配電網(wǎng)電容電感測試儀

一、LYDRC-III配電網(wǎng)電容電感測試儀產(chǎn)品描述

     目前，我國配電系統的電源中性點(diǎn)一般是不直接接地的，所以當線(xiàn)路單相接地時(shí)流過(guò)故障點(diǎn)的電流實(shí)際是線(xiàn)路對地電容產(chǎn)生的電容電流。據統計，配電網(wǎng)的故障很大程度是由于線(xiàn)路單相接地時(shí)電容過(guò)大而無(wú)法自行熄弧引起的。因此，我國的電力規程規定當10kV和35kV系統電容電流分別大于30A和10A時(shí)，應裝設消弧線(xiàn)圈以補償電容電流，這就要求對配網(wǎng)的電容電流進(jìn)行測量以做決定。另外，配電網(wǎng)的對地電容和PT的參數配合會(huì )產(chǎn)生PT鐵磁諧振過(guò)電壓，為了驗證該配電系統是否會(huì )發(fā)生PT諧振及發(fā)生什么性質(zhì)的諧振，也必須準確測量配電網(wǎng)的對地電容值。傳統的測量配網(wǎng)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備，因而存在試驗危險、操作繁雜，工作效率低等缺點(diǎn)。

     為解決這些問(wèn)題，我公司與大專(zhuān)院校及試驗研究院共同潛心研制，開(kāi)發(fā)出LYDRC-III配電網(wǎng)電容電感測試儀。該新型智能化測試儀直接從PT的二次側測量配電網(wǎng)的電容電流，與傳統的測試方法相比，該儀器無(wú)需和一次側直接相連，因而試驗不存在危險性，無(wú)需做繁雜的安全工作和等待冗長(cháng)的調度命令，只需將測量線(xiàn)接于PT的開(kāi)口三角端就可以測量出電容電流的數據。由于從PT開(kāi)口三角處注入的是微弱的異頻測試信號，所以既不會(huì )對繼電保護和PT本身產(chǎn)生任何影響，又避開(kāi)了50Hz的工頻干擾信號，同時(shí)測試儀的輸出端可以耐受100V的交流電壓，若測量時(shí)系統有單相接地故障發(fā)生，亦不會(huì )損壞PT和測試儀，因而無(wú)需做特別的安全措施，使這項工作變得安全、簡(jiǎn)單、快捷，且測試結果準確、穩定、可靠。

     LYDRC-III采用大屏幕液晶顯示，中文菜單，操作非常簡(jiǎn)便，且體積小、重量輕，便于攜帶進(jìn)行戶(hù)外作業(yè)，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，測試速度快，數據準確性高，大大減輕了試驗人員的勞動(dòng)強度，提高了工作效率。
二、技術(shù)參數
1)       電容電流測量范圍：1A～250A   0.3μF～125μF
2)       測量誤差：≤5% 
3)       工作溫度：-10℃～50℃
4)       工作濕度：0～80%
5)       工作電源：AC 220V±10%    50Hz±1Hz
6)        外行尺寸：350mm×200mm×150mm
7)        儀器重量：2.5kg
8)        電壓等級：1KV、3KV、6KV、6.3KV、10KV、20KV、35KV、66KV。
三、面板說(shuō)明
1)       電流輸出端子：輸出測量信號，接到PT開(kāi)口三角端
2)       保險管：配置220V/2A保險管，用于保護儀器過(guò)載或故障
3)       LYDRC-III的接地端子
4)       液晶屏：顯示測試狀態(tài)和測試數據
5)       對比度：調節液晶屏的顯示對比度
6)       AC220V：電源插座及開(kāi)關(guān)
7)       復位鍵：用于儀器復位初始化或中斷測試
8)       電壓選擇鍵：按該鍵，可以在1kV、3kV、6kV、6.3KV、10kV、20KV、35kV、66KV系統線(xiàn)電壓間　循環(huán)選擇
9)       方式/測量鍵：多功能鍵，短按（即按下后立刻松開(kāi)）時(shí)，用于循環(huán)選擇系統PT的接線(xiàn)方式；長(cháng)按（即按下2秒后才松開(kāi)）時(shí)，用于啟動(dòng)測量。

四、測試原理

LYDRC-III是從PT 開(kāi)口三角側來(lái)測量系統的電容電流的。其測量原理如圖二所示。

在圖二中，從PT開(kāi)口三角注入一個(gè)異頻的電流（非50Hz的交流電流，目的是為了消除工頻電壓的干擾），這樣在PT高壓側就感應出一個(gè)按變比減小的電流，此電流為零序電流，即其在三相的大小和方向相同，因此它在電源和負荷側均不能流通，只能通過(guò)PT和對地電容形成回路，所以圖二又可簡(jiǎn)化為圖三。

根據圖三的物理模型就可建立相應的數學(xué)模型，通過(guò)檢測測量信號就可以測量出三相對地電容值3C0，再根據公式I=3ωCOUφ（Uφ為被測系統的相電壓）計算出配網(wǎng)系統的電容電流。
五、PT接線(xiàn)方式及PT的變比

    配電網(wǎng)中的PT接線(xiàn)方式和PT的變比會(huì )對測試儀的測量結果產(chǎn)生很大的影響，如果PT的接線(xiàn)方式和變比選擇不正確，測量結果將不是系統的真實(shí)電容電流值，而是真實(shí)值乘以?xún)勺儽戎痰钠椒奖?。因此為了測得正確的數據，在測試前必須對配電網(wǎng)中PT的接線(xiàn)方式及PT變比有一個(gè)清晰的了解。本測試儀采用循環(huán)選擇的方式來(lái)選擇系統PT的各種接線(xiàn)方式及變比，這樣用戶(hù)無(wú)需繁瑣地輸入各種PT接線(xiàn)方式下的變比，使測量工作更簡(jiǎn)便、更快捷。本儀器提供五種“方式”的選擇，即3PT、3PT1、4PT，4PT1、1PT，每種方式代表一種PT的接線(xiàn)方式和不同的變比，這五種方式基本上包括配電系統中各種常用的PT接線(xiàn)方式。

目前，我國配電網(wǎng)的PT接線(xiàn)方式有以下幾種：

1、3PT接線(xiàn)方式：

    這種接線(xiàn)方式分“N接地”、“B相接地”兩種，分別如圖四和圖五所示。

    對于這兩種方式，均從N-L兩端注入測試信號。根據所用PT的不同，組成開(kāi)口三角的二次繞組可能是100/3（V）或100（V）繞組，這樣，測量時(shí)PT的變比分別為： 、

為配電網(wǎng)系統的線(xiàn)電壓，如6kV、10kV或35kV）。這三個(gè)變比就對應于測試儀中“方式”選擇中的3PT、3PT1三種方式，通過(guò)短按“方式/測量”鍵來(lái)進(jìn)行方式選擇。

圖四、圖五所示的系統運行方式是從開(kāi)口三角測量系統電容電流時(shí)所必須的運行方式，而對于一般的配網(wǎng)系統，并不都是處于這樣的運行方式下，例如在系統中還接有消弧線(xiàn)圈、PT高壓側中性點(diǎn)接有高阻消諧器、PT開(kāi)口三角接有二次消諧裝置等。這時(shí)，為了使用測試儀進(jìn)行容性電流的測量，必須將運行方式轉換為圖四或圖五所示的運行方式。

常見(jiàn)的采用3PT接線(xiàn)方式的配網(wǎng)其運行方式如圖六所示。

這時(shí)，使用測試儀測量配網(wǎng)電容電流前必須完成以下操作：
1.檢查測量用的PT高壓側中性點(diǎn)是否安裝高阻消諧器，如有，將其短接。從測量原理可知，選用哪組PT進(jìn)行測量，我們就只考慮這組PT的接線(xiàn)情況。而無(wú)需關(guān)心系統內的其他PT的情況。如果系統中有些PT安裝高阻消諧器，有些沒(méi)安裝，則*可以從沒(méi)有安裝高阻消諧器的PT進(jìn)行測量，這樣可以省去短接消諧器的工作。
2.檢查消弧線(xiàn)圈是否全部退出運行。在有電氣的被測電壓等級系統中所有消弧線(xiàn)圈均要退出運行，并非只退出該變電站的消弧線(xiàn)圈。同時(shí)只考慮被測電壓等級的情況，無(wú)需考慮其他電壓等級的情況。例如，被測變電站A為10kV系統，并通過(guò)聯(lián)絡(luò )線(xiàn)與變電站B的10kV系統相連，變電站A有2臺消弧線(xiàn)圈，變電站B有1臺消弧線(xiàn)圈，則測量時(shí)有電氣的這3臺消弧線(xiàn)圈均要退出運行；而35kV系統有無(wú)消弧線(xiàn)圈則無(wú)需考慮。
3.退出PT 開(kāi)口三角的消諧裝置。如果經(jīng)過(guò)實(shí)測證明，開(kāi)口三角所接的某些廠(chǎng)家某些型號的二次消諧裝置對測量結果沒(méi)有影響，則消諧裝置可以不退出運行。一般對于微電腦控制的消諧器，其只有在系統有諧振發(fā)生時(shí)才動(dòng)作，該類(lèi)消諧器一般對測量無(wú)影響。
4.如果PT二次側并列運行（很少見(jiàn)），則將其改為單獨運行。
5.確保將測試儀的電流輸出端正確接到圖四的開(kāi)口三角N-L上。一般在二次的端子編號為N600和 L630。為了確保連接正確，可以按下列方法進(jìn)行檢查：（1）用萬(wàn)用表分別測量PT二次側三相電壓和開(kāi)口三角電壓；將三相電壓中的大值減去小值得到的差和開(kāi)口三角電壓比較，如果兩者差不多，就說(shuō)明找到的開(kāi)口三角端是正確的；如果兩者差別很大，則說(shuō)明沒(méi)有正確找到開(kāi)口三角端。例如，測量得到三相電壓分別為61V、60V、59.5V，則正確的開(kāi)口三角電壓應為1.5V左右，如果測量得到的開(kāi)口三角電壓僅為0.2V，說(shuō)明所找的開(kāi)口三角端不正確或PT開(kāi)口三角連線(xiàn)已經(jīng)斷開(kāi)（在現場(chǎng)實(shí)測中發(fā)現有多個(gè)變電站的PT 開(kāi)口三角連線(xiàn)斷開(kāi)情況）。
6.選擇正確的PT變比，也就是選擇正確的PT接線(xiàn)方式。配網(wǎng)電容電流測試儀是通過(guò)選擇PT接線(xiàn)方式和系統電壓來(lái)達到選擇PT變比的作用，這樣對于試驗人員會(huì )更方便、快捷。PT一般是采用100/3V的二次繞組連接成開(kāi)口三角，但也有特殊的情況，有些變電站的PT采用100V二次繞組組成開(kāi)口三角。為了確保選擇變比的正確，可以通過(guò)測量組成開(kāi)口三角的各繞組的電壓來(lái)確定。

完成以上操作后，就可以運用配網(wǎng)電容電流測試儀進(jìn)行準確測量電容電流了。

2、4PT接線(xiàn)方式

在測量中，如系統有3PT的接線(xiàn)PT，盡量從3PT中測量，盡量避免采用4PT接線(xiàn)方式。

大部分變電站中的4PT的接線(xiàn)方式有兩種接法，分別如圖七和圖八所示。對于圖七中這種4PT的接線(xiàn)方式，組成星形的三個(gè)PT的開(kāi)口三角側被短接，系統零序電壓由第四個(gè)PT的測量線(xiàn)圈來(lái)測量，各相電壓分別從A－N、B－N、C－N端測量。這種接線(xiàn)方式下，系統單相接地時(shí)N－L端的電壓為57.7V。

圖八中的接線(xiàn)和圖七中的接線(xiàn)*區別是在N－L端串接入第四個(gè)PT的33V二次線(xiàn)圈，這樣當系統單相接地時(shí)，N－L兩端電壓為91V（即57.7V＋33.3V）。

在圖七和圖八中,測量信號都是從N-L端注入。

在圖七中，零序PT（即第4個(gè)PT）的二次零序繞組是ox-oa繞組，其電壓通常為 V，則測量時(shí)PT變比為 .

這種接線(xiàn)方式和變比下，對應于測試儀的“4PT”方式。也就是說(shuō)，如果接線(xiàn)方式如圖七所示，則在測量電容電流前必須通過(guò)短按“方式/測量”按鈕來(lái)選擇 “4PT”方式。

在圖八中，零序PT（即第4個(gè)PT）的二次零序繞組是由主繞組ox-oa繞組和副繞組oxo-oao串聯(lián)組成，主繞組ox-oa的電壓為100/√3（V），副繞組oxo-oao的電壓為100/3V，則測量時(shí)PT變比為 .這種接線(xiàn)方式下，對應于測試儀的“4PT1”接線(xiàn)方式。

其中， 為配電網(wǎng)系統的線(xiàn)電壓，如6kV、10kV或35kV。

第三種4PT接線(xiàn)方式如圖九所示。這種接線(xiàn)方式比較少見(jiàn)，但在系統中還是存在。在圖九中這種接線(xiàn)方式三相PT的三個(gè)二次輔助繞組即：1ao-1xo、2ao-2xo、3ao-3xo組成開(kāi)口三角L601-L602，oa-ox和oao-oxo為零序PT的兩個(gè)二次繞組，它們與開(kāi)口三角L601-L602組成一個(gè)大的開(kāi)口三角N600-L601。相電壓也是從a、b、c與N600中測量。

對于這種接線(xiàn)方式，將L601和L602短接，并從N600和L601端注入測量電流，接線(xiàn)方式選擇“4PT1”即可。

對于4PT的接線(xiàn)方式，當被測的三相對地電容小于30微法時(shí)（10kV電容電流約為55A），測量結果是準確的。但當被測電容太大時(shí)，測量結果就會(huì )隨電容的增大而偏差較多。如果比較準確測量，可將4PT接線(xiàn)的運行方式轉變?yōu)?/span>3PT的運行方式，然后按前面所述的3PT方式進(jìn)行測量。

將4PT接線(xiàn)的運行方式轉變?yōu)?/span>3PT的運行方式的方法如下：
1.對于4PT的接線(xiàn)方式一和方式二， 將第四個(gè)PT高壓側短接，并將被短接的開(kāi)口三角側打開(kāi)，從打開(kāi)兩側注入電流測量即可。這時(shí)4PT接線(xiàn)的運行方式就*變成了3PT的運行方式。
2.對于4PT的接線(xiàn)方式三，將零序PT即圖九中所示的PT4的高壓繞組短接，將儀器的電流輸出端接到圖九中所示的開(kāi)口三角L601-L602，就可以開(kāi)始測量了。其接線(xiàn)圖如圖十所示。

六、從變壓器中性點(diǎn)測量配網(wǎng)電容電流的方法

“1PT”方式就是外加一個(gè)電壓互感器（PT）從變壓器中性點(diǎn)或接地變中性點(diǎn)測量電容電流的方法，是對3PT和4PT方式的補充。這種測量方式的優(yōu)點(diǎn)就是測試人員不必考慮母線(xiàn)PT組的接線(xiàn)方式，所以在測量過(guò)程中也無(wú)需二次班組人員配合。

1、測量接線(xiàn)

LYDRC-III采用配網(wǎng)電容電流測試儀從變壓器中性點(diǎn)或接地變中性點(diǎn)測量配網(wǎng)電容電流的接線(xiàn)如圖十一所示：

圖十一中，Tr為變壓器35kV側繞組，或是10kV系統的接地變，O為變壓器中性點(diǎn)，Ca、Cb、Cc分別為三相對地電容， PT是外加的一個(gè)電壓互感器， AX，ax分別為PT的一、二次繞組，PT的變比為

LYDRC-III測量的操作步驟如下：
1）將儀器接地端子及PT一、二次繞組的X端和x端接地。
2）將儀器的電流輸出端接到PT的二次側（即57V的端子），再將PT的高壓端A引一根導線(xiàn)，用絕緣桿引到變壓器中性點(diǎn)O。
3）正確設置測試儀的測量方式：

a）將測試儀的“系統電壓”選為10kV（因為測量用的PT是10kV的，選擇“系統電壓”和“PT接線(xiàn)方式”起到輸入PT變比的作用）。

b）PT接線(xiàn)方式選1PT。
4）開(kāi)始測量，得到測量結果。值得注意的是：如果被測系統是10kV系統，測量結果可以直接讀??；對于其他電壓等級，電容量是可以直接讀取的，但電容電流測量值要乘上一個(gè)該電壓和10kV的比值，因為對地電容量一定，電容電流與系統電壓成正比關(guān)系。如被測系統為35kV，則真實(shí)的電容電流值為測試儀的“顯示值”乘以3.5（即35kV/10kV）。
5）測量完畢，先取下絕緣桿，再收拾試驗現場(chǎng)。
2、測量注意事項
1）PT的一、二次繞組及測試儀要接好地。
2）要使用合格的絕緣桿將引線(xiàn)引到變壓器中性點(diǎn)O。
3）引線(xiàn)與周?chē)脑O備及試驗人員保持安全距離。
3、 外加PT進(jìn)行測量的必要性

采用上述方法進(jìn)行電容電流測量時(shí)要外加一個(gè)PT，這是為了將高壓和低壓進(jìn)行安全隔離，保證試驗人員及測試儀器的安全。

我們知道，配網(wǎng)系統正常運行時(shí)，變壓器中性點(diǎn)或接地變中性點(diǎn)的對地電壓是比較低的，一般只有幾十伏到幾百伏。但如果測量時(shí)系統發(fā)生單相接地，變壓器中性點(diǎn)或接地變中性點(diǎn)的對地電壓就上升為相電壓，對35kV和10kV系統而言，此時(shí)中性點(diǎn)的電壓分別為20.2kV和5.8kV，如果不經(jīng)過(guò)PT而直接將儀器引線(xiàn)到中性點(diǎn)進(jìn)行測量，當系統發(fā)生單相接地時(shí)，就會(huì )有很高的電壓加在儀器上，從而危及儀器和試驗人員的安全，后果不堪設想。有了PT的隔離，PT的二次側電壓才200V或58V，測試儀是能承受這樣的電壓的，對試驗人員也是安全的。

所以，從安全性考慮，從變壓器中性點(diǎn)或接地變中性點(diǎn)測量配網(wǎng)電容電流時(shí)采用PT隔離是十分必要的。

七、使用方法
1.首先將測試儀可靠接地。
2.對于3PT方式按圖十二接線(xiàn)，將測試儀的電流輸出端與PT開(kāi)口三角端連接，對于4PT接線(xiàn)方式的系統，則將儀器的電流輸出端與圖四或圖五中所示的N-L端相連即可；對于1PT方式應按圖十一接線(xiàn)。
3.接通電源，開(kāi)機后儀器自檢，顯示圖十三所示界面，自檢通過(guò)后，進(jìn)入圖十四所示界面。
4.在圖十四界面下，按“電壓選擇”鍵，可以循環(huán)選擇被測系統線(xiàn)電壓：

選擇系統線(xiàn)電壓后，根據系統的PT實(shí)際接線(xiàn)方式和變比，短按“方式/測量”鍵循環(huán)選擇測量方式： 3PT->4PT->4PT1->3PT1->1PT->3PT.其中：

5.選擇接線(xiàn)方式后，長(cháng)按“方式/測量”鍵直到液晶屏顯示圖十五所示界面，這時(shí)儀器開(kāi)始進(jìn)行測量。測量完成后，液晶屏顯示出所測系統的對地電容值和電容電流，如圖十六所示。在測量過(guò)程中，可隨時(shí)按下“復位”鍵中斷儀器的測試，此時(shí)儀器會(huì )顯示圖十三所示的自檢界面進(jìn)行自檢，自檢完成后進(jìn)入選擇界面。
注：測量過(guò)程中“請稍候”后的數字并非測量時(shí)間，出現短暫停留屬正?，F象。

八、測量其他電壓等級電網(wǎng)的電容電流

由于該測試儀是從PT的二次側測量系統的對地電容值，從而計算出系統的電容電流值，因此PT的變比和PT的接線(xiàn)方式直接影響測量結果。為了便于使用，本儀器不是直接輸入PT的變比，而是通過(guò)選擇“系統電壓”和“PT的接線(xiàn)方式”來(lái)達到輸入變比的目的。例如，選擇“10kV”和“3PT1”的方式，則測試儀默認PT的變比為，如果現場(chǎng)測量中PT的變比與測試儀的默認值不同，則必須經(jīng)過(guò)歸算才能得到正確的測量結果。系統對地電容測量值的歸算公式為：

也就是說(shuō)，真實(shí)的對地電容值等于測試儀顯示值乘以一個(gè)修正系數，這個(gè)修正系數等于測試儀默認變比和PT真實(shí)變比商的平方。得到電容值后就可以利用公式 計算出系統電容電流值。

使用LYDRC-III可以測量中性點(diǎn)不接地的任意電壓等級電網(wǎng)的電容電流，考慮到儀器使用的方便性，本測試儀僅提供了配電網(wǎng)常見(jiàn)的電壓等級（1kV, 3kV，6kV，6.3KV、10kV，20KV、35kV、66KV）以供選擇，但本測試儀同樣可以應用于其他電壓等級的電網(wǎng)。這時(shí)，由于實(shí)際的PT變比與測試儀提供選擇的變比不同，就存在一個(gè)測量結果歸算的問(wèn)題，歸算就是將測量結果乘以一個(gè)歸算系數，具體的歸算方法如下：選擇一個(gè)與真實(shí)電網(wǎng)線(xiàn)電壓等級UZ相近的“系統線(xiàn)電壓”Un，測量方法和上述介紹的方法*相同，根據上述的歸算公式就可以知道：將測量出的電容值乘以歸算系數（Un/UZ）2 就是所測系統真實(shí)的電容值，而電容電流的真實(shí)值則是顯示值乘以（Un/UZ）。例如，測量電壓等級為18.5kV的發(fā)電機系統，由于本測試儀沒(méi)有提供18.5kV系統線(xiàn)電壓供選擇，可以在測試儀中選擇“系統線(xiàn)電壓”為10kV進(jìn)行測量，這時(shí)測試儀則以10kV為默認值，而系統實(shí)際的PT變比是以18.5kV為基準的，因此必須將電容的測量結果乘以系數（10/18.5）2＝0.292后才是真實(shí)的電容測量結果，電容電流的真實(shí)值則是顯示結果乘以（10/18.5）＝0.54。同樣，也可以選擇“系統線(xiàn)電壓”為35kV，但這時(shí)電容量的歸算系數是（35/18.5）2＝3.579，電容電流的歸算系數是（35/18.5）＝1.892。

九、儀器檢驗和日常校準

為了確認配網(wǎng)電容電流測試儀是否正常，可以在PT不帶電的情況下對測試儀進(jìn)行檢驗和校準。檢驗方法如下：取一個(gè)10kV（其他電壓等級亦可）的PT，在高壓端接入一個(gè)已知電容量的電容（耐壓大于100V即可），將二次側主繞組a-x端（電壓為 ）與測試儀的電流輸出端連接，即從a-x端進(jìn)行測量。選擇測試儀的系統線(xiàn)電壓為“10kV”（如果PT是其他電壓等級的，則選擇相應的系統線(xiàn)電壓）、方式為“1PT”，長(cháng)按“方式/測量”鍵進(jìn)行測量，如果測量結果和已知電容的電容量*，說(shuō)明該測試儀是正常的，測量是準確的，可以用于現場(chǎng)測量。

十、常見(jiàn)的故障及處理

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