• 仪器的用途及特点……………………………………… 2
• 主要技术指标及使用条件……………… ………………………… 2
• 面板及各键功能介绍……………………………………………… 2
• 测量原理　…………………………………………………………3
• 配电网中PT接线方式及PT的变比…………………………………4
• 从变压器中性点测量配网电容电流的方法………………………10
• 仪器使用方法………………………………………………………11
• 测量其他电压等级电网的电容电流的方法………………………13
• 仪器检验和日常校准……………………………………………14
• 常见的故障及处理…………………………………………………14

 

本仪器操作请注意： 使用前，仪器必须可靠接地；保障被测系统处于无故障运行状态。 必须断开连接在系统中性点上的补偿装置（如消弧线圈）。 对于少数在PT中性点上安装高阻消谐器的PT组，必须将消谐器短接后再进行测量。 如果系统两段母线上的PT二次绕组是并联运行的，应将二次绕组改成单独运行的方式后，再进行测量。 如果PT开口三角接入的负载（如消谐装置）阻抗小于100欧姆，应将该负载断开后再进行测量。 本测量仪只能从电磁式PT的二次侧测量电容电流，不能从电容式电压互感器（CVT）进行测量。

 

 

 

 

 

 

一、仪器的用途及特点

目前，我国配电系统的电源中性点一般是不直接接地的，所以当线路单相接地时流过故障点的电流实际是线路对地电容产生的电容电流。据统计，配电网的故障很大程度是由于线路单相接地时电容过大而无法自行熄弧引起的。因此，我国的电力规程规定当10kV和35kV系统电容电流分别大于30A和10A时，应装设消弧线圈以补偿电容电流，这就要求对配网的电容电流进行测量以做决定。另外，配电网的对地电容和PT的参数配合会产生PT铁磁谐振过电压，为了验证该配电系统是否会发生PT谐振及发生什么性质的谐振，也必须准确测量配电网的对地电容值。传统的测量配网电容电流的方法有单相金属接地的直接法、外加电容间接测量法等，这些方法都要接触到一次设备，因而存在试验危险、操作繁杂，工作效率低等缺点。

为解决这些问题，我公司与大专院校及试验研究院共同潜心研制，开发出本电容电流测试仪。该新型智能化测试仪直接从PT的二次侧测量配电网的电容电流，与传统的测试方法相比，该仪器无需和一次侧直接相连，因而试验不存在危险性，无需做繁杂的安全工作和等待冗长的调度命令，只需将测量线接于PT的开口三角端就可以测量出电容电流的数据。由于从PT开口三角处注入的是微弱的异频测试信号，所以既不会对继电保护和PT本身产生任何影响，又避开了50Hz的工频干扰信号，同时测试仪的输出端可以耐受100V的交流电压，若测量时系统有单相接地故障发生，亦不会损坏PT和测试仪，因而无需做特别的安全措施，使这项工作变得安全、简单、快捷，且测试结果准确、稳定、可靠。

该测试仪采用大屏幕液晶显示，中文菜单，操作非常简便，且体积小、重量轻，便于携带进行户外作业，接线简单，测试速度快，数据准确性高，大大减轻了试验人员的劳动强度，提高了工作效率。

二、主要技术指标及使用条件

1. 电容电流测量范围：1A～250A   0.3μF～125μF
2. 测量误差：±（读数×5%） 
3. 工作温度：-20℃～50℃
4. 工作湿度：≤90%不结露
5. 工作电源：AC 220V±10%    50Hz±10%
6. 外行尺寸：350mm×200mm×150mm
7. 仪器重量：2.5kg
8. 电压等级：1KV、3KV、6KV、6.3KV、10KV、20KV、35KV、66KV。

 

三、面板及各键功能介绍（图一）

1. 电流输出端子：输出测量信号，接到PT开口三角端。
2. 保险管：配置220V/2A保险管，用于保护仪器过载或故障。
3.       ：仪器的接地端子。
4. 液晶屏：显示测试状态和测试数据。
5. AC220V：电源插座及开关。
6. 复位键：用于仪器复位初始化或中断测试。
7. 电压选择键：在开机或复位后按该键，可以在1kV、3kV、6kV、6.3KV、10kV、20KV、35kV、66KV系统线电压间循环选择，在测量完成后按该键，可将当前测量数据打印。
8. 方式/测量键：多功能键，短按（即按下后立刻松开）时，用于循环选择系统PT的接线方式； 长按（即按下2秒后才松开）时，用于启动测量。

图一　面板布置图

在测量完成后，长按该键，则在当前配置下重新进行测量。

四、测量原理

本电容电流测试仪是从PT 开口三角侧来测量系统的电容电流的。其测量原理如图二所示。

图二 测量原理图

在图二中，从PT开口三角注入一个异频的电流（非50Hz的交流电流，目的是为了消除工频电压的干扰），这样在PT高压侧就感应出一个按变比减小的电流，此电流为零序电流，即其在三相的大小和方向相同，因此它在电源和负荷侧均不能流通，只能通过PT和对地电容形成回路，所以图二又可简化为图三。

 

图三  简化物理模型

根据图三的物理模型就可建立相应的数学模型，通过检测测量信号就可以测量出三相对地电容值3C0，再根据公式I=3ωCOUφ（Uφ为被测系统的相电压）计算出配网系统的电容电流。

五、配电网中PT接线方式及PT的变比

配电网中的PT接线方式和PT的变比会对测试仪的测量结果产生很大的影响，如果PT的接线方式和变比选择不正确，测量结果将不是系统的真实电容电流值，而是真实值乘以两变比之商的平方倍。因此为了测得正确的数据，在测试前必须对配电网中PT的接线方式及PT变比有一个清晰的了解。本测试仪采用循环选择的方式来选择系统PT的各种接线方式及变比，这样用户无需繁琐地输入各种PT接线方式下的变比，使测量工作更简便、更快捷。本仪器提供六种“方式”的选择，即3PT、3PT1、3PT2、4PT，4PT1、1PT，每种方式代表一种PT的接线方式和不同的变比，这六种方式基本上包括配电系统中各种常用的PT接线方式。

目前，我国配电网的PT接线方式有以下几种：

1、3PT接线方式：

这种接线方式分“N接地”、“B相接地”两种，分别如图四和图五所示。

对于这两种方式，均从N-L两端注入测试信号。根据所用PT的不同，组成开口三角的二次绕组可能是100/3（V）或100（V）绕组，这样，测量时PT的变比分别为： 、 （其中 为配电网系统的线电压，如6kV、10kV或35kV）。这两个变比就分别对应于测试仪中“方式”选择中的3PT、3PT1两种方式，通过短按“方式/测量”键来进行方式选择。（注：3PT2和以上两种接线方式类似，只是测量PT的变比为： ）。

 

图四  N接地方式

图五  B相接地方式

图四、图五所示的系统运行方式是从开口三角测量系统电容电流时所必须的运行方式，而对于一般的配网系统，并不都是处于这样的运行方式下，例如在系统中还接有消弧线圈、PT高压侧中性点接有高阻消谐器、PT开口三角接有二次消谐装置等。这时，为了使用测试仪进行容性电流的测量，必须将运行方式转换为图四或图五所示的运行方式。

常见的采用3PT接线方式的配网其运行方式如图六所示。

图六    常见的采用3PT接线方式的配网运行方式

这时，使用测试仪测量配网电容电流前必须完成以下操作：

1. 检查测量用的PT高压侧中性点是否安装高阻消谐器，如有，将其短接。从测量原理可知，选用                                   哪组PT进行测量，我们就只考虑这组PT的接线情况。而无需关心系统内的其他PT的情况。如果系统中有些PT安装高阻消谐器，有些没安装，则完全可以从没有安装高阻消谐器的PT进行测量，这样可以省去短接消谐器的工作。

1. 检查消弧线圈是否全部退出运行。在有电气联系的被测电压等级系统中所有消弧线圈均要退出运行，并非只退出该变电站的消弧线圈。同时只考虑被测电压等级的情况，无需考虑其他电压等级的情况。例如，被测变电站A为10kV系统，并通过联络线与变电站B的10kV系统相连，变电站A有2台消弧线圈，变电站B有1台消弧线圈，则测量时有电气联系的这3台消弧线圈均要退出运行；而35kV系统有无消弧线圈则无需考虑。

1. 退出PT 开口三角的消谐装置。如果经过实测证明，开口三角所接的某些厂家某些型号的二次消谐装置对测量结果没有影响，则消谐装置可以不退出运行。一般对于微电脑控制的消谐器，其只有在系统有谐振发生时才动作，该类消谐器一般对测量无影响。

1. 如果PT二次侧并列运行（很少见），则将其改为单独运行。

1. 确保将测试仪的电流输出端正确接到图四的开口三角N-L上。一般在二次的端子编号为N600和 L630。为了确保连接正确，可以按下列方法进行检查：（1）用万用表分别测量PT二次侧三相电压和开口三角电压；将三相电压中的最大值减去最小值得到的差和开口三角电压比较，如果两者差不多，就说明找到的开口三角端是正确的；如果两者差别很大，则说明没有正确找到开口三角端。例如，测量得到三相电压分别为61V、60V、59.5V，则正确的开口三角电压应为1.5V左右，如果测量得到的开口三角电压仅为0.2V，说明所找的开口三角端不正确或PT开口三角连线已经断开（在现场实测中发现有多个变电站的PT 开口三角连线断开情况）。

1. 选择正确的PT变比，也就是选择正确的PT接线方式。本电容电流测试仪是通过选择PT接线方式和系统电压来达到选择PT变比的作用，这样对于试验人员会更方便、快捷。PT一般是采用100/3V的二次绕组连接成开口三角，但也有特殊的情况，有些变电站的PT采用100V二次绕组组成开口三角。为了确保选择变比的正确，可以通过测量组成开口三角的各绕组的电压来确定。

完成以上操作后，就可以运用本电容电流测试仪进行准确测量电容电流了。

2、4PT接线方式

在测量中，如系统有3PT的接线PT，尽量从3PT中测量，尽量避免采用4PT接线方式。

大部分变电站中的4PT的接线方式有两种接法，分别如图七和图八所示。对于图七中这种4PT的接线方式，组成星形的三个PT的开口三角侧被短接，系统零序电压由第四个PT的测量线圈来测量，各相电压分别从A－N、B－N、C－N端测量。这种接线方式下，系统单相接地时N－L端的电压为57.7V。

八、测量其他电压等级电网的电容电流

由于该测试仪是从PT的二次侧测量系统的对地电容值，从而计算出系统的电容电流值，因此PT的变比和PT的接线方式直接影响测量结果。为了便于使用，本仪器不是直接输入PT的变比，而是通过选择“系统电压”和“PT的接线方式”来达到输入变比的目的。例如，选择“10kV”和“3PT1”的方式，则测试仪默认PT的变比为 ，如果现场测量中PT的变比与测试仪的默认值不同，则必须经过归算才能得到正确的测量结果。系统对地电容测量值的归算公式为：

 

也就是说，真实的对地电容值等于测试仪显示值乘以一个修正系数，这个修正系数等于测试仪默认变比和PT真实变比商的平方。得到电容值后就可以利用公式 计算出系统电容电流值。

使用本电容电流测试仪可以测量中性点不接地的任意电压等级电网的电容电流，考虑到仪器使用的方便性，本测试仪仅提供了配电网常见的电压等级（1kV, 3kV，6kV，6.3KV、10kV，20KV、35kV、66KV）以供选择，但本测试仪同样可以应用于其他电压等级的电网。这时，由于实际的PT变比与测试仪提供选择的变比不同，就存在一个测量结果归算的问题，归算就是将测量结果乘以一个归算系数，具体的归算方法如下：选择一个与真实电网线电压等级UZ相近的“系统线电压”Un，测量方法和上述介绍的方法完全相同，根据上述的归算公式就可以知道：将测量出的电容值乘以归算系数（Un/UZ）2 就是所测系统真实的电容值，而电容电流的真实值则是显示值乘以（Un/UZ）。例如，测量电压等级为18.5kV的发电机系统，由于本测试仪没有提供18.5kV系统线电压供选择，可以在测试仪中选择“系统线电压”为10kV进行测量，这时测试仪则以10kV为默认值，而系统实际的PT变比是以18.5kV为基准的，因此必须将电容的测量结果乘以系数（10/18.5）2＝0.292后才是真实的电容测量结果，电容电流的真实值则是显示结果乘以（10/18.5）＝0.54。同样，也可以选择“系统线电压”为35kV，但这时电容量的归算系数是（35/18.5）2＝3.579，电容电流的归算系数是（35/18.5）＝1.892。

九、仪器检验和日常校准

为了确认本电容电流测试仪是否正常，可以在PT不带电的情况下对测试仪进行检验和校准。检验方法如下：取一个10kV（其他电压等级亦可）的PT，在高压端接入一个已知电容量的电容（耐压大于100V即可），将二次侧主绕组a-x端（电压为 ）与测试仪的电流输出端连接，即从a-x端进行测量。选择测试仪的系统线电压为“10kV”（如果PT是其他电压等级的，则选择相应的系统线电压）、方式为“1PT”，长按“方式/测量”键进行测量，如果测量结果和已知电容的电容量一致，说明该测试仪是正常的，测量是准确的，可以用于现场测量。

十、常见的故障及处理

故障现象	故障原因	解决办法
开机后显示屏无显示	AC220V电源接触不良 电源保险管损坏	1. 检查电源连接，重新接好 2. 更换保险管
测量后显示“电路开路”	1．接线错误，测量回路开路 2．PT开口三角的二次回路开路 3．电流输出端的保险管损坏	1. 检查接线并更正 2. 排除PT故障后重新测量 3. 更换保险管
测量后显示“999.99”	1．电网的中性点补偿装置未退出 2．电网中性点有接地现象 3．测试仪的电流输出端被短路	1. 退出电网的中性点补偿装置 2. 排除电网中性点接地现象 3. 检查仪器电流输出端，排除短路