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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(xùn)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(xùn)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(zhǔn)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(dāng)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(dāng)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(zhǔn)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(zhǔn)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(dāng)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(dāng)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(xí)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(xué)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(xué)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(zhǔn)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(fēng)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。”從金屬堵頭的安裝位置
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(dāng)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(dāng)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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