一、 使用概述

目前，我國電力系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)一般是不直接接地的，所以當(dāng)線路單相接地時(shí)流過故障點(diǎn)的電流實(shí)際是線路對地電容產(chǎn)生的電容電流。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)的故障很大程度是由于線路單相接地時(shí)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(shí)，應(yīng)裝設(shè)消弧線圈以補(bǔ)償電容電流，這就要求對其電容電流進(jìn)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(yàn)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(yàn)危險(xiǎn)、操作繁雜，工作效率低等缺點(diǎn)。進(jìn)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(yàn)不存在危險(xiǎn)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(hù)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。

為解決這些問題，華頂電力在上一代基于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(jì)，開發(fā)出新一代手持式電容電流測試儀。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，將連個(gè)頻率的注入信號整合為一個(gè)波形，采樣后再通過傅里葉變換提取各個(gè)頻率的角度與幅值，因此一次測試就可得出測量數(shù)據(jù)。提高了測試效率。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。

該測試儀采用工業(yè)彩色液晶屏（強(qiáng)光下可讀）、中文菜單、人機(jī)交互更加友好，并且具備U盤存儲功能。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(yàn)人員的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率。

二、 手持式操作的特點(diǎn)

為便攜式設(shè)備，體積小、重量輕。具有操作簡便、精度高、抗干擾、防震、攜帶方便等特點(diǎn)；采用大容量鋰電池,一次充電可連續(xù)使用6小時(shí)以上，并且電池可隨時(shí)更換，為用戶連續(xù)試驗(yàn)提供保障； 軟件功能齊全，內(nèi)置使用說明、按鍵說明、接線示意圖、注意事項(xiàng)等各種介紹，方便用戶現(xiàn)場試用時(shí)查閱。 不掉電時(shí)鐘和日期顯示，具有本機(jī)存儲和U盤存儲功能，可以存儲更多數(shù)據(jù)，帶有R232和USB接口方便與計(jì)數(shù)機(jī)數(shù)據(jù)對接。

測量范圍：0.3μF～200μF 1A～400A準(zhǔn) 確 度：±(讀數(shù)×5%+2字)

工作電源：AC100-240VAC 0.8A, 50/60Hz體積：200mm(長)×100mm(寬)×60mm(高)

使用溫度：-10℃～50℃相對濕度：＜90%，不結(jié)露

四、變壓器中性點(diǎn)異頻信號注入法

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(gè)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(fù)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(jì)算出系統(tǒng)的電容電流。

五、配電網(wǎng)中PT接線方式及PT的變比

配電網(wǎng)中的PT接線方式和PT的變比會對測試儀的測量結(jié)果產(chǎn)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(jié)果將不是系統(tǒng)的真實(shí)電容電流值，而是真實(shí)值乘以兩變比之商的平方倍。因此為了測得正確的數(shù)據(jù)，在測試前必須對配電網(wǎng)中PT的接線方式及PT變比有一個(gè)清晰的了解。目前，我國配電網(wǎng)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 4和圖 5所示。對于這兩種方式，均從N-L兩端注入測試信號。根據(jù)所用PT的不同，分成三種類型

圖 4、圖 5所示的系統(tǒng)運(yùn)行方式是從開口三角測量系統(tǒng)容流時(shí)所必須的運(yùn)行方式，而對于一般的配網(wǎng)系統(tǒng)，并不都是處于這樣的運(yùn)行方式下，例如在系統(tǒng)中還接在消弧線圈、PT高壓側(cè)中性點(diǎn)接有高阻消諧器、PT開口三角接有二次消諧裝置等。這時(shí)，必須將運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換為圖 4或圖 5所示的運(yùn)行方式。

常見的采用3PT接線方式的配網(wǎng)其運(yùn)行方式如圖 6所示

測試步驟：

（1）檢查測量用的PT高壓側(cè)中性點(diǎn)是否安裝有高阻消諧器，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的接線情況。而無需關(guān)心系統(tǒng)內(nèi)的其他PT的情況。如果系統(tǒng)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(jìn)行測量，這樣可以省去短接消諧器的工作。

（2）檢查消弧線圈是否全部退出運(yùn)行。在有電氣聯(lián)系的被測電壓等級系統(tǒng)中所有消弧線圈均要退出運(yùn)行，并非只退出該變電站的消弧線圈。同時(shí)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(tǒng)，并通過聯(lián)絡(luò)線與變電站B的10kV系統(tǒng)相連，變電站A有2臺消弧線圈，變電站B有1臺消弧線圈，則測量時(shí)有電氣聯(lián)系的這3臺消弧線圈均要退出運(yùn)行；而35kV系統(tǒng)有無消弧線圈則無需考慮。

（3）退出PT 開口三角的消諧裝置。如果經(jīng)過實(shí)測證明，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(jié)果沒有影響，則消諧裝置可以不退出運(yùn)行。一般對于微電腦控制的消諧器，其只有在系統(tǒng)有諧振發(fā)生時(shí)才動作，該類消諧器一般對測量無影響。

（4）如果PT二次側(cè)并列運(yùn)行（很少見），則將其改為單獨(dú)運(yùn)行。

（5）確保將華頂電力測試儀的電流輸出端正確接到圖7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(jìn)行檢查：用萬用表分別測量PT二次側(cè)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(yīng)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(jīng)斷開（在現(xiàn)場實(shí)測中發(fā)現(xiàn)有多個(gè)變電站的PT 開口三角連線斷開情況）。

（6）選擇正確的PT變比，也就是選擇正確的PT接線方式。電容電流測試儀是通過選擇PT連接方式和設(shè)定系統(tǒng)額定高壓來確定PT變比的，這樣對于試驗(yàn)人員會更方便、快捷。PT一般是采用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采用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。

（7）完成以上操作后，就可以使用電容電流測試儀進(jìn)行電容電流的準(zhǔn)確測量。

2、4PT連接方式

大部分變電站中的4PT的連接方式有兩種接法，分別如圖9和圖10所示。對于圖9中這種4PT的接線方式，組成星形的三個(gè)PT的開口三角側(cè)被短接，系統(tǒng)零序電壓由第四個(gè)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(tǒng)單相接地時(shí)N－L端的電壓為57.7V。

圖10和圖9中的接線唯一區(qū)別是在N－L端串接入第四個(gè)PT的33V二次線圈，這樣當(dāng)系統(tǒng)單相接地時(shí)，N－L兩端電壓為91V（即57.7V＋33.3V）。

在圖9和圖10中,測量信號都是從N-L端注入。

在圖9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。這種接線方式和變比下，對應(yīng)于測試儀的“PT方式”中的“4PT”方式。也就是說，如果接線方式如圖9所示，則在測量電容電流前必須將“參數(shù)設(shè)置”屏幕中的“PT方式”設(shè)置為“4PT”。

在圖10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（V），副繞組oxo-oao的電壓為100/3V，則測量時(shí)PT變比為（其中為電力系統(tǒng)的線電壓，如6kV、10kV或35kV）。這種接線方式下，對應(yīng)于測試儀的“4PT1”連接方式。

第三種4PT接線方式如圖11所示。這種接線方式比較少見，但在系統(tǒng)中還是存在。在圖11中這種接線方式三相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，它們與開口三角L601-L602組成一個(gè)大的開口三角N600-L601。相電壓也是從a、b、c與N600中測量。

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

注意：在測量前還應(yīng)將與PT二次繞組并聯(lián)的其它PT二次繞組斷開；退出系統(tǒng)中消弧線圈。

3、測量注意事項(xiàng)

對于4PT的接線方式，當(dāng)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(jié)果是準(zhǔn)確的。但當(dāng)被測系統(tǒng)對地電容容量太大時(shí)，測量結(jié)果就會隨電容的增大而偏差較多。如果想要進(jìn)行準(zhǔn)確測量，可采用以下幾種方法：

1）如果系統(tǒng)中變壓器有中性點(diǎn)或者有接地變壓器，也可采用下面介紹的變壓器中性點(diǎn)異頻信號注入法進(jìn)行測量。

2）將4PT連接方式轉(zhuǎn)變?yōu)?PT連接方式，然后按前面所述的3PT方式進(jìn)行測量。

將4PT連接方式轉(zhuǎn)變?yōu)?PT連接方式的方法如下：

對于4PT連接方式1和方式2， 將第四個(gè)PT高壓側(cè)短接，并將被短接的開口三角側(cè)打開，從打開兩側(cè)注入電流測量即可。這時(shí)4PT連接運(yùn)行方式就完全變成了3PT連接運(yùn)行方式。

對于4PT連接方式3，將零序PT即圖11中所示的PT4的高壓繞組短接，將儀器的電流輸出端接到圖11中所示的開口三角L601-L602，就可以開始測量了。其接線圖如圖12所示。

六、從變壓器中性點(diǎn)測量配網(wǎng)電容電流的方法

1、測量方法說明及測量特點(diǎn)

變壓器中性點(diǎn)異頻信號注入法與補(bǔ)償電容器組中性點(diǎn)異頻信號注入法類似，具備補(bǔ)償電容組中性點(diǎn)異頻信號注入法的所有特點(diǎn)。

注：變壓器中性點(diǎn)異頻信號注入法，需要一個(gè)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“1PT”。

2、測量原理

變壓器中性點(diǎn)異頻信號注入法測量原理如見圖5

圖5中：

PT：外接單相電磁式電壓互感器

Tr：變壓器35kV側(cè)繞組，或是10kV系統(tǒng)的接地變，O為變壓器中性點(diǎn)

Ca、Cb、Cc：系統(tǒng)三相對地電容

AX、ax： PT的一、二次繞組，電壓互感器變比為（UL電壓互感器額定高壓）

3、測量步驟

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

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

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(diǎn)接地。

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。

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。在變壓器中性點(diǎn)隔離開關(guān)處，利用絕緣操作桿將電纜的另一端與該變壓器中性點(diǎn)相連。無中性點(diǎn)隔離開關(guān)的變壓器可在其它操作方便處將電纜與中性點(diǎn)相連。連接部位需可靠接觸。

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(xiǎn)”標(biāo)示牌。

7 測試人員位于絕緣墊上開始測試。

七、操作使用說明

所有測試線接好以后，打開電源開關(guān)，儀器初始化后進(jìn)入“開機(jī)界面”屏（見圖13）。

1、參數(shù)設(shè)置

接線方式可以設(shè)置為1PT、3PT、3PT1、3PT2、4PT、4PT1六個(gè)中的一個(gè)。

電壓等級設(shè)置位線路的電壓等級如 10KV、35KV等。

試品編號設(shè)置實(shí)驗(yàn)標(biāo)記，方便以后將歷史數(shù)據(jù)對應(yīng)到相應(yīng)的變電站。

按上下左右鍵選擇相應(yīng)的選項(xiàng)，按“確認(rèn)”鍵進(jìn)入所選功能。 設(shè)置完成按“啟動/停止”，進(jìn)行測試。

2、數(shù)據(jù)測試

上圖中，黑框中顯示的測試電容為配網(wǎng)線路三相對地電容的總和，電容電流為此對地電容值折算到額定電壓下的電容電流值。下面顯示的開口三角電壓，為實(shí)際上開口三角處的工頻電壓值，這個(gè)電壓值過高會影響測量精度。U1,U2,I1,I2,A1,A2這些值為測試過程數(shù)據(jù)。

3、歷史數(shù)據(jù)

按“記錄”切換到“歷史記錄”屏幕見圖16。按上下鍵切換顯示的歷史數(shù)據(jù)，按存儲建將數(shù)據(jù)保存到U盤

圖16 測量記錄查詢

4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)置

按“設(shè)置”按鍵均可打開如下圖所示參數(shù)設(shè)置界面。

用戶可以通過此界面設(shè)置背光亮度，電量顯示方式（電壓值/百分比）還可以進(jìn)行時(shí)間設(shè)置。時(shí)間設(shè)置完畢需要確認(rèn)才能保存。

“語言選擇”可以改變界面顯示語言，有中文和英文兩個(gè)選擇項(xiàng)，改變語言需要重啟設(shè)備才能完全生效。見圖17

八、使用注意事項(xiàng)

1 使用儀器時(shí)請按本說明書接線和操作。

2 接地端子應(yīng)就近可靠接地。

3 測試開始前請輸入正確的參數(shù)設(shè)置。

4 測量過程中如果電流輸出端子無電流輸出，請檢查接線。

5 當(dāng)零序3U0電壓過高時(shí)，如果正在進(jìn)行電容電流測量過程，則自動停止測量過程；如果未啟動測量，則不能啟動測量過程，直至零序3U0電壓降低至安全范圍。

6為了確認(rèn)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(yàn)和校準(zhǔn)。檢驗(yàn)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(cè)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。設(shè)置儀器的“額定高壓”為“10kV”（其它電壓等級PT，按照PT電壓等級設(shè)置）、“PT方式”設(shè)置為“1PT”，開始測量過程。如果測量結(jié)果和已知電容的電容量一致，說明該儀器工作正常、測量準(zhǔn)確，可以用于現(xiàn)場測量。