单相接地电容电流测试

2024年小电流接地系统单相接地故障检测技术1引言电力系统的接地处理方式主要有直接接地，电抗接地，低阻接地，高阻接地，谐振接地(又称消弧线圈接地)和不接地。

前三种称为大电流接地系统，后三种称为小电流接地系统。

我国3～66kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统，该系统最大的优点是发生单相接地故障时，并不破坏系统电压的对称性，且故障电流值较小，不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2h。

但长期运行，由于非故障的两相对地电压升高1.732倍，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电。

同时，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。

因此，当发生单相接地故障时，必须及时找到故障线路予以切除。

2目前的检测方法及存在的问题(1)绝缘监察装置利用接于公用母线的三相五柱式电压互感器，其一次线圈均接成星形，附加二次线圈接成开口三角形。

接成星形的二次线圈供给绝缘监察用的电压表、保护及测量仪表。

接成开口三角形的二次线圈供给绝缘监察继电器。

系统正常时，三相电压正常，三相电压之和为零，开口三角形的二次线圈电压为零，绝缘监察继电器不动作。

当发生单相接地故障时，开口三角形的二次端出现零序电压，电压继电器动作，发出系统接地故障的预告信号。

这是以前常规变电所使用最多、应用最广泛的绝缘监察装置，其优点是投资小，接线简单、操作及维护方便。

其缺点是只发出系统接地的无选择预告信号，不能准确判断发生接地的故障线路，运行人员需要通过推拉分割电网的试验方法才能进一步判定故障线路，影响了非故障线路的连续供电，不能满足日益发展的城乡经济对供电可靠性的要求。

基于上述原因，我国从50年代末就开始研制小电流接地自动选线装置，提出了多种选线方法，并开发出了相应的各种装置。

(2)各种选线原理分析：①稳态分量法。

稳态分量法又分为零序电流比幅法，零序电流相对相位法，以及群体比幅比相法。

电网单相接地电容电流测量方案天津市天变航博电气发展有限公司6KV、10KV电网电容电流测量方法（1）准备测量工具a)0.5 级电流表、电压表各一块b)2 uF高压电容器一只c)高压绝缘线4米左右d)高压试电笔一只e)绝缘手套一副（2）单相接地电容电流的估计IJD=（电缆总长度）+（架空线总长度/10）+（3倍浪涌电容器的单相值），其中长度单位为KM，电容器单位为uF。

（3）测量前先将网上的消弧线圈退出，PT开口电压上的负载断掉，用万用表测量测量开口电压U0，如果U0>400mv，则需测量三相后取平均值，U0<400mv则测一相便可。

（4）接线（见附图）a)按图接线，注意所有接线必须悬空，并保持安全绝缘距离b)电容器需放在绝缘垫上，外壳接地c)封表线方便用试点笔挑开d)所有接线尤其接地线要可靠接触e)准备好电容器放电接地线f)选择电流表量程，电流表的量程安培数必须大于附加电容的微法数25%左右（5）重新检查接线，要求无关人员远离现场（6）开始试验a)测量PT二次U AB= ，U BC= ，U AC=U L= （U AB +U BC +U AC）/3=b) 将万用表接在PT 开口上，封上电流表，合上上隔离开关，合上空开后一秒，用高压试电笔将电流表封线挑开，读电流表I=读开口电压表U jd0=c)断开断路器，拉下隔离开关，将电容器放电如果Uo>0.4V，则需分别测量三相，请重复上面步骤并记录下I AJD= U A0=I BJD= U B0=I CJD= U C0=d)计算Uo<0.4V：I C= (U L/Ujd0)*I =Uo>0.4V：I C=（I CA+ I CB+ I CC）/ 3 =35KV电网电容电流测量方案(1)测试准备：1、高压电容器（4uF）一支2、绝缘手套、绝缘鞋各一双3、2.5平方毫米导线10米4、绝缘垫一块(2)接线图：说明：(如图A接线) 接电容器从变压器引出，需要停电，危险。

22第44卷 第4期2021年4月Vol.44 No.4Apr.2021水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station1 引言发电机定子接地故障是最常见的发电机故障，大型发电机组在发生接地故障时会产生较大的对地电容电流，为将接地故障电流限制在允许范围内，中性点常采用消弧线圈接地方式运行，而测试发电机定子单相接地故障电流是为了检验发电机在发生单相接地时消弧线圈是否能够有效地补偿故障电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压，防止事故进一步扩大为匝间或相间短路。

需要知道发电机单相接地故障电流的大小，究其原因，主要有3点。

（1）发电机的定子一点接地保护动作出口方式的整定和这个电流大小有关。

根据DLT 684-2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》的规定，当发电机定子单相接地故障电流大小超过规定值，发电机定子一点接地保护动作后就必须出口跳闸停机，而小于这个值，则允许保护仅动作于告警，由运行值班人员确认后，采取转移负荷解列停机的方式进行处置。

（2）知道中性点不接地时发电机单相接地故障电容电流的大小后，与消弧线圈标注的补偿电流比较，可以定性地判断消弧线圈是否工作在欠补偿状态。

（3）消弧线圈投入后发电机单相接地故障电流必须小于制造厂的规定，制造厂无明确规定时，这个电流应小于15 A，否则在运行中发生定子绕组内部单相接地故障，有可能对定子铁心造成不可修复的损伤。

本文以万安水力发电厂1号发电机为例，通过简单估算和现场实测这两种方法对发电机定子单相接地故障电流进行讨论，所得结论不一定适合其它发电厂，仅供同行参考。

2 发电机定子单相接地故障电流的计算发电机定子单相接地故障点可能在定子绕组从机端到中性点的任意位置，但因为机端对地电压最高，所以在机端发生单相接地故障时故障电流最大，因此，我们只计算机端单相接地时的故障电流。

基于单相接地故障的配电网馈电线路电容电流测算方法周永其;陈挥瀚;常勇;王莹;杨洪灿;孙建华【摘要】介绍随着城市配电网的规模不断扩大,电缆线路大面积的应用,配电网线路的电容电流日益增大,电容电流的大小决定消弧线圈调控,对电网的规划设计和运行安全有重要影响.本文研究了配电网发生单相接地故障时线路零序电流和电容电流之间的关系,基于单相接地故障时馈电分支线路的零序电流测量值,提出一种线路电容电流的测算方法.【期刊名称】《云南电力技术》【年(卷),期】2018(046)003【总页数】2页(P73-74)【关键词】配电网;单相接地故障;零序电流;电容电流【作者】周永其;陈挥瀚;常勇;王莹;杨洪灿;孙建华【作者单位】云南电网有限责任公司曲靖供电局,云南曲靖 655000;昆明同弘瑞能电力科技有限公司,昆明 650000;昆明理工大学,昆明 650500;昆明理工大学,昆明650500;云南电网有限责任公司曲靖供电局,云南曲靖 655000;云南电网有限责任公司曲靖供电局,云南曲靖 655000【正文语种】中文【中图分类】TM740 前言低压配电网一般采用小电流接地系统运行方式[1]，配电网系统发生单相接地故障时故障电流与配电线路电容电流大小相关。

配电网对地电容电流决定了是否装设消弧线圈以及消弧线圈的补偿容量[2]，同时对分析铁磁谐振过电压也有重要意义[3]。

传统的电容电流测量方法分为直接法和间接法[4]。

直接法操作繁杂，危险性高，容易引起事故，基本不再采用。

间接法虽然比直接法简单，但是其测量时涉及一次侧，人员与设备安全无保障、操作繁琐、准备工作耗时长、测量工作效率低，同时存在误操作危险。

信号注入法是目前常采用的方法，主要采用三频法、双频法和扫频法等方式[5]。

信号注入法存在受互感器漏阻抗影响较大、频率选取困难等问题。

本文根据配电网发生单相接地故障时电容电流与零序电流的关系，测量得到发生单相接地故障时配电馈线路上的零序电流，得出各个线路运行时的线路电容电流。

采用外接电容法测量10千伏系统单相接地电容电流方法摘要：近几年，随着国家对农网建设投资力度的不断加大，每个县域的配网10KV系统的建设得到了持续有力的发展，使得县域10KV配网运行也越来可靠坚强。

但是，在配网网架变得越来越坚强的同时，10KV系统的容性电流也变得越来越大，若不及时掌握自身区域内10KV系统在正常运行方式下，电容电流的大小，为变电站是否需要安装消弧线圈提供准确依据，则为变电站发生接地点弧光过电压，发生设备烧毁事故埋下隐患。

因此，定期测量10KV配网容性电流，找出一种简单、可靠的容性电流测量方法，对提高配电网安全稳定运行有着十分重要的意义。

经过多方试验，采用外接电容测量10千伏系统单相接地电容电流方法十分可行。

关键词:电容、电流、测量、设备一、测试环境和人员要求：在计划对10KV配网系统进行容性电流测试时，应选择在天晴晴朗，微风或无风，湿度不大于80%情况下时进行，同时，测试人员要求：现场总指挥一名，工作负责人一名，测试人员一名，数据记录一人，接线配合人员2到3人。

二、所备测试设备：额定电压为11千伏，容量为3微发电容器2到3只；交流电流表一个，量程为5A，10A和20A，精度不大于0.5级；数字千伏表一个（可选），量程为20千伏或100千伏，精度不大于0.5级；数字万用表一个。

三、测试原理：采用外接电容法测量单相接地电容电流。

在任一相加上已知电容Cf，测量加偏置电容前后的电压即可计算出系统电容电流。

Ic=If? (A)式中：If=ω?Uφ′?Cf 即流过偏值电容的电流，单位A。

UΦ为加上偏值电容前的相电压，单位V；UΦ′为加上偏值电容后的相电压，单位V；Cf 为施加的偏置电容，单位为F（法拉），1微发（μF）=10-6法拉（F）。

外加电容采用2--4台电容量为3.2μF，容量为30kvar电容器并联。

相电压通过阻容分压器测量，If通过串联在电容器回路中的电流表测量。

在测量中为了减少误差，可以采用三相轮流加压的办法来测量系统电容电流。

6～10kV电网单相接地试验电容电流测试方案中国矿业大学信息与电气工程学院中国矿业大学电气安全与智能电器研究所2011年9月1. 测量原理电网单相对地绝缘参数的常用测量方法有：附加电源测量法，交流伏安法，中性点位移电压法，谐振测量法。

其中第一种方法所测的是测量频率下的绝缘参数，只可间接地反映工频下的绝缘参数；而后三种方法是采用电网工作电源进行测量，反映了电网的实际绝缘参数。

中性点位移电压法也称间接测量法，是目前测量小电流接地系统单相接地电容电流的常用方法。

其一般作法是在电网一相与地之间接入一个附加电容，实测流过此电容的电流与中性点位移电压，通过计算来求得电网单相接地电容电流。

但由于电容的充电效应，在人为接地的瞬间，相当于在电网中产生了一个金属性接地故障，这显然不利于安全。

因此，有必要采取一种更加安全可靠且快捷的新方法，即本测量方案所提出的单相经电阻接地的间接测量方法。

该方法有简单、易实施、测试过程安全、测量精度高、测试时间短、应用范围广等优点。

R图1 中性点不接地电网绝缘参数测量模型图1为一中性点不接地电网的绝缘参数测量模型，C 、r 分别为各相对地电容和绝缘电阻。

考虑到试验的安全性，采用电网单相经电阻接地的方法，电网的任何一相（如A 相）经附加电阻R 和电流表A 接地。

接地电阻R 选用500--1000Ω，接地电流可控制在几安培，并通过理论计算，求出电网单相直接接地时的电流。

我们知道，电网单相接地电流是电网对地总的零序电流之和，不管是直接接地，还是经过电阻接地，电网对地总的零序电流（接地电流）是同零序电压成正比关系。

因此，测量出电网单相经电阻接地时的零序电压，就能得到单相电网直接接地的电流。

其计算公式是：R E I U I ⨯=02100 （1） 式中：E I 为电网单相直接接地电流；R I 为电网单相经电阻接地的电流；02U 为电网单相经电阻接地时的二次零序电压；100为电网单相直接接地时的二次零序电压（100V ）。

10kV电网单相接地电容电流测量的研究随着系统电容电流的不断增大，越来越多的电網采用谐振接地的方式，谐振接地能有效补偿接地电容电流，如何准确地跟踪测量接地电容电流成为了关键。

本文首先分析了传统极值法的局限性，提出了采用改进极值法测量单相接地电容电流，并经过实际测量证明了该方法的有效性和准确性。

标签：接地电容电流；改进极值法；跟踪测量；谐振接地0 引言我国10 kV电网一般采用中性点不接地方式，但随着电力系统的不断发展，发生单相接地故障时电网对地电容电流不断增大，接地故障容易发生电缆绝缘击穿事故，引发相间短路等严重的事故[1]。

目前有效方法是加装消弧线圈补偿装置，利用消弧线圈来补偿电网对地的电容电流，由于有电感和电容的存在，因此形成了并联谐振和串联谐振，构成了谐振接地的基本原理[2]。

在实际应用中，由于电网运行方式的变化会引起电网对地电容电流值的改变，必须使消弧补偿装置对电网接地电容电流实现自动跟踪补偿，这就需要准确快速地测量出单相接地电容电流，基于这个目的，本文采用改进极值法跟踪测量接地电容电流，为消弧线圈补偿电容电流提供依据。

1 电容电流在线测量方法研究本文采用改进极值法跟踪测量接地电容电流。

极值法[3]：中性点的位移电压零序电压的幅值表示为：（1）由式（1）可知，当电网的阻尼率以及电网自然位移电压一定时，随的下降而增大，当=0，将达到极大值，此时，接地电流最小，处于最佳补偿状态[4]。

对（1）式求一阶导数可得：（2）该式说明随的变化呈单调递减的规律，当电感电流的数值远离电网对地电容电流的数值（即较大），和在接近全补偿状态附近（即较小），的变化对影响较小，这是极值法的不足。

根据极值法的不足，本文采用了改进的极值法。

以电缆作为供电线路的6～10kV电网，取不平衡度且则可求出当时，。

图1为时的曲线图。

由图可以看出当时曲线陡度明显减小，曲线的顶端较平缓，即在全补偿附近零序电压随脱谐度的变化较小，所以如果直接采用极值法误差较大，难以调节到最佳补偿点。

配电网电容电流测量方法系统电容电流是指系统在没有补偿的情况下，发生单相接地时通过故障点的无功电流。

测量方法很多，这里介绍几种常用的方法。

一、单相金属接地法单相金属接地又分为投入消弧线圈补偿接地和不投入消弧线圈两种。

1、不投入消弧线圈不投入消弧线圈（即中性点不接地）的单相金属接地测量，其接线如图13-10所示，图中，QF为接地断路器；TV为测量用电压互感器；TA1、TA2为保护和测量用电流互感器；W为低功率因数功率表，用以测量接地回路的有功损耗；TA1的1、2端子接QF的过流保护。

电流、电压向量图如图13-11所示。

图13-10 不投入消弧线圈的单相金属接地测量原理图图13-11 不投入消弧线圈的单相接地的电流、电压向量图试验是在系统单相接地下进行的，当系统一相接地时，其余两相对地电压升为线电压。

因此，在测量前应消除绝缘缺陷，以免在电压升高时非接地相对地击穿，形成两相接地短路事故。

为使接地断路器能可靠切除接地电容电流，须将三相触头串联使用，且应有保护。

若测量过程中发生两相接地短路，要求QF能迅速切断故障，其保护瞬时动作电流应整定为IC的4~5倍。

合上接地断路器QF，迅速读取图中所示各表计的指示数值后，接地开关应立即跳闸。

所用表计均不得低于0.5级。

测量功率，应用低功率因数功率表。

由于三相对地电容不等，一相单相接地难以测得正确的阻尼率，需三相轮流接地测量，取三次测量结果的算术平均值。

测量结果的计算：上三式中I cp——接地电流的有功分量（安）；I cp——接地电流的无功分量（安）；I c——系统总接地电流（安）；P——接地回路的有功损耗（瓦）；U□——中性点不对称电压（伏）；d%——系统的阻尼率。

若测量时的电压和频率不是额定值，则需将测得的电流折算到额定电压和额定频率下的数值，即式中I ce——电压和频率为额定值时的系统接地电容电流（安）；f e——额定频率（赫兹）；U e——额定电压（伏）；U av——三相电压（线电压）的平均值（伏）。

FS500P接地电容电流测试仪本仪器适用配网电压等级：6kV、10kV和35kV中压配电网中性点不接地系统。

目前，我国配电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，配电网的故障很大程度是由于线路单相接地时电容过大而无法自行息弧引起的。

因此，我国的电力规程规定当：3-10KV不直接连接发电机的系统和35、66KV系统，当单相接地电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需要在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式。

（1）3-10KV钢筋混凝土货金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35、66KV系统，10A；（2）3-10KV非钢筋混凝土和金属杆塔的架空线路构成的系统，当电压为：1）3KV和6KV时，30A；2）10KV时，20A；3）3-10KV电缆线路构成的系统，30A。

应装设消弧线圈以补偿电容电流，这就要求对配网的电容电流进行测量以做决定。

另外，配电网的对地电容和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，也必须准确测量配电网的对地电容值。

传统的测量配网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。

测试仪直接从PT的二次侧测量配电网的电容电流，无需做繁杂的安全措施和等待冗长的调度命令，只需将测量线接于PT的开口三角端就可以测量出电容电流的数据。

由于从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，同时测试仪的输出端可以耐受100V的交流电压，若测量时系统有单相接地故障发生，亦不会损坏PT和测试仪，因而无需做特别的安全措施使这项工作变得安全、简单、快捷，且测试结果准确、稳定、可靠。

该测试仪采用大屏幕液晶显示，中文菜单，操作非常简便，且体积小、重量轻，便于携带进行户外作业，接线简单，测试速度快，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。