fā)現(xiàn)零序3U0電壓過高，可自動停止測量過程。

3.6  具備多重零序3U0過壓保護電路，測試儀輸出端可耐受AC100V 50HZ電壓而不損壞。

3.7  內(nèi)置全數(shù)字變頻逆變電源，具有輸出頻率準(zhǔn)確、輸出電流可調(diào)、輸出效率高、發(fā)熱量小、體積小、重量輕、長時間工作穩(wěn)定等特點。

3.8  具備輸出短路保護功能。

3.9  具備實時時鐘，可實時顯示當(dāng)前時間和日期；測量結(jié)果包括測量日期及時間。

3.10 測量數(shù)據(jù)存儲方式分為本機存儲和優(yōu)盤存儲，其中本機存儲可存儲測量數(shù)據(jù)150條，并且本機存儲可轉(zhuǎn)存至優(yōu)盤；優(yōu)盤存儲數(shù)據(jù)格式為Word格式，可直接在電腦上編輯打印。

3.11 熱敏打印機打印功能，快速、無聲。

3.12 體積小、重量輕，方便攜帶使用。

4 LYDRC-3配電網(wǎng)電容電流測試儀技術(shù)指標(biāo)

4.1 電容電流測量

4.1.1 測量范圍：0.3μF～200μF  1A～400A

4.1.2 準(zhǔn)確度：  ±(讀數(shù)×5%+2字)

4.1.3 分辨率：  0.3～9.999（0.001） 10～99.99（0.01） 100～999.9（0.1）

                ≥1000（1）

4.1.4 電壓等級：0.1KV～99.9KV連續(xù)可調(diào)

4.2 零序3U0電壓測量

4.2.1 測量范圍：1V～100V AC 50HZ

4.2.2 準(zhǔn)確度：  ±(讀數(shù)×1%+10字)

4.2.3 分辨率：  1～9.999（0.001） 10～99.99（0.01）

4.3 使用條件及外形

4.3.1 工作電源：AC100-240VAC 0.8A, 50/60Hz

4.3.2 儀器重量：4.5Kg

4.3.3 儀器體積：320mm(長)×270mm(寬)×150mm(高)

4.3.4 使用溫度：-10℃～50℃

4.3.5 相對濕度：＜90%，不結(jié)露

5 LYDRC-3配電網(wǎng)電容電流測試儀面板及各部件功能介紹

5.1 電流輸出：接測試線一端的彈棒，測試線另一端接PT二次側(cè)。

5.2 保險管：  電流輸出保險管，串聯(lián)在測試回路中，熔斷電流2A。

5.3 顯示屏：  工業(yè)級320×240點陣彩色液晶屏，LED背光，顯示操作菜單和測試結(jié)果。

5.4 按鍵：    操作儀器用。 “↑↓"為“上下"鍵，選擇移動或修改數(shù)據(jù)；“←→"為“左右"鍵，選擇移動或修改數(shù)據(jù)；“確認(rèn)"鍵，確認(rèn)當(dāng)前操作；“取消"鍵，放棄當(dāng)前操作。

5.5 優(yōu)盤接口：外接優(yōu)盤用，用來存儲測試數(shù)據(jù)，請使用FAT或FAT32格式的U盤。在存儲過程中，嚴(yán)禁撥出優(yōu)盤。

5.6 打印機：  打印測試結(jié)果。

5.7 接地端子：儀器必須可靠接地?，F(xiàn)場接地點可能有油漆或銹蝕，必須清理干凈。

5.8 電源開關(guān)：整機電源開關(guān)。

5.9 電源輸入：交流AC220V電源輸入。

6 補償電容器組中性點異頻信號注入法

6.1 測量方法說明及測量特點

常用的異頻信號注入法是從PT開口三角處注入異頻信號，其測量原理中假設(shè)電壓互感器三相勵磁特性和漏抗一致，且在測試過程中忽略了勵磁阻抗。而在實際現(xiàn)場，電壓互感器往往會出現(xiàn)由于生產(chǎn)批次的不同而導(dǎo)致的三相勵磁特性和漏抗不一致，尤其對于4PT連接方式電壓互感器的差異將大大影響電容電流的測量準(zhǔn)確性。

針對以上情況，提出了補償電容器組中性點異頻信號注入法，此測量方法避免了電壓互感器參數(shù)不一致的影響，且無需退出高低壓消諧裝置，既保證了電網(wǎng)運行安全，又保證了測量的準(zhǔn)確性。

6.2 測量原理

圖4中：

PT：外接單相電磁式電壓互感器，電壓互感器變比為（UL電壓互感器額定高壓）

X： 耐壓電纜

DL：斷路器 

DS：隔離開關(guān)

ES：接地開關(guān) 

L： 限流電抗器

Ca、Cb、Cc：   補償電容器組

C11、C22、C33：線路三相對地電容

見圖4所示，電容電流測試儀與單相電壓互感器的二次繞組相連，電壓互感器的一次繞組經(jīng)耐壓電纜與補償電容器組中性點相連，通過補償電容器組向三相注入異頻零序電流。電容電流測試儀通過測量電壓互感器二次繞組的電壓和電流，計算得到對地電容和電容電流。

注：補償電容器組中性點異頻信號注入法，在測量之前必須確定電容器組Ca、Cb、Cc的確切電容量；且需要一個外置單相電磁式電壓互感器，為了提高測量精度，可選用精度較高的電壓互感器，電壓互感器變比為（UL電壓互感器額定高壓）；測試儀的參數(shù)設(shè)置中“PT方式"應(yīng)選擇“C1PT"。

6.3 測量步驟

6.3.1 查看不接地系統(tǒng)的接線方式和運行方式，系統(tǒng)所有線路均已投入。

6.3.2 現(xiàn)場已配置消弧線圈的，根據(jù)接線方式和運行方式，退出與被測系統(tǒng)有電氣聯(lián)系的所有消弧線圈。

6.3.3 外置單相電壓互感器置于絕緣墊上，高壓尾端、低壓尾端和外殼分別一點接地。

6.3.4 將電容電流測試儀的電流輸出端與單相電壓互感器二次繞組相連。儀器置于絕緣墊上，且與互感器的距離不小于2m（10kV）和3m（35kV），電容電流測試儀外殼應(yīng)可靠接地。

6.3.5將單根耐壓電纜一端與外置的單相電壓互感器高壓端相連。在該補償電容器組中性點隔離開關(guān)處，利用絕緣操作桿將電纜的另一端與該補償電容器組中性點相連。無中性點隔離開關(guān)的補償電容器組可在其它操作方便處將電纜與中性點相連。連接部位需可靠接觸。   

6.3.6 單相電壓互感器周圍設(shè)置安全圍欄，安全圍欄與互感器的距離不小于0.7m（10kV）、1m（35kV），向外懸掛“止步、高壓危險"標(biāo)示牌。

6.3.7 測試人員位于絕緣墊上開始測試。

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