LYDRC-3配电网电容电流测试仪

1 LYDRC-3配电网电容电流测试仪概述

目前，我国电力系统的电源中性点一般是不直接接地的，所以当线路单相接地时流过故障点的电流实际是线路对地电容产生的电容电流。据统计，电力系统的故障很大程度是由于线路单相接地时电容电流过大导致起弧且电弧无法自行熄弧引起的。因此，我国的电力规程规定当10kV和35kV系统电容电流分别大于30A和10A时，应装设消弧线圈以补偿电容电流，这就要求对的电容电流进行测量以做决定。另外，电力系统的对地电容和PT的参数配合会产生PT铁磁谐振过电压，为了验证该配电系统是否会发生PT谐振及发生什么性质的谐振，也必须准确测量电力系统的对地电容值。

传统的测量电容电流的方法有单相金属接地的直接法、外加电容间接测量法等，这些方法都要接触到一次设备，因而存在试验危险、操作繁杂，工作效率低等缺点。进而出现了在PT二次侧注入信号法测量电网电容电流；与传统测量方法相比，该方法测量过程中，测试仪无需和一次侧直接相连，因而试验不存在危险性，无需做繁杂的安全工作和等待冗长的调度命令，只需将测量线接于PT的开口三角端子就可以测量出电容电流的数据。从PT开口三角处注入的是微弱的异频测试信号，所以既不会对继电保护和PT本身产生任何影响，又避开了50Hz的工频干扰信号。

但是，现有的基于PT二次侧注入信号法的测试仪体积及重量较大，便携性较差不利于测试量较大的工况。另外，此类测试仪对于4PT连接方式的电网，测量精度极低，难以满足用户需求；需要改变PT连接方式才能准确测量系统电容电流。

为解决这些问题，我公司在上一代基于PT二次侧注入信号法测试仪的基础上，经过重新研发设计，开发出新一代产品电容电流测试仪。采用全新硬件结构和速度更快的ARM处理器及AD转换器，内置全新的全数字变频逆变电源，效率高、发热量小、体积小、重量轻。与前一代相比，新一代体积和重量都大大减小，更加便于携带和现场测试。加入新的测量方法，以解决4PT连接方式电网电容电流测试精度不高的问题。在任何时刻（包括测量过程中）都可准确测量零序3U0电压，从而便于用户判断系统工作状态；并且在测试过程中，如果零序3U0电压过高可自动停止测量过程。

该测试仪采用工业彩色液晶屏（强光下可读）、中文菜单、人机交互更加友好，并且具备U盘存储和数据打印等功能。接线简单、测试速度快、测试稳定性和数据准确性高，大大减轻了试验人员的劳动强度，提高了工作效率。

2 LYDRC-3配电网电容电流测试仪测量原理

电容电流测试仪是从PT 开口三角侧来测量系统的电容电流的。其测量原理如图1所示。

在图1中，从PT二次开口三角处注入不同频率的电流信号（频率非50Hz，目的是为了消除工频信号的干扰），在PT高压侧A、B、C三相感应出3个电流方向相同的电流信号，此电流为零序电流，因此它在电源和负荷侧均不能流通，只能通过PT和对地电容形成回路，所以图1又可简化为图2。

根据图2的物理模型就可建立相应的数学模型，通过检测测量信号就可以测量出三相对地电容值3C0，再根据公式I=3ωCOUφ（Uφ为被测系统的相电压）计算出系统的电容电流。

3 LYDRC-3配电网电容电流测试仪功能及特点

3.1  测量范围更宽，测试速度更快。

3.2  支持3PT连接方式、两种4PT连接方式、1PT连接方式现场电容电流测量，以及针对现场4PT连接方式测量不准的情况而提出的电容器组中性点异频信号注入法。

3.3  工业级彩色液晶显示屏，分辨率320×240点阵，强光下可读。

3.4  人机交互界面更加友好：

(1)对于一些重要的操作及参数设置，显示其提示信息和帮助说明。

(2)测量结果及相关参数显示和打印更加详细，便于用户日后分析。

(3)选择PT连接方式时，可显示各种PT连接方式下的接线原理图，便于用户判别现场PT连接方式及测试线连接位置。

(4)屏幕顶部状态栏实时显示优盘插入状态，对未连接的设备进行操作时，显示相应的未连接提示信息。

3.5  实时测量和显示零序3U0电压值，便于用户判断系统工作状态；并且，在测量工程中如果发现零序3U0电压过高，可自动停止测量过程。

3.6  具备多重零序3U0过压保护电路，测试仪输出端可耐受AC100V 50HZ电压而不损坏。

3.7  内置全数字变频逆变电源，具有输出频率准确、输出电流可调、输出效率高、发热量小、体积小、重量轻、长时间工作稳定等特点。

3.8  具备输出短路保护功能。

3.9  具备实时时钟，可实时显示当前时间和日期；测量结果包括测量日期及时间。

3.10 测量数据存储方式分为本机存储和优盘存储，其中本机存储可存储测量数据150条，并且本机存储可转存至优盘；优盘存储数据格式为Word格式，可直接在电脑上编辑打印。

3.11 热敏打印机打印功能，快速、无声。

3.12 体积小、重量轻，方便携带使用。

4 LYDRC-3配电网电容电流测试仪技术指标

4.1 电容电流测量

4.1.1 测量范围：0.3μF～200μF  1A～400A

4.1.2 准确度：  ±(读数×5%+2字)

4.1.3 分辨率：  0.3～9.999（0.001） 10～99.99（0.01） 100～999.9（0.1）

                ≥1000（1）

4.1.4 电压等级：0.1KV～99.9KV连续可调

4.2 零序3U0电压测量

4.2.1 测量范围：1V～100V AC 50HZ

4.2.2 准确度：  ±(读数×1%+10字)

4.2.3 分辨率：  1～9.999（0.001） 10～99.99（0.01）

4.3 使用条件及外形

4.3.1 工作电源：AC100-240VAC 0.8A, 50/60Hz

4.3.2 仪器重量：4.5Kg

4.3.3 仪器体积：320mm(长)×270mm(宽)×150mm(高)

4.3.4 使用温度：-10℃～50℃

4.3.5 相对湿度：＜90%，不结露

5 LYDRC-3配电网电容电流测试仪面板及各部件功能介绍

5.1 电流输出：接测试线一端的弹棒，测试线另一端接PT二次侧。

5.2 保险管：  电流输出保险管，串联在测试回路中，熔断电流2A。

5.3 显示屏：  工业级320×240点阵彩色液晶屏，LED背光，显示操作菜单和测试结果。

5.4 按键：    操作仪器用。 “↑↓"为“上下"键，选择移动或修改数据；“←→"为“左右"键，选择移动或修改数据；“确认"键，确认当前操作；“取消"键，放弃当前操作。

5.5 优盘接口：外接优盘用，用来存储测试数据，请使用FAT或FAT32格式的U盘。在存储过程中，严禁拨出优盘。

5.6 打印机：  打印测试结果。

5.7 接地端子：仪器必须可靠接地。现场接地点可能有油漆或锈蚀，必须清理干净。

5.8 电源开关：整机电源开关。

5.9 电源输入：交流AC220V电源输入。

6 补偿电容器组中性点异频信号注入法

6.1 测量方法说明及测量特点

常用的异频信号注入法是从PT开口三角处注入异频信号，其测量原理中假设电压互感器三相励磁特性和漏抗一致，且在测试过程中忽略了励磁阻抗。而在实际现场，电压互感器往往会出现由于生产批次的不同而导致的三相励磁特性和漏抗不一致，尤其对于4PT连接方式电压互感器的差异将大大影响电容电流的测量准确性。

针对以上情况，提出了补偿电容器组中性点异频信号注入法，此测量方法避免了电压互感器参数不一致的影响，且无需退出高低压消谐装置，既保证了电网运行安全，又保证了测量的准确性。

6.2 测量原理

图4中：

PT：外接单相电磁式电压互感器，电压互感器变比为（UL电压互感器额定高压）

X： 耐压电缆

DL：断路器 

DS：隔离开关

ES：接地开关 

L： 限流电抗器

Ca、Cb、Cc：   补偿电容器组

C11、C22、C33：线路三相对地电容

见图4所示，电容电流测试仪与单相电压互感器的二次绕组相连，电压互感器的一次绕组经耐压电缆与补偿电容器组中性点相连，通过补偿电容器组向三相注入异频零序电流。电容电流测试仪通过测量电压互感器二次绕组的电压和电流，计算得到对地电容和电容电流。

注：补偿电容器组中性点异频信号注入法，在测量之前必须确定电容器组Ca、Cb、Cc的确切电容量；且需要一个外置单相电磁式电压互感器，为了提高测量精度，可选用精度较高的电压互感器，电压互感器变比为（UL电压互感器额定高压）；测试仪的参数设置中“PT方式"应选择“C1PT"。

6.3 测量步骤

6.3.1 查看不接地系统的接线方式和运行方式，系统所有线路均已投入。

6.3.2 现场已配置消弧线圈的，根据接线方式和运行方式，退出与被测系统有电气联系的所有消弧线圈。

6.3.3 外置单相电压互感器置于绝缘垫上，高压尾端、低压尾端和外壳分别一点接地。

6.3.4 将电容电流测试仪的电流输出端与单相电压互感器二次绕组相连。仪器置于绝缘垫上，且与互感器的距离不小于2m（10kV）和3m（35kV），电容电流测试仪外壳应可靠接地。

6.3.5将单根耐压电缆一端与外置的单相电压互感器高压端相连。在该补偿电容器组中性点隔离开关处，利用绝缘操作杆将电缆的另一端与该补偿电容器组中性点相连。无中性点隔离开关的补偿电容器组可在其它操作方便处将电缆与中性点相连。连接部位需可靠接触。   

6.3.6 单相电压互感器周围设置安全围栏，安全围栏与互感器的距离不小于0.7m（10kV）、1m（35kV），向外悬挂“止步、高压危险"标示牌。

6.3.7 测试人员位于绝缘垫上开始测试。

最近，盐城东台市供电公司在溱东镇10千伏溱湖线#62杆顺利完成不停电带负荷更换开关作业，这是该公司第1次独立自主实施带负荷更换开关复杂类不停电作业，意味着东台公司复杂类带电作业能力迈向新台阶，同时配网自动化水平大大提升。

随着城市配电网建设的不断完善和居民生活水平的持续提升，居民、客户对不间断供电的稳定性、持续性要求越来越高，供电公司提高数字化管控能力，开展配电网带电作业的重要性和紧迫性也大大增加。传统的更换柱上开关作业需要在无电的条件下进行，会带来数小时停电的情况。如配合更换柱上开关的简单类带电作业，对于无法转供的情况下不能实现对开关后端负荷的持续供电。而带负荷更换开关是复杂类不停电作业的一种，它能够在保证正常供电情况下施工改造开关，真正实现用户零感知，该类作业程序复杂，有别于传统运检模式，安全要求高，较以往自主实施的难度较大。

盐城东台市供电公司秉承“不停电就是很好的为民服务"的理念，积极落实核心业务“自己干"，提高自有人员的实操技能，全力深化不停电作业应用，编制详细的安全措施、组织措施、技术措施和现场标准化作业指导卡。强化作业队伍建设，加大复杂作业能力培育，完善移动环网车、低压不停电作业车、20千伏和0.4千伏作业工具等装备配置，开展全电压、全类型、全地形作业，不断提升不停电作业能力和质效，实现第1次在苏北地区开展20千伏不停电作业、第1次在盐城县公司开展零停电感知中压并网发电等突出成绩，助力公司不停电作业水平持续高质量发展，为保障电网安全稳定运行打下了坚实基础。

由此，我们要认真学习盐城东台市供电公司的做法和经验，以“安全可靠、精准高效"的原则，继续探索带电作业新技术、新思路，很大程度减少客户停电感知，实现客户用电“零影响"，从而为提高电网供电可靠性和优质服务水平提供坚强有力支撑。

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