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小電流接地系統(tǒng)的接地電容電流的測量

文檔作者：阿吉古麗．買買提文檔來源：新疆電力教育培訓中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
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新疆電力技術(shù) 2008年第1期總第96期
小電流接地系統(tǒng)的接地電容電流的測量
阿吉古麗．買買提
新疆電力教育培訓中心 (烏魯木齊830011)
摘要：小電流接地系統(tǒng)的接地電容電流．是電力系統(tǒng)的重
要參數(shù)之一。通常采用附加電容琺和金屬接地法進行測量
和計算，但酋者測量方琺復(fù)雜，附加電容對測量站果影響
較大，后者試驗中具有一定危險性。本文推薦的利用自動
跟蹤補綮消弧裝置的電容電流測量方琺，簡單易行，站果
也更為準確。
關(guān)鍵詞：小電流接地系統(tǒng)：電容電流；消弧裝置
0 引言
中性點不接地系統(tǒng)當發(fā)生單相接地時，接地相的相電
壓降為零，非接地相的相電壓升高至√3倍，對地電容電
流通過接地點流回接地相。其大小與該電壓等級所連接的
出線數(shù)及線路長度有關(guān)。隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，電纜
線路的不斷增多，小電流接地系統(tǒng)系統(tǒng)的電容電流不斷增
大，由此產(chǎn)生事故也日益增加。實測證明，對于10千伏系
統(tǒng)，當電容電流超過30A，35千伏系統(tǒng)超過10A時，系統(tǒng)發(fā)
生單相接地時就不能可靠地熄弧，從而產(chǎn)生電弧接地過電
壓并可能導(dǎo)致相間短路，造成停電和設(shè)備損壞事故，此時
需用消弧線圈對電容電流進行補償。因此，如何準確、方便
地測量系統(tǒng)電容電流，對于合理選擇系統(tǒng)中性點運行方式
(即中性點不接地還是經(jīng)過消弧線圈接地)、正確選擇消弧
線圈容量具有重要意義。此外，小電流接地系統(tǒng)的對地電
容(對應(yīng)電容電流的大小)和PT的參數(shù)配合會產(chǎn)生PT鐵
磁諧振過電壓。為了驗證該配電系統(tǒng)是否會發(fā)生PT諧振
及發(fā)生什么性質(zhì)的諧振，也必須準確地測量配電系統(tǒng)的對
地電容值，從而采取相應(yīng)的措施抑制PT諧振過電壓的發(fā)
生。通常采用附加電容法和金屬接地法進行測量和計算，
但前者測量方法復(fù)雜，附加電容對測量結(jié)果影響較大，后
者試驗中具有一定危險性。本文針對目前國內(nèi)的自動跟蹤
補償消弧裝置，利用系統(tǒng)固有的各部件，通過微機采集相
應(yīng)的數(shù)據(jù)計算出系統(tǒng)的單相接地電容電流。測量的主要方
法有位移電壓曲線法、中性點位移電壓(電流)相位法及在
線實時測量法。
1位移電壓曲線法
L悄弧線圈 xc系統(tǒng)對地容抗 EO 系統(tǒng)不平衡電壓
圖1零序等值網(wǎng)絡(luò)圖
系統(tǒng)正常運行中的零序等值網(wǎng)絡(luò)如圖1所示
當系統(tǒng)中Xc一定時，調(diào)節(jié)消弧線圈L，則可得到中性
點位移電壓U0與消弧線圈感抗XL的關(guān)系曲線，稱為位移
電壓曲線見圖2。
J I u0
^
．j ． j
xt．／xc
圖2 位移電壓曲線
根據(jù)位移電壓曲線可知：
(1)位移電壓U0最高時，電感感抗最接近容抗，因消
弧線圈各檔感抗為已知數(shù)，所以可知對地電容容抗，從而
計算出系統(tǒng)接地電容電流。
(2)調(diào)節(jié)消弧線圈至某一檔，測得中性點位移電壓
UO ，再調(diào)節(jié)消弧線圈至相鄰檔，測得中性點位移電壓UO ，
假定調(diào)檔過程中EO不變，則有：
Xc— U
． _ ．
O~-UOI (1)
· 24·
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新疆電力技術(shù) 2008年第1期總第96期
‘
．
‘ IOI=UOI／ =(uoI／U )，厶
IO2=UO2／ =(UO2／U．)，厶
其中：I Ll，IL2為消弧線圈銘牌上的各檔電流
．
．．Xc： 2=
(uolILI—UO2 )／u
(2)
(S)
(4)
Ic=【， ／Xc=(uol，厶一UO2z )／(uo2一UOI) r5、
其中：Ic即為待測系統(tǒng)的接地電容電流
上述測量方法由于在測量時必須進行調(diào)檔操作，存在
如下缺點：
①有載開關(guān)調(diào)節(jié)頻繁，減少了開關(guān)的使用壽命，故障率
及檢修維護工作量增大。
②無法將測量周期壓縮至很短，實時性差，系統(tǒng)接地電
容發(fā)生變化時，不能及時發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)最佳補償。
③必須設(shè)置測量起調(diào)條件，一般用位移電壓為參考量，
當U0變化不是因系統(tǒng)對地電容變化引起時，會進行無謂
調(diào)節(jié)。
2 中性點位移電壓相位角法
參照圖1可畫出零序回路阻抗三角形如圖S
卑
望
．
X
圖3 零序阻抗三角圖
設(shè)Xk和I 是上一檔的電抗和電流，(i+1)是下一檔
的數(shù)值；，0為兩檔電流的夾角， 為同檔電壓和電流的夾
角；，V為脫諧度。
a．調(diào)檔時
由圖3可知
． ? 一
Z．“ 一Zj cos0
伽 裹i
其中：Z? =EO／Ii ZI_EO／Ii，所以：
tan =
即tan,1,可通過兩檔電流之間的夾角求出。
又因為
(6)
(7)
taIl =—
Xc -XL~+t
。 R (08)，
= =
所以可推出：
R= 墊
tanO( 1 + tan ‘ )
繼續(xù)推導(dǎo)可得：
= t盎an (1 + tan ‘ ) +
b．不調(diào)檔時，由圖4可知
tarI( + )=TXc／-XL
Xc ：Rt習mf口+ 、+XL
望
囊
． 曼
(9)
(10)
(12)
(13)
圖4 零序阻抗三角圖
0為消弧線圈分頭不調(diào)時，因系統(tǒng)電容變化引起的兩
次電流采樣值之間的夾角。
又因Ic=U相／Xc，可求得Ic。
該方法巧妙地運用了中性點位移電壓(電流)的相位，
只在系統(tǒng)剛開始運行時調(diào)節(jié)一次檔位，計算出脫諧度，然
后通過采集數(shù)據(jù)，利用簡單的數(shù)學公式計算出系統(tǒng)對地的
容抗，克服了位移電壓曲線法需頻繁調(diào)節(jié)消弧線圈的缺
點。
S 實時電容電流測量法
(1)在裝置投入運行時，首先用特殊的方法測出不平
衡電壓E0；
(2)然后每隔S秒測量一次U ，Uo，Io。
則根據(jù)圖1可知：
E0=U0+10Xc (14)
： X ： ? 、
c EO—U 0 、 ／
該算法的優(yōu)點：測量過程中不需進行調(diào)檔操作，減少
了有載開關(guān)操作次數(shù)；測量周期短，只要系統(tǒng)對地電容發(fā)
生變化，在不大于S秒時間內(nèi)，裝置可測量出系統(tǒng)的對地電
容，并根據(jù)測量值調(diào)節(jié)分頭。
· 25·
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新疆電力技術(shù) 2008年第1期總第96期
不被注意的角落：發(fā)電機排污口
童 彤
新疆電力科學研究院(烏魯木齊830000)
摘-要：發(fā)電機排污口金屬堵頭盡管小且簡單，但如果不
對排污口金屬堵頭仔細檢查，就會對現(xiàn)場試驗工作造成很
大的麻煩。
關(guān)犍詞：匯水管絕緣；接地現(xiàn)象；堵頭；排污口
2006年11月19日，庫電2#發(fā)電機按照計劃準備進行
發(fā)電機交流耐壓工作，依照慣例，電氣試驗人員先測定匯
水管對地絕緣，絕緣為0，用萬用表測量，實測值僅為
1．3n。反復(fù)測量，排除水質(zhì)和熱工測溫線等干擾因素的影
響，匯水管絕緣始終在2n左右變化。顯然，發(fā)電機定子水
回路存在接地現(xiàn)象?，F(xiàn)場人員幾乎找遍了發(fā)電機的各個角
落，花費了大量時間和精力，最終在發(fā)電機冷風小室兩端
頂部，發(fā)電機底座上，各發(fā)現(xiàn)了一個金屬水堵頭。該金屬水
堵頭采用絕緣板支撐，從發(fā)電機底板上的小孔中穿出。檢
查發(fā)現(xiàn)，靠近汽輪機部分的金屬堵頭與發(fā)電機底板緊緊的
碰在一起。將發(fā)電機底板小孔孔徑加大，并在金屬堵頭上
加裝絕緣熱縮管，使其對地完全絕緣起來。再次測量，發(fā)電
機匯水管絕緣變?yōu)?000K以上，發(fā)電機交流耐壓工作才得
以順利完成。由此可以確定，該金屬堵頭接地就是造成匯
水管絕緣為0的根本原因，之所以用萬用表測量還有
1．3n的電阻，無非是金屬氧化層的阻值罷了。
研究這兩個金屬堵頭存在的原因，查閱了發(fā)電機出廠
安裝圖，圖紙上沒有任何的說明。最后在《發(fā)電機產(chǎn)品說明
書》3．3．6節(jié)總進出水管部分，找到了依據(jù)：“總進出水管具
有對地絕緣，以便使用專用水內(nèi)冷搖表測量發(fā)電機定子絕
緣，運行時總進出水管應(yīng)接地。在總進出水管底部具有排
污口，需要時可旋開堵頭以排污?！睆慕饘俣骂^的安裝位置
可以確定，該金屬堵頭就是發(fā)電機排污口。該排污口在運
行中沒有任何用處。但是基本上目前我國幾乎所有的大中
型水內(nèi)冷發(fā)電機底部都有這樣兩個排污口，那么設(shè)置這樣
兩個排污口究竟有何意義呢?分析認為該排污口有三個作
用：
(1)有時根據(jù)特殊需要，必須將發(fā)電機內(nèi)冷水剩水完
全排凈、吹干。大家知道，水內(nèi)冷發(fā)電機水回路由多個支
路、管路共同組成，其幾何位置分布十分復(fù)雜，很難將剩水
迅速完全排空。由于該排污口處于發(fā)電機水回路最低點，
可利用其加速內(nèi)冷水的排放，同時可以利用這兩個排污口
外接0．3～0．5MPa壓縮空氣，將發(fā)電機內(nèi)冷水剩水完全吹
凈、吹干。
(2)當遇有外部雜物，如破碎的橡膠墊等小碎片進入
發(fā)電機水回路，有可能堵塞發(fā)電機定子線圈水回路。此時
可以打開排污口反復(fù)沖洗，將雜物沖出，而不必大費周折
的吊開發(fā)電機端蓋，再打開發(fā)電機總進出水管檢出雜物，
從而大大減少檢修工作量和時間。當然這樣做有一個前
提，就是外部雜物的大小必須小于排污口內(nèi)徑。為了達到
這個目的，就必須保證發(fā)電機內(nèi)冷水進口濾網(wǎng)孔徑遠小于
排污口內(nèi)徑。
(3)最重要的：水內(nèi)冷發(fā)電機對水路系統(tǒng)的清潔度要
求是很高的，雖然水回路系統(tǒng)采取了一系列措施，保證水
結(jié)束語
隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，要求供電具有極高的安全
性和可靠性。而配電網(wǎng)(多為小電流接地系統(tǒng))的接地電容
電流的大小對系統(tǒng)的安全性和可靠性至關(guān)重要，供電部門
需要很好掌握其大小及變化。本文所討論的利用自動跟蹤
補償消弧裝置，通過微機采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)計算出系統(tǒng)的單
相接地電容電流的方法，簡單易行，結(jié)果精確。文中提出了
位移電壓曲線法、中性點位移電壓(電流)相位法及在線實
時測量法三種測量計算方法。在自動跟蹤補償系統(tǒng)中，應(yīng)
優(yōu)先采用中性點位移電壓相位法、電容電流實時測量法，
避免有載開關(guān)頻繁調(diào)節(jié)，延長有載開關(guān)的使用壽命，減少
維修工作量。
參考文獻
1 交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合．DL／
T620—1997
3 孫巖洲，邱毓昌．配電網(wǎng)電容電流的測量方法分析
． 高壓電器．2002，38(5)
4 陳禾，陳維賢．利用高速響應(yīng)可控消弧線圈測量配
電網(wǎng)電容電流．高電壓技術(shù)．2003，29(4)
5劉力，孫結(jié)中．一種測量配電網(wǎng)電容電流的新方法
． 電網(wǎng)技術(shù)．2001，25(1)

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