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摘要：
据不完全统计，配电网中的大部分故障都是因为线路单相接地时的电容电流过大导致无法自行消弧而引起的。为此，我国现行的配电网运行规程中明确规定，当10kV系统的电容电流大于30A、35kV系统的电容电流大于10A时，必须装设消弧线圈对电容电流进行补偿，如若不然，极有可能在系统发生单相接地故障时由于电弧重燃而产生出较高的过电压，从而危及到健全相的绝缘引起两相短路故障。为此，对配电网电容电流进行准确测量显得尤为重要。基于此点，本文就配电网电容电流谐振测量方法的应用进行浅谈。
关键词：配电网；电容电流；谐振；测量方法
中图分类号：TM421 文献标识码：A 文章编号：
一、配电网电容电流测量的必要性及重要意义
（一）测量电容电流的必要性分析
近年来，随着国内配电网规模的不断扩大，电网中的设备也随之日益增多，与此同时，因单相接地故障引发的配电网安全运行事故越来越多，如，2010年5月和2011年8月某供电局辖区内的变电站就连续两年因单相接地故障而引起绝缘击穿事故，从而导致套管炸裂、两相短路，造成大范围停电时间超过10余个小时，由此引起的直接和间接经济损失非常巨大，同时也给电力用户的正常用电造成了一定影响。与之相类似的事故在全国范围内也时有发生，最为严重的甚至将整个配电网的开关柜全部烧毁，这不得不引起我们高度的关注和重视。想要从根本解决此类问题，就必须对配电网的电容电流进行实时监测，并对电容电流相对较大的配电网采取消弧线圈的方法进行补偿，或是采取限制过电压的措施。消弧线圈自动调谐装置可以及时、准确地进行谐振调整，其最为显著的作用是能够在配网系统正常运行时，精确地测量出系统对地电容的容抗，并以此为依据计算出单相接地电容电流。由于电容电流测量的方法适用性和准确度直接决定着自动消弧线圈自动调谐装置调谐效果的优劣。为此，电容电流的测量对于装置而言尤为重要。通常情况下，配电网中故障接地点的电容电流都不能带负荷直接进行测量，所以基本上所有的消弧线圈自动调谐装置采用的都是间接测量法进行测量和计算，进而获取配电网的对地容抗。
（二）测量电容电流的重要意义
对配电网中的电容电流进行准确测量能够使消弧线圈正确动作，从而最大程度地降低接地残留，借此来使接地电弧熄灭，有助于防止两相短路等事故的发生。同时，对中性点不接地配电网的对地电容电流进行准确测量，能够为该电网选择正确的接地方式提供详实可靠的数据。由此可见，对于任何接地方式的配电网而言，准确测量系统的对地电容电流值都是不可或缺的重要环节。此外，配电网对地电容也是分析铁磁谐振的重要参数之一。正常情况下，配电网的对地电容与PT参数配合能够产生出PT铁磁谐振过电压，为了进一步验证配电系统是否会出现PT谐振以及谐振的具体性质，就必须准确测量出该配电网的实际对地电容值大小。也就是说只有对电容电流值进行准确测量并获得相应结果后，才能获悉该配电系统是否存在PT谐振区域。总而言之，对配电网电容电流进行测量时确保其运行安全的关键环节之一，必须对此予以足够的重视。
二、配电网电容电流谐振测量方法的具体应用
（一）配电网电容电流谐振测量的基本原理
当配电网处于正常运行状态时，从消弧线圈的零序电压互感器注入变频电流信号，对返回的电压信号进行测量，由此可以计算出配电网的对地电容电流。图1为注入信号法测量电容电流的接线示意图，其等效电路如图2所示。由于等效电路中的非常小，因而可以忽略不计，注入信号等值回路中消弧线圈感抗与三相电容并联，通过对注入信号频率进行改变的方法，能够使线路中电感与电容发生并联谐振，当系统处于谐振状态时，电网的谐振频率为：
（1）
上式中，表示电网的谐振频率；L表示消弧线圈的电感量；则表示配电网对地总分不电容。借助配电网脱谐度v的定义与式（1）相结合能够推导出：
（2）
上式中，代表消弧线圈的补偿电流；表示配电网的对地电容电流；表示电源频率（50Hz）。利用式（2）能够直接计算出系统的脱谐度，再由脱谐度的定义便可以获得配电网对地电容电流的计算公式：
（3）
图1 注入信号法测量电容电流的接线示意图
图2 注入信号法测量电容电流的等效电路示意图
（二）中性点接地方式的配电网电容电流测量原理
当配电网处于正常运行状态时，不对称度较大的中性点经消弧线圈接地会导致中性点的位移电压较高，若是采用注入电流信号的方法对电容电流进行测量较为困难。为此，本文提出一种不对称度大的配电网中性点接地方式，在这种接地方式下，中性点位置处连接的电抗器给配电网构造了一个谐振测量回路，其等效并联谐振电路如图3所示。在该接地方式下，以注入信号法向配电网中注入变频电流信号，借此来使其产生谐振，此时，由此可以获得电容电流的计算公式：
（4）
上式中，代表配电网的谐振角频率；表示配网工频；表示配电网的相电压；代表电抗器电感值。这种测量方法的原理实质上非常简单，就是通过在配电网的中性点位置上外接一个电感值较大的电感器，借此来给配电网构造出一个谐振测量回路，再由外接电抗器二次侧向配电网注入变频电流信号，寻找配电网中相应的谐振频率，这样便可以求出配电网的对地电容电流，从而有效避免了不对称度较大的配电网中性工频过电压和铁磁谐振现象的发生，显著提高了配电网额运行安全性和可靠性。采用该方法对配电网进行测量时，因配电网运行于谐振点工频状态下，为此，脱谐度的测量范围获得了显著提高，相应的电容电流测量范围也随之大幅提高。
图3 等效并联谐振电路示意图
（三）测量装置的设计
下面本文基于不对称度较大的配电网接地方式下的对地电容电流谐振测量原理，对测量装置的设计进行简介。
1.测量装置的基本功能。该测量装置具备以下功能：其一，能够在线对配电网的电容电流、中性点位移电压和频率以及脱谐度进行实时测量；其二，按照实测的电容电流值对消弧线圈的容量进行实时调节，同时在配网出现单相接地故障时自动投入消弧线圈，实现对地电容电流的补偿；其三，测量装置采用的是液晶屏显示数据，能够完成整定值输如，且具备通讯、时钟、自检等功能，当装置运行状态出现异常时，能够自动报警。
2.应用实例。该测量装置研制成功后，在某电业局的一个三相不对称度较大的10kV变电站内进行了现场试运行，在试运行期间（共计6个月），电容电流的最大测量误差仅为0.7A，这充分说明该装置具有非常高的测量精度，值得在配电网电容电流测量中推广应用。
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]嚴干贵.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
[4]杨芸.基于信号注入法的中性点不接地系统电容电流测试方法[A].智能电网，迎接低碳经济时代的到来——2010年云南电力技术论坛[C].201011
[5]黄桥.梁庆龙.广西钦州配电网电容电流核实测试出现问题的分析及对策[J].广西大学学报(自然科学版).2008(1).
据不完全统计，配电网中的大部分故障都是因为线路单相接地时的电容电流过大导致无法自行消弧而引起的。为此，我国现行的配电网运行规程中明确规定，当10kV系统的电容电流大于30A、35kV系统的电容电流大于10A时，必须装设消弧线圈对电容电流进行补偿，如若不然，极有可能在系统发生单相接地故障时由于电弧重燃而产生出较高的过电压，从而危及到健全相的绝缘引起两相短路故障。为此，对配电网电容电流进行准确测量显得尤为重要。基于此点，本文就配电网电容电流谐振测量方法的应用进行浅谈。
关键词：配电网；电容电流；谐振；测量方法
中图分类号：TM421 文献标识码：A 文章编号：
一、配电网电容电流测量的必要性及重要意义
（一）测量电容电流的必要性分析
近年来，随着国内配电网规模的不断扩大，电网中的设备也随之日益增多，与此同时，因单相接地故障引发的配电网安全运行事故越来越多，如，2010年5月和2011年8月某供电局辖区内的变电站就连续两年因单相接地故障而引起绝缘击穿事故，从而导致套管炸裂、两相短路，造成大范围停电时间超过10余个小时，由此引起的直接和间接经济损失非常巨大，同时也给电力用户的正常用电造成了一定影响。与之相类似的事故在全国范围内也时有发生，最为严重的甚至将整个配电网的开关柜全部烧毁，这不得不引起我们高度的关注和重视。想要从根本解决此类问题，就必须对配电网的电容电流进行实时监测，并对电容电流相对较大的配电网采取消弧线圈的方法进行补偿，或是采取限制过电压的措施。消弧线圈自动调谐装置可以及时、准确地进行谐振调整，其最为显著的作用是能够在配网系统正常运行时，精确地测量出系统对地电容的容抗，并以此为依据计算出单相接地电容电流。由于电容电流测量的方法适用性和准确度直接决定着自动消弧线圈自动调谐装置调谐效果的优劣。为此，电容电流的测量对于装置而言尤为重要。通常情况下，配电网中故障接地点的电容电流都不能带负荷直接进行测量，所以基本上所有的消弧线圈自动调谐装置采用的都是间接测量法进行测量和计算，进而获取配电网的对地容抗。
（二）测量电容电流的重要意义
对配电网中的电容电流进行准确测量能够使消弧线圈正确动作，从而最大程度地降低接地残留，借此来使接地电弧熄灭，有助于防止两相短路等事故的发生。同时，对中性点不接地配电网的对地电容电流进行准确测量，能够为该电网选择正确的接地方式提供详实可靠的数据。由此可见，对于任何接地方式的配电网而言，准确测量系统的对地电容电流值都是不可或缺的重要环节。此外，配电网对地电容也是分析铁磁谐振的重要参数之一。正常情况下，配电网的对地电容与PT参数配合能够产生出PT铁磁谐振过电压，为了进一步验证配电系统是否会出现PT谐振以及谐振的具体性质，就必须准确测量出该配电网的实际对地电容值大小。也就是说只有对电容电流值进行准确测量并获得相应结果后，才能获悉该配电系统是否存在PT谐振区域。总而言之，对配电网电容电流进行测量时确保其运行安全的关键环节之一，必须对此予以足够的重视。
二、配电网电容电流谐振测量方法的具体应用
（一）配电网电容电流谐振测量的基本原理
当配电网处于正常运行状态时，从消弧线圈的零序电压互感器注入变频电流信号，对返回的电压信号进行测量，由此可以计算出配电网的对地电容电流。图1为注入信号法测量电容电流的接线示意图，其等效电路如图2所示。由于等效电路中的非常小，因而可以忽略不计，注入信号等值回路中消弧线圈感抗与三相电容并联，通过对注入信号频率进行改变的方法，能够使线路中电感与电容发生并联谐振，当系统处于谐振状态时，电网的谐振频率为：
（1）
上式中，表示电网的谐振频率；L表示消弧线圈的电感量；则表示配电网对地总分不电容。借助配电网脱谐度v的定义与式（1）相结合能够推导出：
（2）
上式中，代表消弧线圈的补偿电流；表示配电网的对地电容电流；表示电源频率（50Hz）。利用式（2）能够直接计算出系统的脱谐度，再由脱谐度的定义便可以获得配电网对地电容电流的计算公式：
（3）
图1 注入信号法测量电容电流的接线示意图
图2 注入信号法测量电容电流的等效电路示意图
（二）中性点接地方式的配电网电容电流测量原理
当配电网处于正常运行状态时，不对称度较大的中性点经消弧线圈接地会导致中性点的位移电压较高，若是采用注入电流信号的方法对电容电流进行测量较为困难。为此，本文提出一种不对称度大的配电网中性点接地方式，在这种接地方式下，中性点位置处连接的电抗器给配电网构造了一个谐振测量回路，其等效并联谐振电路如图3所示。在该接地方式下，以注入信号法向配电网中注入变频电流信号，借此来使其产生谐振，此时，由此可以获得电容电流的计算公式：
（4）
上式中，代表配电网的谐振角频率；表示配网工频；表示配电网的相电压；代表电抗器电感值。这种测量方法的原理实质上非常简单，就是通过在配电网的中性点位置上外接一个电感值较大的电感器，借此来给配电网构造出一个谐振测量回路，再由外接电抗器二次侧向配电网注入变频电流信号，寻找配电网中相应的谐振频率，这样便可以求出配电网的对地电容电流，从而有效避免了不对称度较大的配电网中性工频过电压和铁磁谐振现象的发生，显著提高了配电网额运行安全性和可靠性。采用该方法对配电网进行测量时，因配电网运行于谐振点工频状态下，为此，脱谐度的测量范围获得了显著提高，相应的电容电流测量范围也随之大幅提高。
图3 等效并联谐振电路示意图
（三）测量装置的设计
下面本文基于不对称度较大的配电网接地方式下的对地电容电流谐振测量原理，对测量装置的设计进行简介。
1.测量装置的基本功能。该测量装置具备以下功能：其一，能够在线对配电网的电容电流、中性点位移电压和频率以及脱谐度进行实时测量；其二，按照实测的电容电流值对消弧线圈的容量进行实时调节，同时在配网出现单相接地故障时自动投入消弧线圈，实现对地电容电流的补偿；其三，测量装置采用的是液晶屏显示数据，能够完成整定值输如，且具备通讯、时钟、自检等功能，当装置运行状态出现异常时，能够自动报警。
2.应用实例。该测量装置研制成功后，在某电业局的一个三相不对称度较大的10kV变电站内进行了现场试运行，在试运行期间（共计6个月），电容电流的最大测量误差仅为0.7A，这充分说明该装置具有非常高的测量精度，值得在配电网电容电流测量中推广应用。
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]嚴干贵.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
[4]杨芸.基于信号注入法的中性点不接地系统电容电流测试方法[A].智能电网，迎接低碳经济时代的到来——2010年云南电力技术论坛[C].201011
[5]黄桥.梁庆龙.广西钦州配电网电容电流核实测试出现问题的分析及对策[J].广西大学学报(自然科学版).2008(1).