一種中性點不接地系統電容電流測試裝置及方法與流程
2023-06-25 14:23:46 2
本發明涉及電力安全技術領域，特別是涉及一種中性點不接地系統電容電流測試裝置及方法。
背景技術：
電力系統中性點運行方式有不接地、經電阻接地、經消弧線圈接地或直接接地等多種。中國中壓配電網中的中性點運行方法大多採用中性點不接地的運行方式。電力系統運行規程規定，當配電網電容電流大於規定值時，應在配電網中裝設消弧線圈補償電容電流，以預防單相接地故障的發生。在中性點不接地系統中，若發生單相接地故障，故障本身難以自動熄滅，易發生相間事故。為保證配電系統的連續不間斷供電，需準確測量系統的電容電流，並根據系統電容電流的大小為中性點不接地的配電系統裝設適當容量的消弧線圈，以避免電弧重燃產生過電壓。因此，準確測量系統電容電流是決定裝設消弧線圈與否和正確選擇消弧線圈容量的依據。
現有的中性點不接地系統電容電流測試方法有直接法和間接法兩種。直接法測量準確度相對間接測量法高，其在現場實際測量下更具可信度。但該方法也具備一定的風險，在單相人工金屬性接地電流形成期間，如果系統的非測試相發生單相接地故障，就會使該不接地系統形成兩相接地短路，從而造成安全隱患。間接法包括中性點外加電壓法、中性點外加電容法、偏移電容法、人工星形電容器組中性點法、調諧法、相角法等方法。對於主變壓器被測量側中性點有套管引出網絡的電容電流測量，特別是對35kV系統，採用間接測量法中中性點外加電容法相對安全可靠。現有的中性點外加電容法的測量步驟為，在變壓器的中性點外接一定電容量的電容器。根據被測系統的中性點對地不對稱電壓值以及外接電容後測量的位移電壓值，計算得出得被測網絡的電容和電流值。
然而，現有技術中的中性點外加電容法中，對地不對稱電壓測量的方法需將電壓表一端接地，另一端通過高壓熔斷器與絕緣棒的金屬頭連接，操作人員手持絕緣棒，將其金屬頭短時碰觸中性點母線，待表計指示穩定後讀數。此方法需要進行多次接線及電路碰觸，測量過程不利於數據的穩定，也存在著一定的安全隱患。同時，在中性點不接地系統發生單項故障接地的工況下，多次接線及電路碰觸會引起中性點電壓的異常升高，而對測量儀器造成一定程度的損傷。
技術實現要素：
本發明提供了一種中性點不接地系統電容電流測試裝置及方法，以解決現有技術中中性點外加電容法需要進行多次接線及電路碰觸，測量過程數據不穩定，存在著一定安全隱患的問題。
為了解決上述技術問題，本發明實施例公開了如下技術方案：
一種中性點不接地系統電容電流測試裝置，包括分壓電容器組、位移電容器組和電壓表，其中，分壓電容器組一端與被測系統的中性點串聯；位移電容器組一端與分壓電容器組串聯，另一端接地；位移電容器組與電壓表並聯；分壓電容器組包括第一外加電容器；位移電容器組包括串聯的第二外加電容器和位移電容器開關。
優選的，第一外加電容器為電容值可調的電容器。
優選的，第二外加電容器為電容值可調的電容器。
優選的，第二外加電容器的電容量為被測網絡電容量的l～4倍。
優選的，分壓電容器組還包括分壓電容器開關，分壓電容器開關與第一外加電容器串聯。
優選的，分壓電容器開關為帶熔斷器的開關。
一種中性點不接地系統電容電流測試方法，中性點不接地系統電容電流測試方法包括：斷開位移電容器開關；讀取電壓表示數，得到第一外加電容器的對地不對稱電壓；閉合位移電容器開關；讀取電壓表示數，得到位移電壓；根據對地不對稱電壓和位移電壓計算被測網絡的電容和電容電流。
優選的，根據對地不對稱電壓和位移電壓計算被測網絡的電容和電容電流的方法包括：將對地不對稱電壓值UH、位移電壓值U0、第一外加電容器電容值C0和外加電容器電容值C1帶入公式，
得到被測網絡的電容值ΣCx和電容電流值Ic，其中，ΣCx為被測電容值；C0為第一外加電容器電容值；U0為位移電壓值；C1為外加電容器電容值；UH為對地不對稱電壓值；Ic為被測網絡的電容電流值；ω為角頻率；Uφ為電網額定相電壓。
優選的，讀取電壓表示數，得到位移電壓的方法包括，待電壓表計指示穩定後讀數，如果表計指示不能穩定，則隨機讀數3次以上，取平均值。
優選的，中性點不接地系統電容電流測試方法還包括：多次調整外加電容器的電容值；分別測量並計算多組被測網絡的電容和電容電流值；測量結果取多組被測網絡的電容和電容電流值的算術平均值。
由以上技術方案可見，本發明提供的一種中性點不接地系統電容電流測試裝置包括分壓電容器組、位移電容器組和電壓表，分壓電容器組一端與被測系統的中性點串聯；位移電容器組一端接地，另一端與分壓電容器組串聯；位移電容器組與電壓表並聯；位移電容器組包括串聯的外加電容器和位移電容器開關。在被測系統的中性點設置接地的第一外加電容器，可以在位移電容器開關斷開時得到被測網絡的對地不平衡電壓，在位移電容器開關閉合時得到位移電壓，通過對地不平衡電壓值與位移電壓值計算得出被測網絡的電容和電容電流值。本發明提供的測量過程只需對被測網絡中性點進行一次接線，避免了現有技術中需進行多次接線及電路碰觸，影響測量結果的問題。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的一種中性點不接地系統電容電流測試裝置結構示意圖；
圖2為本發明實施例提供的一種中性點不接地系統電容電流測試裝置位移電容器開關斷開時的等效電路圖；
圖3為本發明實施例提供的一種中性點不接地系統電容電流測試裝置位移電容器開關閉合時的等效電路圖；
圖4為本發明實施例提供的一種中性點不接地系統電容電流測試方法流程示意圖；
圖示說明：
1-分壓電容器組，2-位移電容器組，3-電壓表，4-被測系統，11-第一外加電容器，12-分壓電容器開關，21-第二外加電容器，22-位移電容器開關。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。
圖1為本發明實施例提供的一種中性點不接地系統電容電流測試裝置結構示意圖，由圖1可見，本發明提供的一種中性點不接地系統電容電流測試裝置包括分壓電容器組1、位移電容器組2和電壓表3，其中，分壓電容器組1一端與被測系統4的中性點串聯；位移電容器組2一端與分壓電容器串聯，另一端接地；位移電容器組2與電壓表3並聯；分壓電容器組1包括第一外加電容器；位移電容器組2包括串聯的第一外加電容器11和位移電容器開關22。第二外加電容器21電容為C0，第一外加電容器電容為C1。
圖1中，CA、CB、CC分別為被測系統4的三相對地電容，由於CA≠CB≠CC，故被測系統4的中性點對地必有一個不對稱電壓UHC存在。圖2為本發明實施例提供的一種中性點不接地系統電容電流測試裝置位移電容器開關斷開時的等效電路圖，當位移電容器開關22斷開時，分壓電容器組1的一端與電壓表3串聯後接地，另一端接於被測系統4的中性點，則按等效發電機原理可簡化為如圖2所示的等效電路。此時電壓表3的讀數即為中性點通過分壓電容器組1的對地不平衡電壓UH。圖3為本發明實施例提供的一種中性點不接地系統電容電流測試裝置位移電容器開關閉合時的等效電路圖，當位移電容器開關22閉合時，分壓電容器組1的一端與第一外加電容器11組串聯後接地，另一端接於被測系統4的中性點，電壓表3測量第一外加電容器11組兩端電壓，則按等效發電機原理可簡化為如圖2所示的等效電路。
對35kV的架空線網絡，其不對稱電壓可達(0.5％～1.5％)UφkV(Uφ為電網額定相電壓)以上，即100V～300V以上，此時，中性點通過分壓電容器組1的對地不平衡電壓UH亦為(0.5％～1.5％)UφkV以上。這時，可用6kV級的電壓互感器，低壓倒配用精確度為0.5級、量程範圍為7.5V～60V的電壓表3來測量。
分壓電容器組1中的第一外加電容器電容值應與被測中性點不接地系統電容量相匹配的高壓電容器。當位移電容器開關22斷開時，分壓電容器組1的一端與電壓表3串聯後接地，其等效於被測中性點不接地系統發生單相接地，接地相對地電壓降低，非接地兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對稱。因此，第一外加電容器的電容量應能夠承受中性點不接地系統單相故障接地時中性點的電壓值。測試前應估算被測中性點不接地系統的電容，合理選取第一外加電容器的電容量及耐受電壓。第一外加電容器為電容值可調的電容器，可以用於根據不同被測系統4單相故障接地時中性點的電壓值來調節第一外加電容器的電容值。
第一外加電容器11為電容值可調的電容器。對被測系統4電容電流計算時，為確保測量準確性，應多次調整第一外加電容器11的電容值後，分別測量並計算多組被測網絡的電容和電容電流值，再將測量結果取多次被測網絡的電容和電容電流值的算術平均值。具體測量時，外加電容選取3個電容量為等差數列關係的電容值C0，分別測量1次，測量結果取3次測量值的算術平均值。
第一外加電容器11用於測量中性點對地的位移電壓U0，因U0的大小取決於C0的值，故為保證測量準確度，C0值一般取被測網絡電容量的l～4倍，這樣U0值為0.2％UH～0.5％UH。因此第一外加電容器11的電容量為被測網絡電容量的l～4倍。
本實施例中，分壓電容器組1還包括分壓電容器開關12，分壓電容器開關12與第一外加電容器串聯。發明實施例提供的一種中性點不接地系統電容電流測試裝置在使用時，先將分壓電容器組1、位移電容器組2和電壓表3依次串聯接地後，再將分壓電容器組1與被測網絡中性點相連。分壓電容器組1與被測網絡中性點相連之前，需將分壓電容器開關12斷開後才可將分壓電容器組1與被測網絡中性點連接，以防止接線時發生電壓不平衡、電流過大損壞電容器以及意外漏電等事故。
分壓電容器開關12為帶熔斷器的開關。熔斷器可以對電容電流測試裝置起到過電流保護的作用，其熔斷電流必須大於被測中性點不接地系統發生單相故障接地時最大直流電流或電流有效值。
圖4為本發明實施例提供的一種中性點不接地系統電容電流測試方法流程示意圖，由圖4可知，中性點不接地系統電容電流測試方法包括：斷開位移電容器開關22，讀取電壓表3示數，得到第一外加電容器的對地不對稱電壓，閉合位移電容器開關22，讀取電壓表3示數，得到位移電壓，根據對地不對稱電壓和位移電壓計算被測網絡的電容和電容電流。
當位移電容器開關22斷開時，分壓電容器組1的一端與電壓表3串聯後接地，另一端接於被測系統4的中性點，則按等效發電機原理可簡化為如圖2所示的等效電路。此時電壓表3的讀數即為中性點通過分壓電容器組1的對地不平衡電壓UH。圖3為本發明實施例提供的一種中性點不接地系統電容電流測試裝置位移電容器開關22閉合時的等效電路圖，當位移電容器開關22閉合時，分壓電容器組1的一端與第一外加電容器11組串聯後接地，另一端接於被測系統4的中性點，電壓表3測量第一外加電容器11組兩端電壓，則按等效發電機原理可簡化為如圖2所示的等效電路。此時電壓表3的讀數即為施加在第一外加電容器11兩端的位移電壓值U0。
根據對地不對稱電壓和位移電壓計算被測網絡的電容和電容電流的方法包括：
將對地不對稱電壓值UH、位移電壓值U0、第一外加電容器電容值C0和第一外加電容器11電容值C1帶入公式，
得到被測網絡的電容值ΣCx和電容電流值Ic，其中，ΣCx為被測電容值；C0為第一外加電容器電容值；U0為位移電壓值；C1為第一外加電容器11電容值；UH為對地不對稱電壓值；Ic為被測網絡的電容電流值；ω為角頻率；Uφ為電網額定相電壓。
本實施例中，ω＝314，Uφ＝35kV。
本實施例中，讀取電壓表3示數，得到位移電壓的方法包括，待電壓表3計指示穩定後讀數，如果表計指示不能穩定，則隨機讀數3次以上，取平均值。此步驟的設置可以使對地不對稱電壓值UH及位移電壓值U0讀數保持一定的穩定性，增強測量結果的準確度。
中性點不接地系統電容電流測試方法還包括：多次調整第一外加電容器11的電容值，分別測量並計算多組被測網絡的電容和電容電流值，測量結果取多次被測網絡的電容和電容電流值的算術平均值。對被測系統4電容電流計算時，為確保測量準確性，應多次調整第一外加電容器11的電容值後，分別測量並計算多組被測網絡的電容和電容電流值，再將測量結果取多次被測網絡的電容和電容電流值的算術平均值。具體測量時，外加電容選取3個電容量為等差數列關係的電容值C0，分別測量1次，測量結果取3次測量值的算術平均值。
本發明提供的實施例，在被測系統的中性點設置接地的第一外加電容器，可以在位移電容器開關22斷開時得到被測網絡的對地不平衡電壓，在位移電容器開關22閉合時得到位移電壓，通過對地不平衡電壓值與位移電壓值計算得出被測網絡的電容和電容電流值。本發明提供的測量過程只需對被測網絡中性點進行一次接線，避免了現有技術中需進行多次接線及電路碰觸，影響測量結果的問題。
通過以上的方法實施例的描述，所屬領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可藉助軟體加必需的通用硬體平臺的方式來實現，當然也可以通過硬體，但很多情況下前者是更佳的實施方式。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。
本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於裝置或系統實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解並實施。
可以理解的是，本發明可用於眾多通用或專用的計算系統環境或配置中。例如：個人計算機、伺服器計算機、手持設備或可攜式設備、平板型設備、多處理器系統、基於微處理器的系統、置頂盒、可編程的消費電子設備、網絡PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統或設備的分布式計算環境等等。
本發明可以在由計算機執行的計算機可執行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程序、對象、組件、數據結構等等。也可以在分布式計算環境中實踐本發明，在這些分布式計算環境中，由通過通信網絡而被連接的遠程處理設備來執行任務。在分布式計算環境中，程序模塊可以位於包括存儲設備在內的本地和遠程計算機存儲介質中。
需要說明的是，在本文中，諸如「第一」和「第二」等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
以上所述僅是本發明的具體實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。