电容漏电流的测试方法及测量分析

电容漏电流的测试方法及测量分析

郑荟民

1.电容电流概述

1.1电容电流概念。电容电流是一种电容性电流，又被人们在工作中广泛的称之为位移电流。这种电流不同于传统电荷定向移动所形成的电流，是一种并没有从真正的故障点流向大地的一种电流形式，是通过电容作为充放电媒介来发挥等效电流的工作模式。这种电流模式在交流电中最为常见，这主要是由于交流电系统中电流是一直处于不断变化状态下的，这种特殊性就能促使了等效电流的持续存在。

众所周知，在目前的社会发展中带有电缆、变压器以及发电器的电力系统已经广泛的进入人们的视线，也成为现代化社会发展中不可缺少的一部分。这种电力系统中，其各种设备中都存在着一定量的电容，而分布电容的大小主要取决于电缆的几何尺寸、电缆材料以及电缆的长度等多个方面。因此，在目前的工作中，我们做好电容电流的研究是十分重要的，对于保障电力系统的正常持续运行有着至关重要的作用。

1.2电容电流补偿的必要性。电缆在应用的过程中实际上是通过各种绝缘电阻以及分布电容来与大地相互连接的，当人体接触到电力系统的那一时刻，触电电流可以及时的通过人体流向大地，从而造成一种闭合电路结构。可以说在目前的工作中，电容电流是通过一定程度的电缆来对其进行控制与处理的，电网对于各地的电容分布都是通过各种电缆来进行控制的。但是由于在工中电缆的材料、横截面以及密度的不同造成电容的分布也不尽相同，这就要求我们在工作中对其进行及时可靠的调整。

2.电容电流测试分析与研究

电容电流测试分析与研究需要诸多工作的有效支持，这主要现在测试准确性分析、测试稳定性研究、实例分析等环节。以下从几个方面出发，对电容电流测试分析与研究进行了分析。

2.1测试准确性分析。测试准确性分析是电容电流测试分析与研究的基础和前提。在测试准确性分析过程中，工作人员应当注重保证测试结果的准确性。例如在现场测试的进行过程中，测对象的变电站的电容电流没有超过标准或在消弧线圈补偿范围内，但其自身的变电站电容电流值偏大并且单段母线电容电流超了30A时，工作人员就应当对于这次测试的准确性进行合理的质疑。并且当判定变电站测试结果异常时工作人员应当注重对测结果进行分析。如果测量结果的分散性较大并且数据不正常，则应当通过再次测量的进行来促进测试准确性的有效提升。

2.2测试稳定性研究。测试稳定性研究对于电容电流测试分析与研究的重要性是不言而喻的。在测试稳定性研究的进行过程中，工作人员应当通过复测及理论计算的有效应用来促进测试稳定性的合理提升。除此之外，在测试稳定性研究过程中工作人员应当注重对配电网系统电容电流进行科学计算。例如当测试的稳定性不足时，应当通过复测方法的应用如外加电压互感器法和中性点外加电容法来促进其测试稳定性的提升。另外，在提升测试稳定性的过程只要测试方法选择得当，不同测试方法的测试结果比较接近，表明现场测试数据是准确可靠的；当系统不稳定时，不管选择何种测试方法均很难测出准确的结果，因此对于这种规律的有效应用可以有效促进试稳定性的不断进步。

2.3实例分析。在实例分析的过程中，我们可以采用SDJ-1型的配网电容电流测试仪来作为测试仪器，这一仪器可以直接从二次侧来测量配电网的电容电流。在例子的选择上，我们将陕西电力公司铜川供电公司的几个110kV变电站作为例子，将其配电网对地电容电流进行测量，并且将测量结果与理论计算值进行对比验证。在测量过程中可以发现根据统计的输电线路参数能够计算出其电容电流理论计算的值为11.3944A、11.848A、13.789A。除此之外，在这之后通过采用SDJ-1型配网电容电流测试仪来对该变电站的该配电网的电容电流进行了6次测量，测量结果表示其均能保持较高的准确度测量，并且通过对比分析发现其计算值与测量结果均大致吻合，从而能够有效验证其计算方法与实际的测量工作基本上保持吻合。

3.不对称度大的配电网新型接地方式下电容电流测量

3.1配电网注入信号法的电容电流谐振测量原理。配电网正常运行时，从消弧线圈的零序电压互感器注入变频电流信号，测量返回的电压信号，计算配电网的对地电容电流。等效电路中X1、X2很小，一般可以忽略，注入信号等值回路中消弧线圈感抗与三相电容(C=CA+CB+CC)并联。通过改变注入信号的频率，使电感和电容发生并联谐振。该方法测量简单、安全，无需系统其他参数，且不受线路老化等因素的影响。

3.2配电网中性点新型接地方式电容电流测量原理。配电网正常运行时，不对称度大的中性点经消弧线圈接地，配电网中性点位移电压较高，上述配电网电容电流测量方法向配电网注入电流信号困难，为此本文提出了不对称度大的配电网中性点新型接地方式，降低了配电网正常运行时的中性点位移电压。在新型接地方式下，配电网中性点处所接的小电抗器为配电网构造了一个谐振测量回路，等效并联谐振电路，1为小电感。在新型的中性点接地方式下，采用信号注入法，向配电网注入变频电流信号，使配电网和注入的电流信号发生谐振，此时该方法通过在配电网中性点处接一电感值很大的小电抗器，为配电网构造了一个谐振测量回路，从小电抗器的二次侧向配电网注入变频电流信号，寻找配电网的谐振频率，从而求出配电网对地电容电流，并有效避免了不对称度大的配电网中性点工频过电压和铁磁谐振现象，提高配电网运行的可靠性。

4.中性点外加电容法

中性点外加电容测量系统的容性电流，是在系统无补偿的情况下，在系统中性点，对地接入一个适当容量的电容器，测量前后中性点的不对称电压和位移电压，通过计算公式间接得到系统单相接地容性电流值，其测量原理图如下图所示。根据系统电容电流的形成原因，我们采用在系统中性点处外加电容Cad，视中性点电压Uo为一个恒压源，则所加电容Cad和系统总电容Cx串联，测量Cad两端电压Un及中性点电压Uo（不加电容），不难得出计算公式：

Un/（Uo-Un）=Cx/Cad

Cx=CadUn/（Uo-Un）

Ic=UωCx

有时，还会遇到系统三相很对称，这时，中性点不对称电压和位移电压很低，无法准确测量和计算，需考虑在某一相上添加移电容。人为地加大中性点电压，便于测试，计算时，电容值再减去偏置电容量，如下式：

中性点外加电容测量系统的容性电流，是在系统无补偿的情况下，在系统中性点，对地接入一个适当容量的电容器，测量前后中性点的不对称电压和位移电压，通过计算公式间接得到系统单相接地容性电流值，其测量原理图如下图所示。根据系统电容电流的形成原因，我们采用在系统中性点处外加电容Cad，视中性点电压Uo为一个恒压源，则所加电容Cad和系统总电容Cx串联，测量Cad两端电压Un及中性点电压Uo（不加电容），不难得出计算公式：

Un/（Uo-Un）=Cx/Cad

Cx=CadUn/（Uo-Un）

Ic=UωCx

有时，还会遇到系统三相很对称，这时，中性点不对称电压和位移电压很低，无法准确测量和计算，需考虑在某一相上添加偏移电容。人为地加大中性点电压，便于测试，计算时，电容值再减去偏置电容量。

参考文献：

[1]刘提.李原.测量消弧线圈接地系统对地电容电流的新方法[1].现代电力.2009(5).

[2]韦良.韦景.张洪瑾.配电网电容电流测量仪的研制[J].中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会200810

[3]严干贵.李果雪.张正茂.肖龙章.基于扫频法配电网电容电流测量装置研制[J].电力自动化设备20097