CN1560640A - 一种电网电容电流间接测定方法 - Google Patents

Abstract

一种电网电容电流间接测定方法，属测量技术领域，用于克服一般间接测量准确性低、操作繁琐的问题。其测量步骤为，a.估算电网电容电流Id；b.测量电网不平衡电压U₀；c.选择附加电容ΔC的数值；d.测量各相连接附加电容ΔC后的对地电流及线间电压；e.求各相电容接地电流。本发明利用一个附加电容器作媒介，通过对中性点电压和附加电容器电流的测量，间接测得10Kv电网的电容电流。该方法精度高，应用安全、简便实用，而且全部使用常规仪器和设备，投资少、容易实施。由于结果准确，这就为正确选择合适容量的消弧线圈提供了依据，也为电网的安全输电提供了可靠保证。

Description

一种电网电容电流间接测定方法

技术领域：

本发明涉及一种电力电网、特别是10KV电网电容电流的测量方法，属测量技术领域。

背景技术：

发电厂和变电站10Kv电网系统是连至最终用户的最后一级高压系统，系统的工作可靠性将直接影响电力系统的安全。随着电力系统的扩大，单相接地故障的增多，越来越多的10Kv电网系统也在逐渐变为经消弧线圈接地的系统。消弧线圈容量的选择也就成了一个非常重要的课题，但对老的10Kv系统来说，由于网路支路众多且接线复杂，使得计算电容电流相当困难，或者说几乎成为不可能的课题。因此电网电容电流测定技术也就显得相当重要，其关键的要求是准确。如果能够准确测出电网的电容电流，也就可以正确地选择合适容量的消弧线圈，从而为电网的安全运行提供了保证。测量分直接测量和间接测量，直接测量虽然能够得到正确的电容电流，但它对电器设备带来非常大的危害，且对安全供电极为不利，因此很少采用。比较多采用的是间接测量的方法。间接测量虽没有直接测量的弊病，但测量结果的准确性又难以保证，且操作起来繁琐、计算复杂。这些矛盾长期困扰着电力行业的设计人员，人们迫切需要一种精度更高、更为方便实用的测量技术。

发明内容

本发明用于克服一般间接测量准确性低的缺陷而提供一种精度高、安全实用的电网电容电流间接测定方法。

本发明的技术解决方案是：

一种电网电容电流间接测定方法，它按如下步骤进行：

a.估算电网电容电流Id：

Id＝IL+Ik+Idc

其中：电缆网络电容电流IL＝1.732L1；

      架空线网络电容电流Ik＝1.732L2/35；

        电容电流Idc＝314∑CΦ*U_Φ×10^-6；

        式中∑CΦ-----三相电容值之和(即将各相电容数值相加)；

        U_Φ---电网额定相电压；

        L1---电缆线路的长度；

        L2---架空线网络总长度；

b.测量电网不平衡电压U₀；

c.选择附加电容ΔC的数值：

当U₀≤1V时，0.045Id≤ΔC≤0.1Id；当U₀＞1V时，0.092Id≤ΔC≤0.13Id。

d.测量各相连接附加电容ΔC后的对地电流及线间电压：

将选定的附加电容ΔC同电流表串联后分别测得A、B、C三相的对地电流Ic1、Ic2、Ic3，用电压表分别测得各次接地时的中性点电压Va、Vb、Vc。用表笔从电压互感器的二次侧分别测得ab，bc，ca线间电压，取其平均值U1作为系统线电压，则 求得相电压算术平均值U_Φ。

e.求各相电容接地电流

当U₀≤0.4V时可按对称电网处理；由下式求得：

电容接地电流 $I_D=(\sqrt{3}{U}_{\mathrm{\Φ}}\·\mathrm{Ic}1)/\mathrm{Va};$

当U₀＞0.4V时可按不对称电网处理，所述各相对地电容电流需用系数δ修正，A相接地时的电容电流等于(1+δ)乘以A相附加电容ΔC流过的电流读数值，

Ida＝(1+δ)Ic1，

所述修正系数δ按下式求得：

b²＝(Va²+V_b ²+Vc²)/3

$\mathrm{\δ}=[-b^2+\sqrt{b^2(3{U_{\mathrm{\Φ}}}^2+{U_0}^2)-3{U_{\mathrm{\Φ}}}^2\·{U_0}^2}]/(b^2-{U_0}^2)$

电网单相接地电容电流ID为各相接地电容电流的平均值：

ID＝(Ida+Idb+Idc)/3，

式中：

Ida、Idb、Idc分别为A、B、C三相接地时的电容电流。

本发明利用一个附加电容器作媒介，通过对中性点电压和附加电容器电流的测量，间接测得10Kv电网的电容电流。该方法测量精度高，应用安全、简便实用。它的另一个优点是测量过程中全部使用常规仪器和设备，投资少、容易实施。本发明还给出了如何正确估算电网电容电流的方法、附加电容及电流量程的选取方法、以及各种提高精度、增加安全的措施。由于结果准确，这就为正确选择合适容量的消弧线圈提供了依据，也为电网的安全输电提供了可靠保证。

以下结合附图对本发明作进一步详述：

附图说明

图1是本发明的测量原理图。

具体实施方式

本发明是一种间接测量方法，测量中需使用高压附加电容器ΔC、隔离开关GK、断路器DL、精度0.5级或高于0.5级的电压表、电流表各一块、电压互感器、搭接导线一段、高压试电笔等。隔离开关或断路器也可用一开关柜或带有下隔离开关的停送电柜代替。按图1所示，将选定的电容器或电容器组同电流表串联后可靠接地，电容器应放在绝缘垫上，外壳可靠地接到电流表上，将电流表两端用一导线搭接，达到既接触良好、又可方便挑开的地步。

测定附加电容的支路电流时，为了提高测量精度，应正确选取附加电容ΔC的数值，ΔC选取过大会造成电网中性点严重偏移，危及电网的安全运行；ΔC选取过小则电网中性点电压偏移太小，无法保证测量精度。所以对系统电容电流进行合理估算是正确选取ΔC的前提。估算主要考虑两点，一是方便，二是精度高。

影响10Kv电网电容电流的主要因素有三个，即电缆网络、架空线网络及电容器，其中，电容器产生的电容电流Idc可按下式计算

Idc＝314∑CΦ*U_Φ×10^-6                (1)

式中∑CΦ-----三相电容值之和，单位μF；

U_Φ---电网额定相电压，V。

按下面的公式估算电缆网络电容电流IL：

IL＝1.732L1    注：L1为电缆线路的长度，单位：公里。

按下面的公式估算架空线网络电容电流Ik：

Ik＝1.732L2/35  注：L2为架空线路的长度，单位：公里。

为简化起见，电网电容电流Id可按下述估算公式求得：

Id＝IL+Ik+Idc                    (2)

10Kv电网自然不平衡电压U₀都较小，为简化起见，可按以下两种情况选定ΔC：当U₀≤1V时，0.045Id≤ΔC≤0.1Id；当U₀≤0.4V时可按对称电网处理；当U₀＞1V时，0.092Id≤ΔC≤0.13Id。

测量附加电容ΔC支路电流，应正确选取电流表量程，这将关系到操作安全及测量准确。量程太小易损坏电表，产生高压，危及人身安全。量程选取太大，将严重影响测量精度。测量过程中将大小合适的ΔC接于某相和地之间，将使该相对地电压略有减小，由于其变化不大，仍可按ΔC两端施加相电压来估算其流过的电流，

ΔIc＝314ΔC*U_Φ×10^-6＝1.812ΔC(ΔC的单位为μF，该式由计算公式I＝U*C*ω求得)。                                    (3)

综合考虑电流表的最佳读表范围，电流表量程取为2.078ΔC左右为佳。另外，为防止瞬间大电流损坏电流表，在ΔC接入瞬间电流表两端应短接。

具体步骤为：

1.估算系统电容电流Id，选择附加电容ΔC：

Id＝IL+Ik+Idc＝1.732L1+1.732L2/35+314∑CΦ*U_Φ×10^-6

估算出Id后按以下条件选取附加电容：

当U₀≤1V时，0.045Id≤ΔC≤0.1Id，当U₀＞1V时，0.092Id≤ΔC≤0.13Id。式中ΔC单位μF，确定ΔC值后，可按铭牌选定电容。

2.测量电网自然不平衡电压U₀(对中性点)。在电网正常运行时去掉电压互感器二次开口三角上的负载，接上电压表，这时电压表的读数即为U₀。

3.选择电流表量程。电流表量程取为2.078ΔC左右为佳。

4.如图连接测量仪器，将选定的电容器同电流表串联后可靠接地。

5.再次检查接线及电表量程等，确保正确无误。

6.观察电压表读数，如有变化，U₀改为现时读数。

7.将电容器接入A相，用试电笔挑开电流表两端搭线，记录电流表读数Ic1及电压表读数Va。

8.退出电容器，放电后搭接电流表，将电容器接入B相，用试电笔挑开电流表两端搭线，记录电流表读数Ic2及电压表读数Vb。依此再测定C相电流表读数Ic3及电压表读数Vc。

9.快速取下电压表，用表笔从电压互感器的二次侧分别测得ab，bc，ca间线电压，取其平均值U1作为系统线电压，则 为系统相电压U_Φ，记录这些数据。

10.测试完毕，利用实测的数据计算单相接地电容电流。

注：如U₀≤0.4V可省略8、9两步。

当U₀≤0.4V时，可以认为电网绝对对称，各相接地电流相等。这样处理给计算结果带来的误差很小。

$I_D=(\sqrt{3}{U}_{\mathrm{\Φ}}\·\mathrm{Ic}1)/\mathrm{Va};$

当U0＞0.4V时，由于电网的不对称性，其各项接地电容电流也是不相等的，可按下式计算：

Ida＝(1+δ)Ic1

Idb＝(1+δ)Ic2

Idc＝(1+δ)Ic3

式中    Ida------A相接地时的电容电流；

        Idb------B相接地时的电容电流；

        Idc------C相接地时的电容电流；δ求法同上。

    一般可取一平均数作为电网单相接地电容电流。

    ID＝(Ida+Idb+Idc)/3

    也可以通过下式测量出电网三相对地的总电容∑C，这时必需测准ΔC(不可用铭牌上所标数值)。

    ∑C＝δ·ΔC。

Claims (2)

1.一种电网电容电流间接测定方法，其特征在于，它按如下步骤进行：

a.估算电网电容电流Id：

Id＝IL+Ik+Idc

其中：电缆网络电容电流IL＝1.732L1；

      架空线网络电容电流Ik＝1.732L2/35；

      电容电流Idc＝314∑CΦ*U_Φ×10^-6；

      式中∑CΦ-----三相电容值之和；

      U_Φ---电网额定相电压；

      L1---电缆线路的长度；L2---架空线网络总长度；

b.测量电网不平衡电压U₀；

c.选择附加电容ΔC的数值：

当U0≤1V时，0.045Id≤ΔC≤0.1Id；当U0＞1V时，0.092Id≤ΔC≤0.13Id。

d.测量各相连接附加电容ΔC后的对地电流及开口三角电压：

将选定的附加电容ΔC同电流表串联后分别测得A、B、C三相的对地电流Ic1、Ic2、Ic3，用电压表测量开口三角电压Va、Vb、Vc，求得线电压算术平均值U1。

e.求各相电容接地电流

电容接地电流 $I_D=(\sqrt{3}{U}_{\mathrm{\φ}}\·\mathrm{Ic}1)/\mathrm{Va};$

2.根据权利要求1所述的电网电容电流间接测定方法，其特征在于，所述各相对地电容电流需用系数δ修正，各相接地时的电容电流等于(1+δ)乘以该相附加电容ΔC流过的电流读数值，

Ida＝(1+δ)Ic1，所述修正系数δ按下式求得：

$\mathrm{\δ}=[-b^2+\sqrt{b^2(3{U_{\mathrm{\φ}}}^2+{U_0}^2)-3{U_{\mathrm{\φ}}}^2\·{U_0}^2}]/(b^2-{U_0}^2);b^2=({\mathrm{Va}}^2+{\mathrm{Vb}}^2+{\mathrm{Vc}}^2)/3;$

电网单相接地电容电流ID为各相接地电容电流的平均值：

ID＝(Ida+Idb+Idc)/3，

式中：Ida、Idb、Idc分别为A、B、C三相接地时的电容电流。

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