• 儀器的用途及特點……………………………………… 2
• 主要技術指標及使用條件……………… ………………………… 2
• 面板及各鍵功能介紹……………………………………………… 2
• 測量原理　…………………………………………………………3
• 配電網中PT接線方式及PT的變比…………………………………4
• 從變壓器中性點測量配網電容電流的方法………………………10
• 儀器使用方法………………………………………………………11
• 測量其他電壓等級電網的電容電流的方法………………………13
• 儀器檢驗和日常校準……………………………………………14
• 常見的故障及處理…………………………………………………14

 

本儀器操作請注意： 使用前，儀器必須可靠接地；保障被測系統處於無故障運行狀態。 必須斷開連接在系統中性點上的補償裝置（如消弧線圈）。 對於少數在PT中性點上安裝高阻消諧器的PT組，必須將消諧器短接后再進行測量。 如果系統兩段母線上的PT二次繞組是並聯運行的，應將二次繞組改成單獨運行的方式后，再進行測量。 如果PT開口三角接入的負載（如消諧裝置）阻抗小於100歐姆，應將該負載斷開后再進行測量。 本測量儀只能從電磁式PT的二次側測量電容電流，不能從電容式電壓互感器（CVT）進行測量。

 

 

 

 

 

 

一、儀器的用途及特點

目前，我國配電系統的電源中性點一般是不直接接地的，所以當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生的電容電流。據統計，配電網的故障很大程度是由於線路單相接地時電容過大而無法自行熄弧引起的。因此，我國的電力規程規定當10kV和35kV系統電容電流分別大於30A和10A時，應裝設消弧線圈以補償電容電流，這就要求對配網的電容電流進行測量以做決定。另外，配電網的對地電容和PT的參數配合會產生PT鐵磁諧振過電壓，為了驗証該配電系統是否會發生PT諧振及發生什麼性質的諧振，也必須準確測量配電網的對地電容值。傳統的測量配網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。

為解決這些問題，我公司與大專院校及試驗研究院共同潛心研製，開發出本電容電流測試儀。該新型智能化測試儀直接從PT的二次側測量配電網的電容電流，與傳統的測試方法相比，該儀器無需和一次側直接相連，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度命令，只需將測量線接于PT的開口三角端就可以測量出電容電流的數據。由於從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本身產生任何影響，又避開了50Hz的工頻干擾信號，同時測試儀的輸出端可以耐受100V的交流電壓，若測量時系統有單相接地故障發生，亦不會損坏PT和測試儀，因而無需做特別的安全措施，使這項工作變得安全、簡單、快捷，且測試結果準確、穩定、可靠。

該測試儀採用大屏幕液晶顯示，中文菜單，操作非常簡便，且體積小、重量輕，便於攜帶進行戶外作業，接線簡單，測試速度快，數據準確性高，大大減輕了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率。

二、主要技術指標及使用條件

1. 電容電流測量範圍：1A～250A   0.3μF～125μF
2. 測量誤差：±（讀數×5%） 
3. 工作溫度：-20℃～50℃
4. 工作濕度：≤90%不結露
5. 工作電源：AC 220V±10%    50Hz±10%
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、面板及各鍵功能介紹（圖一）

1. 電流輸出端子：輸出測量信號，接到PT開口三角端。
2. 保險管：配置220V/2A保險管，用於保護儀器過載或故障。
3.       ：儀器的接地端子。
4. 液晶屏：顯示測試狀態和測試數據。
5. AC220V：電源插座及開關。
6. 復位鍵：用於儀器復位初始化或中斷測試。
7. 電壓選擇鍵：在開機或復位后按該鍵，可以在1kV、3kV、6kV、6.3KV、10kV、20KV、35kV、66KV系統線電壓間循環選擇，在測量完成后按該鍵，可將當前測量數據打印。
8. 方式/測量鍵：多功能鍵，短按（即按下后立刻鬆開）時，用於循環選擇系統PT的接線方式； 長按（即按下2秒后才鬆開）時，用於啟動測量。

圖一　面板佈置圖

在測量完成后，長按該鍵，則在當前配置下重新進行測量。

四、測量原理

本電容電流測試儀是從PT 開口三角側來測量系統的電容電流的。其測量原理如圖二所示。

圖二 測量原理圖

在圖二中，從PT開口三角注入一個異頻的電流（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PT和對地電容形成迴路，所以圖二又可簡化為圖三。

 

圖三  簡化物理模型

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

五、配電網中PT接線方式及PT的變比

配電網中的PT接線方式和PT的變比會對測試儀的測量結果產生很大的影響，如果PT的接線方式和變比選擇不正確，測量結果將不是系統的真實電容電流值，而是真實值乘以兩變比之商的平方倍。因此為了測得正確的數據，在測試前必須對配電網中PT的接線方式及PT變比有一個清晰的了解。本測試儀採用循環選擇的方式來選擇系統PT的各種接線方式及變比，這樣用戶無需繁瑣地輸入各種PT接線方式下的變比，使測量工作更簡便、更快捷。本儀器提供六種“方式”的選擇，即3PT、3PT1、3PT2、4PT，4PT1、1PT，每種方式代表一種PT的接線方式和不同的變比，這六種方式基本上包括配電系統中各種常用的PT接線方式。

目前，我國配電網的PT接線方式有以下幾種：

1、3PT接線方式：

這種接線方式分“N接地”、“B相接地”兩種，分別如圖四和圖五所示。

對於這兩種方式，均從N-L兩端注入測試信號。根據所用PT的不同，組成開口三角的二次繞組可能是100/3（V）或100（V）繞組，這樣，測量時PT的變比分別為： 、 （其中 為配電網系統的線電壓，如6kV、10kV或35kV）。這兩個變比就分別對應于測試儀中“方式”選擇中的3PT、3PT1兩種方式，通過短按“方式/測量”鍵來進行方式選擇。（注：3PT2和以上兩種接線方式類似，只是測量PT的變比為： ）。

 

圖四  N接地方式

圖五  B相接地方式

圖四、圖五所示的系統運行方式是從開口三角測量系統電容電流時所必須的運行方式，而對於一般的配網系統，並不都是處於這樣的運行方式下，例如在系統中還接有消弧線圈、PT高壓側中性點接有高阻消諧器、PT開口三角接有二次消諧裝置等。這時，為了使用測試儀進行容性電流的測量，必須將運行方式轉換為圖四或圖五所示的運行方式。

常見的採用3PT接線方式的配網其運行方式如圖六所示。

圖六    常見的採用3PT接線方式的配網運行方式

這時，使用測試儀測量配網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進行測量，我們就只考慮這組PT的接線情況。而無需關心系統內的其他PT的情況。如果系統中有些PT安裝高阻消諧器，有些沒安裝，則完全可以從沒有安裝高阻消諧器的PT進行測量，這樣可以省去短接消諧器的工作。

1. 檢查消弧線圈是否全部退出運行。在有電氣聯繫的被測電壓等級系統中所有消弧線圈均要退出運行，並非只退出該變電站的消弧線圈。同時只考慮被測電壓等級的情況，無需考慮其他電壓等級的情況。例如，被測變電站A為10kV系統，並通過聯絡線與變電站B的10kV系統相連，變電站A有2台消弧線圈，變電站B有1台消弧線圈，則測量時有電氣聯繫的這3台消弧線圈均要退出運行；而35kV系統有無消弧線圈則無需考慮。

1. 退出PT 開口三角的消諧裝置。如果經過實測証明，開口三角所接的某些廠家某些型號的二次消諧裝置對測量結果沒有影響，則消諧裝置可以不退出運行。一般對於微電腦控制的消諧器，其只有在系統有諧振發生時才動作，該類消諧器一般對測量無影響。

1. 如果PT二次側併列運行（很少見），則將其改為單獨運行。

1. 確保將測試儀的電流輸出端正確接到圖四的開口三角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，可以按下列方法進行檢查：（1）用萬用表分別測量PT二次側三相電壓和開口三角電壓；將三相電壓中的最大值減去最小值得到的差和開口三角電壓比較，如果兩者差不多，就說明找到的開口三角端是正確的；如果兩者差別很大，則說明沒有正確找到開口三角端。例如，測量得到三相電壓分別為61V、60V、59.5V，則正確的開口三角電壓應為1.5V左右，如果測量得到的開口三角電壓僅為0.2V，說明所找的開口三角端不正確或PT開口三角連線已經斷開（在現場實測中發現有多個變電站的PT 開口三角連線斷開情況）。

1. 選擇正確的PT變比，也就是選擇正確的PT接線方式。本電容電流測試儀是通過選擇PT接線方式和系統電壓來達到選擇PT變比的作用，這樣對於試驗人員會更方便、快捷。PT一般是採用100/3V的二次繞組連接成開口三角，但也有特殊的情況，有些變電站的PT採用100V二次繞組組成開口三角。為了確保選擇變比的正確，可以通過測量組成開口三角的各繞組的電壓來確定。

完成以上操作后，就可以運用本電容電流測試儀進行準確測量電容電流了。

2、4PT接線方式

在測量中，如系統有3PT的接線PT，儘量從3PT中測量，儘量避免採用4PT接線方式。

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

八、測量其他電壓等級電網的電容電流

由於該測試儀是從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的接線方式直接影響測量結果。為了便於使用，本儀器不是直接輸入PT的變比，而是通過選擇“系統電壓”和“PT的接線方式”來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 ，如果現場測量中PT的變比與測試儀的默認值不同，則必須經過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，真實的對地電容值等於測試儀顯示值乘以一個修正係數，這個修正係數等於測試儀默認變比和PT真實變比商的平方。得到電容值后就可以利用公式 計算出系統電容電流值。

使用本電容電流測試儀可以測量中性點不接地的任意電壓等級電網的電容電流，考慮到儀器使用的方便性，本測試儀僅提供了配電網常見的電壓等級（1kV, 3kV，6kV，6.3KV、10kV，20KV、35kV、66KV）以供選擇，但本測試儀同樣可以應用於其他電壓等級的電網。這時，由於實際的PT變比與測試儀提供選擇的變比不同，就存在一個測量結果歸算的問題，歸算就是將測量結果乘以一個歸算係數，具體的歸算方法如下：選擇一個與真實電網線電壓等級UZ相近的“系統線電壓”Un，測量方法和上述介紹的方法完全相同，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係數（Un/UZ）2 就是所測系統真實的電容值，而電容電流的真實值則是顯示值乘以（Un/UZ）。例如，測量電壓等級為18.5kV的發電機系統，由於本測試儀沒有提供18.5kV系統線電壓供選擇，可以在測試儀中選擇“系統線電壓”為10kV進行測量，這時測試儀則以10kV為默認值，而系統實際的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係數（10/18.5）2＝0.292后纔是真實的電容測量結果，電容電流的真實值則是顯示結果乘以（10/18.5）＝0.54。同樣，也可以選擇“系統線電壓”為35kV，但這時電容量的歸算係數是（35/18.5）2＝3.579，電容電流的歸算係數是（35/18.5）＝1.892。

九、儀器檢驗和日常校準

為了確認本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行檢驗和校準。檢驗方法如下：取一個10kV（其他電壓等級亦可）的PT，在高壓端接入一個已知電容量的電容（耐壓大於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端進行測量。選擇測試儀的系統線電壓為“10kV”（如果PT是其他電壓等級的，則選擇相應的系統線電壓）、方式為“1PT”，長按“方式/測量”鍵進行測量，如果測量結果和已知電容的電容量一致，說明該測試儀是正常的，測量是準確的，可以用於現場測量。

十、常見的故障及處理

故障現象	故障原因	解決辦法
開機后顯示屏無顯示	AC220V電源接觸不良 電源保險管損坏	1. 檢查電源連接，重新接好 2. 更換保險管
測量后顯示“電路開路”	1．接線錯誤，測量迴路開路 2．PT開口三角的二次迴路開路 3．電流輸出端的保險管損坏	1. 檢查接線並更正 2. 排除PT故障后重新測量 3. 更換保險管
測量后顯示“999.99”	1．電網的中性點補償裝置未退出 2．電網中性點有接地現象 3．測試儀的電流輸出端被短路	1. 退出電網的中性點補償裝置 2. 排除電網中性點接地現象 3. 檢查儀器電流輸出端，排除短路