10～35千伏不接地系统电容电流测试方法研究

张科峻，张文平，姚毅

（庆阳供电公司，甘肃 庆阳 745000）

0 引言

随着配电网架结构的变化和电力电缆大量投入使用，10～35千伏不接地系统对地容性电流将随之增大，系统电容电流是否满足《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620－1997）的要求，解决这一问题则是今后对10～35千伏电网监测的工作重点。

1 系统电容电流的估算

根据经验公式分别计算出每条架空线路、电缆的电容电流，求其之和。再将变电站增加电容电流相加，就是该系统估算的电容电流。

（1）电缆电容电流的估算

式中Up—电网线电压（kV），L—电缆长度（km）

（2）架空线路电容电流的估算

式中Up—电网线电压（kV），L—架空线长度（km）

2.7—系数，适用于无架空地线的线路，3.3—系数，适用于有架空地线的线路。

同杆双回架空线电容电流:

（1.3－对应10 kV线路，1.6－对应35 kV线路，Ic—单回线路电容电流）。

（3）变电站增加电容电流的计算，如表1所示。

表1 变电站电容电流增加计算表

估算值与实测值存在一定的差别，主要有以下几方面的原因。一是估算时忽略母线桥部分对地电容电流;二是线路长度统计不准确;三是架空线路与电缆线路混合;四是同塔多回架空线路;五是线路（用户）安装了大量的无功补偿装置以及测量频率下的修正等因素。由此可见，估算法的局限性，往往会导致实测值与估算值相差很大，所以开展实际运行中系统电容电流实测工作，则具有一定的必要性。

2 测试方法

一般系统电容电流测试方法有直接测量法和间接测量法两种。直接测量法即采用人工单相金属接地法。间接测量法无需人工金属性接地，接入某些元件或注入特定的测量信号进行测量，获取数据，然后再做解析计算的测量方法。直接测量法适用于任何方式下的中性点不接地系统，即在主变压器的被测量侧有或没有中性点引出、有没有安装消弧线圈、消弧线圈投入或退出，均可进行。直接测量法准确度相对间接测量法高，在现场实际测量更有可信度。但直接测量也具有一定的风险，如果在人工单相金属接地电流形成期间，系统非测试相因电压升高或其他原因发生单线接地故障，就会使系统形成两相接地短路，甚至存在发生相间短路的可能性，只要组织措施得力、技术措施明确，完全可以将相间短路的可能性降至最小，且即使发生相间短路也不会影响到系统大面积停电，只会引起测试线路跳闸。

间接测量法视测量时的电流频率可分为工频法和异频法。在实际测试中，应根据被测系统和网络情况的特点，选取合适的方法进行。各种间接测量法一是受到系统接线方式的限制，如中性点外加电容测量法、中性点外加电压法、偏移电容法等，系统必须有中性点引出;二是影响测量准确度的因素较多，如电容电流的大小、中性点初始移位电压的大小、接入元件或注入信号的参数等，对不同的间接法测量，不同的被测系统的试验结果影响程度不同。

结合我公司所辖变电站不接地系统的特点，选择直接测量法，即采用人工单相金属接地法。

2.1 适用范围:直接测量法适用于任何方式下的中性点不接地系统，即在主变压器的被测量侧有或没有中性点引出、有没有安装消弧线圈、消弧线圈投入或退出等，均可进行。

2.2 仪器仪表:试验所选用的仪器、仪表可根据被试验系统的额定电压、电容电流的预估算值合理选取，且应留较大的裕度，试验计量器具精度不得低于0.5级，建议采用0.2级指针式电流表。

2.3 测量方法:在A、B、C三相中某一相对地之间接入电流互感器（接线原理如图所示），读取电流，三相分别各测量一次，取平均值，但实际测量中不建议选取B相。所测电流为系统电容电流与阻性电流矢量之和，但阻性电流所占比例很小，完全可以忽略不计（实际测试中不必接入电阻和功率表），即电流表读取的数据就是系统电容电流［2］。

2.4 测量间隔的选择

1）电容器间隔。人工接地线接入点选择在丙刀闸前，测试时丙刀闸拉开，与电容器组隔离，如图1、图2。

2）非重要用户出线上，如果是电力电缆出线，人工接地线接入点选在试验线路沿线上，应根据具体情况而定，做好协调与沟通，如图3。

图1 直接测试法接线原理

图2 直接测试法接线原理（开半相电缆出线）

图3 直接测试法接线原理（开关相电缆出线）

图4 直接测试法接线原理（开关相无电缆出线）

3）待用间隔。如果待用间隔为开关柜，人工接地线接入点在开关内，引线需从开关柜后柜门处引出，需打开开关柜后柜门。配电室空间小，模拟接地点宜选在室外，应根据具体情况，做好各项安全措施，如图4。

2.5 测量步骤

1）选取电流互感器。电流互感器的额定电压不应小于被测系统电压。估算被测系统电容电流的范围，并留较大的余度，据此选择电流互感器一次额定电流［3］。

2）选取一台能允许频繁操作的断路器，如电容器间隔、待用间隔或非重要用户间隔为宜。

3）沿试验线路，选取接地点，制作临时独立接地网。

4）断开断路器，拉开两侧隔离开关（手车开关拉至试验位置）。

5）验电，合上接地刀闸或挂接地线，将电流互感器一次侧接于某一相与地之间，电流互感器二次侧接入电流表，检查接线。

6）拉开接地刀闸或拆除接地线，合上断路器两侧隔离开关（手车开关推至运行位置）、断路器，电流表指示稳定后，读取电流表数值。

7）执行步骤3－5，将电流互感器一次侧改接于另一相与地之间，测试三次（不同相别），中间间隔时间不小于5分钟。

8）断开断路器，拉开两侧隔离开关（手车开关拉至试验位置），合上接地刀闸或挂接地线，拆除接线，恢复原运行。

2.6 技术措施

直接测量法准确度相对间接测量法高，在现场实际测量更有可信度。但直接测量也具有一定的风险，如果在人工单相金属接地电流形成期间，系统非测试相因电压升高或其他原因发生单线接地故障，就会使系统形成两相接地短路，甚至存在发生相间短路的可能性，要求组织措施得力、技术措施明确，将相间短路的可能性降至最小。试验时应注意以下事项:

1）试验天气应良好，雷雨天禁止进行试验。试验期间线路状况良好，系统禁止操作。

2）电流互感器及电流表应放在绝缘垫上，电流互感器与电流表之间的距离大于4米［4］，测试人员必须站在绝缘垫上，且与电流表的距离大于1.5米。

3）尽量缩短系统人工金属性接地的时间，读取电流表数值后迅速断开断路器。

4）模拟接地线宜选用25 mm2的多股透明绝缘软铜线［4］，并可靠连接，模拟接地引线应尽量缩短，必须保证足够的安全距离，必要时用绝缘杆支撑牢固。

5）选用间隔的过流速断保护在试验前应进行校验，保证能正确动作，并将测试间隔保护变更为经保护整定计算的瞬时保护。

6）悬挂模拟接地线及变更试验接线时，必须首先进行验电，再次进行充分放电［5］。

3 试验过程

3.1 未投入消弧线圈

（1）根据实施方案，办理工作票。

（2）办理完工作票后，工作负责人召集所用人员宣读工作票，交代安全事项，人员分工，危险点告知并确认签字。

（3）在试验线路沿线上选择一个模拟接地点，并制作一个独立小接地装置，使用一根圆钢φ35 mm*1.2 m打入地中，接地电阻不大于10 Ω。并用不小于25 mm2软铜线或铝线连接，并串入电流互感器（变比100/5）接入试验线路A相或C相。电流互感器固定可靠，距离接地点不得小于8米，并放在安全、可靠位置，电流表接在CT二次回路上，不用的二次端子短接。读表人员站在绝缘垫上并穿绝缘鞋。

（4）调度人员按照试验方案，调整该系统为并列运行。

（5）保护人员将测试线路执行临时保护定值。

（6）所有准备工作结束后，工作负责人将工作票交回工作许可人。

（7）运行值班负责人向调度员汇报，测试准备工作就绪，所有工作票收回，可以加压试验。

（8）合闸送电后，试验人员应记录电容电流大小、保护人员应记录该系统三相电压、开口电压、装置接地告警情况。如有选线装置，记录选线情况。

（9）试验结束后，工作负责人通知运行值班负责人，运行负责人汇报调度测试结束，断开试验线路开关、拉开其刀闸。

（10）运行人员恢复原工作票措施。

（11）工作负责人，应重新履行工作票手续，取回工作票，拆除试验接线，清理现场。

（12）保护人员恢复原保护定值。

（13）运行人员设备验收（线路工作结束后，工作负责人应通知工作许可人工作全部结束、人员全部撤离。线路工作许可人回报调度，结束工作票），结束工作票。

3.2 投入消弧线圈

投入消弧线圈后，测试程序与3.1相同。

当投入消弧线圈补偿时所测得数据为补偿后的残余电流;当不投入消弧线圈补偿时所测量的电流为电容电流［6］。

4 变电站运行方式的安排

（1）变电站电压等级为110 kV/35 kV/10（6）kV，当测试35 kV系统电容电流时，要求35 kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行，其它两侧Ⅰ、Ⅱ段母线分列运行;当测试10（6）kV系统电容电流时，要求10（6）kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行，35 kVⅠ、Ⅱ段母线分列运行，以减小测量过程中发生两相接地短路的短路电流。

（2）变电站电压等级为110 kV/10（6）kV，测试10（6）kV系统电容电流时，要求10（6）kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行，110 kVⅠ、Ⅱ段母线分列运行，以减小测量过程中发生两相接地短路的短路电流。

注意事项:当6 kV～35 kV系统有电源接入（小水电、光伏发电站）时，要提前与用户做好沟通，采取相应的措施。

5 结束语

通过对10 kV～30 kV不接地系统电容电流的直接测试，获得了系统在运行中真实电容电流大小的第一手资料，对系统加装消弧线圈或接地变消弧线提供了数据，使系统能够在安全稳定的环境下，可靠运行。

［1］中华人民共和国电力工业部。交流电气装置的过电压保护和绝缘配合［G］.北京:中国电力出版社，1997.

［2］国家电力调度通讯中心。电力系统继电保护规程汇编（2版）［G］.北京:中国电力出版社，2000.

［3］荀堂生，宋志明.变电站二次系统使用技术［M］.北京:中国电力出版社，2010.

［4］国家电网公司发布.国家电网公司电力安全工作规程（IV.TM08－65）.北京:中国电力出版社，2009.

［5］要焕年，曹梅月.电力系统谐振接地［M］.北京:中国电力出版社2000.

［6］徐宁军.电力系统继电保护实用新技术与定期检验［M］.北京:中国电力出版社，2009.