一种中压电网的容性电流测量.doc

创新设计与实践 课程报告 题 目: 一种中压电网容性电流的测量方法设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级：电气自动化F0603 学生姓名： 学 号： 指导教师： 毛慧勇 教师职称： 讲师 2009 年 7 月 1 日 摘 要： 本文介绍一种从三相五柱式电压互感器二次侧测量中性点不接地配电网电容电流的方法,只需向三角开口端注入一个固定频率的电流便可准确计算出对地电容值，是中压电网较为有效的一种容性电流测量方法。所谓中压电网一般认为是6～35kV配电网～35kV配电网中性点方式主要可分为以下三种：不接地、经消弧线圈接地及经电阻接地。:当10kV和35 kV系统电容电流分别大于30A和10A时,应装设消弧线圈补偿电容电流。故中压电网选用中性点不接地或自动跟踪消弧线圈接地方式。,但测量时仍然需要与一次侧打交道,人员与设备安全仍得不到保证，而且操作繁琐,准备工作时间长,工作效率低；后者向电网注入单一测试频率的信号，再根据等效电路计算对地电容或通过寻找谐振频率来测量电容电流。这种方法虽然可以快速、简便地从电压互感器二次侧测得电容电流，但该方法未考虑电压互感器短路阻抗，测量误差较大。 以下介绍一种从三相五柱式电压互感器二次侧测量中性点不接地配电网电容电流的方法,只需向三角开口端注入一个固定频率的电流便可准确计算出对地电容值。 1 测量原理 测量原理图如图1 所示。图中CA、CB、CC 为三相导线对地电容。若在三相五柱式电压互感器开口三角端注入一个固定频率的恒定电流i0，则在其一次绕组A、B、C 三相分别流出电流 i1 、i2 、i3 ，在低压星形侧则感应出大小相位相等的相电压 ua 、 ub 、uc设高、低压星形侧和三角侧绕组的匝数分别为N1、N2 和N3，互感器的励磁电流分别为 ia 、 ib 、 ic ，则有： 三相五柱式电压互感器的励磁阻抗Zm比短路阻抗和线路单相对地电容的容抗大很多，因此，式(1)中互感器的励磁电流 ia、 i b、 i c几乎为零，这样高压侧三相流出的电流是相等的，即i1 =i2 = i3 。其大小由注入的电流 i0 确定。由于 i 1、i2 、 i3 是零序电流，能在电源和负载之间流通，只能通过线路对地电容形成回路。同时在低压星形侧感应出三个大小、相位相等的相电压 ua 、 ub 、 uc 。由于绕组电阻值远小于漏抗，为研究方便将其忽略，则三相五柱式电压互感器的等效电路图如图2 所示。 图中x1 为高压侧漏抗， x’2、 x’3 分别为低压星形侧和开口三角侧的归算到一次侧的漏抗，C 为线路单相对地电容， 为注入的一个固定频率的电流。一般来说，三相电压互感器的参数是对称的，三相导线对地电容也基本相等。若测得开口三角端电压为0 ,并通过有源滤波回路滤掉工频信号后，测得低压星形侧的相电压为， 设变比 则由基尔霍夫定律有： 式中电压电流为相量值。假设一次绕组的漏电感为L1，即；二次三角形绕组的漏电感为L3，即，其中x3为未归算到一次侧的漏抗，则有 将L3 归算到一次侧为： 式中φm1和φm2分别为一次侧和二次三角侧的漏磁通最大值。通常可以认为φm1与φm2近似相等。由（4）式和（6）式可知，一、二次漏抗归算到同一侧近似相等，即： 将（2）、（3）、（7）联立即可求得单相线路对地电容值为： 2 注入电流的频率对测量结果的影响 注入电流的频率直接影响到测量结果的准确度[5]。当线路对地电容值较大，容抗较小时，如果频率取得较高，会使容抗相对于漏抗的比重减小。通过测量一个较大的量值来提取一个较小的量值是很困难的，从而导致计算稳定度的降低。选取的频率也不能过低，如果过低便无法忽略互感器的励磁阻抗，会使测量结果产生较大的误差；因此，注入电流的频率既不能过高，也不能过低，应当取5 到10 个适当频率的电流信号进行测量，并对其测量结果取平均值以减少误差。 3 模拟实验和误差分析 3.1 实验测试 模拟试验采用的是10kV 现场试验用三相五柱式电压互感器,其变比k =100 /1/1。用集中电容代替线路对地电容，电容值可调并取值为C=0.5uF 和C=4uF ；采用课题组研制的测控仪作为变频电源，该测控仪能够发出0-100Hz 的电流信号，可以对需要测量的信号进行采样和滤波，并能够准确测量出低压星形侧相电压和三角开口端电压的幅值和相位。为避免由于注入电流过大而导致互感器的损坏，该实验从互感器开口三角侧注入幅值仅为0.5A的恒定电流[7]，实验接线图如图1 所示。表1 给出