《高壓測試儀器及設(shè)備校準(zhǔn)規(guī)范 第11部分：電容電流測試儀調(diào)研分析報告》

1制定本部分的必要性

電力線路與大地之間總是存在電容。對于配電系統(tǒng)來說，國內(nèi)多采用中性

點不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。由于電源中性點一般不直接接地，當(dāng)輸電線路

單相接地時，流過故障點的電流不是短路電流，而是線路對地電容產(chǎn)生的電容電

流。據(jù)統(tǒng)計，配電網(wǎng)的故障很大程度是由于線路單相接地時電容電流過大而無法

自行熄弧引起的。由于單相接地故障而引發(fā)配電網(wǎng)的事故屢見不鮮。

準(zhǔn)確地測量系統(tǒng)電容電流，從而根據(jù)系統(tǒng)電容電流的大小裝設(shè)適當(dāng)容量的

消弧線圈，避免電弧重燃產(chǎn)生過電壓。因此，準(zhǔn)確測量系統(tǒng)電容電流是決定裝設(shè)

消弧線圈與否和正確選擇消弧線圈容量的依據(jù)。另一方面，配電網(wǎng)的對地電容(對

應(yīng)電容電流的大小)和變壓器(TV)的參數(shù)配合會產(chǎn)生TV鐵磁諧振過電壓。為了

驗證該配電系統(tǒng)是否會發(fā)生TV諧振及發(fā)生什么性質(zhì)的諧振，必須準(zhǔn)確地測量配

電網(wǎng)的對地電容值。通過測量電容值后才會知道該配電系統(tǒng)是否在TV的諧振區(qū)

域，從而采取相應(yīng)的措施抑制TV諧振過電壓的發(fā)生。

目前，電容電流測試儀的校準(zhǔn)方法無統(tǒng)一的規(guī)范。通過本部分的制定，將

有效規(guī)范和統(tǒng)一此類儀器的量值溯源和傳遞工作，保證其量值的準(zhǔn)確可靠，從而

有效提高電容電流測量準(zhǔn)確率，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

2電容電流現(xiàn)場測試

2.1測試方法

傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)電容電流測量方法主要分為直接法和間接法。早期一般采

用直接測量方法中單相金屬接地法，通過將配電網(wǎng)線路人為地進行單相接地試驗，

通過電流互感器直接測量流入大地的容性電流，這種方法操作過程復(fù)雜、安全風(fēng)

險較大，目前已很少采用。

采用間接測量方法測量容性電流可以一定程度上避免直接法的缺點，又便

于測量。目前通常采用的間接測量方法主要有①中性點外加電容法、②中性點外

加電壓法、③人工中性點法、④調(diào)諧法、⑤異頻信號注入法，前三種方法需要將

測試設(shè)備連接一次帶電部分，操作繁瑣，會對測試人員的人身安全，以及系統(tǒng)的

安全可靠運行帶來隱患，第四種方法被一些消弧線圈控制裝置采用。

經(jīng)調(diào)研，電容電流測試儀基于第5種異頻信號注入法或第1種中性點外加

電容法兩種方法設(shè)計。基于其他測試方法尚未研發(fā)出電容電流測試儀器。中性點

外加電容法測試儀生產(chǎn)廠家和使用情況很少。異頻信號注入法測試儀被廣泛應(yīng)用

于電容電流的現(xiàn)場測試。

異頻信號注入法的測量原理是從單相電磁式電壓互感器（TV）的二次側(cè)或

三相TV的二次側(cè)開口三角處加裝信號源，通過向系統(tǒng)注入特定的異頻（非50Hz）

信號，并分析反饋信號從而計算出電容電流值。

該方法考慮到系統(tǒng)TV的多種運行方式，儀器內(nèi)置了多種測試方案，可根據(jù)

現(xiàn)場實際包括開口三角異頻信號注入法(3TV、4TV方式)、電容器組中性點異頻

信號注入法(C1TV方式)和變壓器中性點異頻信號注入法(1TV方式)。具體闡述

如下：

(1)開口三角異頻信號注入法

從TV的開口三角處注入異頻測量信號。電力系統(tǒng)中的TV連接方式和TV

的變比會對測試儀的測量結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，如果TV的連接方式和變比選擇

不正確，測量結(jié)果將不是系統(tǒng)的真實電容電流值。在測試前必須清楚電力系統(tǒng)中

TV的接線方式及TV變比，正確地進行測量接線，選擇測試儀相應(yīng)的測量方式，

從而得到系統(tǒng)的電容電流值。

3TV連接方式

這種連接方式分“N接地”、“B相接地”兩種，如圖1、圖2所示。

圖1N接地

圖2B相接地

對于這兩種方式，均從開口三角N-L兩端注入測試信號。根據(jù)所用TV的不

同，組成開口三角的二次繞組可能是100/3(V)、100(V)、100/(V)繞組，這樣，

U100UU100

測量時TV的變比分別為：L、L100、L(其中UL3為電力系統(tǒng)的標(biāo)

33333

稱電壓，如6kV、10kV或35kV)。測量時需根據(jù)TV的變比和測試儀說明書選擇

測試儀的“TV方式”(一般為3TV、3TV1、3TV2中的一種)。

4TV連接方式

變電站中4TV的連接方式有3種接法。其中，大部分變電站中的4TV連接

方式為連接方式1或連接方式2；接線方式3比較少見，但仍存在于系統(tǒng)中。接

線方式1~3的接線圖如圖3~5所示。

對于連接方式1，一次繞組星接的三個TV的開口三角側(cè)被短接，系統(tǒng)零序

電壓由第四個TV的測量線圈來測量，各相電壓分別從A－N、B－N、C－N端

測量。與連接方式1相似，連接方式2的唯一區(qū)別是中N－L端串接入第四個

TV的33V二次線圈。對于接線方式3，三相TV的三個二次輔助繞組即：1ao-1xo、

2ao-2xo、3ao-3xo組成開口三角L601-L602，oa-ox和oao-oxo為零序TV的兩個

二次繞組，它們與開口三角L601-L602組成一個大的開口三角N600-L601。相電

壓也是從a、b、c與N600中測量。

在連接方式1和連接方式2中，測量信號都是從N-L端注入。在連接方式1

中，零序TV（即第4個TV）的二次零序繞組是ox-oa繞組，其電壓通常為

U100

(V)，則測量時TV變比為L。在連接方式2中，零序TV(即第4

33

1003

個TV)的二次零序繞組是由主繞組ox-oa繞組和副繞組oxo-oao串聯(lián)組成，主繞

組ox-oa的電壓為(V)，副繞組oxo-oao的電壓為100/3V，則測量時TV

UL1001010003

變比為+(其中為電力系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓，如6kV、10kV或35kV)。

333

UL

對于接線方式1和接線方式2，測量時需根據(jù)TV的接線方式和測試儀說明書選

擇測試儀的“TV方式”(一般為4TV、4TV1中的一種)。對于接線方式3，將L601

和L602短接，并從N600和L601端注入測量電流，“TV方式”選擇與接線方式

1相同的測量方式。

圖3連接方式1

圖4連接方式2

圖5連接方式3

(2)補償電容器組中性點異頻信號注入法

常用的異頻信號注入法是從電壓互感器開口三角處注入異頻測量信號，其測

量原理中假設(shè)電壓互感器三相勵磁特性和漏抗一致，且在測試過程中忽略了勵磁

阻抗。而在實際現(xiàn)場測試中，電壓互感器往往因生產(chǎn)批次的不同而導(dǎo)致的三相勵

磁特性和漏抗不一致，尤其對于4TV連接方式電壓互感器的差異將嚴(yán)重影響電

容電流的測量準(zhǔn)確性。

針對以上情況，提出了補償電容器組中性點異頻信號注入法和變壓器中性點

異頻信號注入法進行電容電流測量，此測量方法避免了電壓互感器參數(shù)不一致對

測量準(zhǔn)確度的影響，且無需退出電壓互感器一次側(cè)和二次側(cè)消諧裝置，既保證了

電網(wǎng)運行安全，又保證了測量的準(zhǔn)確性。

UL100

TV：外接單相電磁式電壓互感器，電壓互感器變比為(UL電壓互感器高壓側(cè)標(biāo)稱電壓)

33

X：高壓電纜DL：斷路器

DS：隔離開關(guān)ES：接地開關(guān)

L：限流電抗器Ca、Cb、Cc：補償電容器組

C11、C22、C33：系統(tǒng)三相對地電容

圖6電容器中性點注入法

電容電流測試儀與單相電壓互感器的二次繞組相連，電壓互感器的一次繞組

經(jīng)高壓電纜與補償電容器組中性點相連，通過補償電容器組向三相注入異頻零序

電流。電容電流測試儀通過測量電壓互感器二次繞組的電壓和電流，計算得到系

統(tǒng)對地電容和電容電流。

注：補償電容器組中性點異頻信號注入法，在測量之前必須確定電容器組

Ca、Cb、Cc的實際電容值；且需要一個外置單相電磁式電壓互感器，為了提高

U100

測量精度，可選用精度較高的電壓互感器，電壓互感器變比為L(UL電壓互

33

感器高壓側(cè)標(biāo)稱電壓)；測試儀的參數(shù)設(shè)置中“TV方式”應(yīng)選擇“C1TV”。

(3)變壓器中性點異頻信號注入法

變壓器中性點異頻信號注入法與補償電容器組中性點異頻信號注入法類似，

具備補償電容組中性點異頻信號注入法的所有特點。

注：變壓器中性點異頻信號注入法，需要一個外置單相電磁式電壓互感器，

為了提高測量精度，可選用精度較高的電壓互感器，電壓互感器變比為

U100

L(UL電壓互感器高壓側(cè)標(biāo)稱電壓)；測試儀的參數(shù)設(shè)置中“TV方式”應(yīng)選擇

33

“1TV”。

TV：外接單相電磁式電壓互感器

CA、CB、CC：系統(tǒng)三相對地電容

Tr：待測電容電流系統(tǒng)中的變壓器星接繞組(中性點O引出)

UL100

AX、ax：外接電壓互感器的一、二次繞組，電壓互感器變比為(UL電壓互感

33

器高壓側(cè)標(biāo)稱電壓)

圖7變壓器中性點注入法

經(jīng)調(diào)研，測試儀3TV和1TV的測量方式使用較多。4TV的接線方式在現(xiàn)場

應(yīng)用很少。另一方面，對于4TV的接線方式，當(dāng)被測的三相對地電容小于30微

法時(10kV電容電流約為55A)，測量結(jié)果是準(zhǔn)確的；但當(dāng)被測系統(tǒng)對地電容容量

太大時，測量結(jié)果就會隨電容的增大而偏差較多?？梢圆捎秒娙萜鹘M中性點異頻

信號(C1TV)、變壓器中性點異頻信號注入法(1TV)或?qū)?TV連接方式轉(zhuǎn)變?yōu)?TV

連接方式進行準(zhǔn)確測量。

2.2現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)

配電網(wǎng)中性點不接地系統(tǒng)單相接地的電容電流由電力線路（電纜線路、架空

線路、電纜線路+架空線路）和電氣設(shè)備（同步發(fā)電機、異步電動機、變壓器、

斷路器等）兩部分電容電流組成。近幾年，余熱發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、小水電、小風(fēng)

電等項目大量接入6kV～35kV系統(tǒng)，配電網(wǎng)中存在大量的同步發(fā)電機；配電網(wǎng)

中還有一些用戶專線，接入大容量的同步電動機，引起系統(tǒng)中電容電流的變化，

也應(yīng)計算其電容電流，或統(tǒng)計其參數(shù)。

1）6kV～35kV架空線路單相接地單位長度的電容電流為

6kV線路：Ic6=0.017A/km

10kV線路：Ic10=0.029A/km

35kV線路：無架空地線Ic35=0.10A/km，有架空地線Ic35=0.12A/km

無架空地線近似計算公式：Ic=1.1×2.7×U×L×10-3

有架空地線近似計算公式：Ic=1.1×3.3×U×L×10-3

式中，U為電網(wǎng)線電壓（kV）；L為架空線長度（km）。

2）6kV～35kV架空線路單相電容電流經(jīng)驗數(shù)據(jù)見表1。

表1架空線路電容電流（A/km）

額定電壓單回線路雙回線路同桿多回線路

/kV無地線有地線無地線有地線無地線有地線

60.02/0.028/0.03/

100.03/0.042/0.045/

350.10.130.160.19//

3）電力電纜單相接地電容電流

電纜線路在同樣的電壓下，每公里電容電流是架空線的25倍～30倍（三芯

統(tǒng)包），或50倍～58倍（單芯），6kV～35kV電力電纜線路電容電流每公里

長度的單相接地電容電流近似按下列公式計算：

6kV電力電纜：Ic6=Ue（95+3.1S）/（2200+6S）；

10kV電力電纜：Ic10=Ue（95+1.44S）/（2200+0.23S）

35kV電力電纜電容電流約為10kV的4倍。以上公式適用于油浸紙絕緣的

電力電纜，對目前廣泛采用的交聯(lián)聚乙烯電力電纜每公里對地電容電流比油浸紙

絕緣的要大，依據(jù)廠家提供的參數(shù)和實際測試積累數(shù)據(jù)比較，增大約20%。Ue

為額定線電壓，kV，S為電纜線芯截面，mm2。

4）變電站電氣設(shè)備引起電容電流增加值見表2。

表2變電站電氣設(shè)備引起電容電流增加值

額定電壓/kV61035110220

電容電流增加值/%181613108

5）隨著配電網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化及新型材料的使用，需對傳統(tǒng)

的計算公式進行修正。①變電站6kV～35kV采用封閉母線、巨型母線、管型母

線，且母線排列方式的改變均增加電容電流的值，一般可取15%～20%；②架空

絕緣導(dǎo)線替代架空裸導(dǎo)線，架空絕緣線路與架空裸線路的電容電流是有差別的，

大量測試數(shù)字表明：10kV每10km架空裸線：0.32A，10kV每10km架空絕緣

線：0.62A；③在配電系統(tǒng)，10kV變電站、箱式變配變下低壓側(cè)（380V）均有

大量電纜線路，其貢獻的電容電流對系統(tǒng)總的電容電流有較大影響所以，對10kV

電力電纜計算公式進一步修正：Ic10=Ue（195+1.44S）/（2200+0.23S）。

電容電流計算值（A）=α（1+ε）{∑[各標(biāo)稱截面的電纜長度（km）×Ic（對

應(yīng)截面電容電流值A(chǔ)/km）]+[各架空線路長度（km）×Ic（架空線路電容電流值

（A/km）+[各架空絕緣線路長度×Ic（架空絕緣線路電容電流值（A/km）]}+變電

站電氣設(shè)備引起電容電流值（%）。其中α為配電網(wǎng)裕度系數(shù)，取1.1～1.5按具

體情況選取，ε取1.15～1.20。

經(jīng)調(diào)研，電容電流現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)范圍情況如下：

表3現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)情況匯總

測試點系統(tǒng)電

序號電容數(shù)據(jù)范圍電容電流數(shù)據(jù)范圍數(shù)據(jù)范圍提供廠家

壓標(biāo)稱值

110kV(14.8~119.7)μF(26.8~217)A蘇州海沃

210kV(11~106.9)μF(20.33~198.61)A保定金源

310kV(9.5~108.2)μF(17.36~200.1)A保定力興

410kV(10~120)μF(20~250)A保定卓正

510kV(10.994~106.879)μF(20.33~198.61)A蘇州華電

635kV(0.3~15)μF(2~100)A保定卓正

766kV(0.3~10)μF(4~120)A安徽大為

3電容電流測試儀測試原理

經(jīng)調(diào)研，電容電流測試儀的測試方法有異頻（非50Hz）信號注入法和中性

點外加電容法?；谄渌麥y試方法尚未研發(fā)出電容電流測試儀器。中性點外加電

容法測試儀生產(chǎn)廠家和使用情況很少。異頻信號注入法測試儀被廣泛應(yīng)用于電容

電流的現(xiàn)場測試。

3.1異頻信號注入法

目前，測試儀通常采用異頻（非50Hz）信號注入法。測試儀將異頻電流信

號通過單相電磁式電壓互感器（TV）的二次側(cè)或三相電磁式電壓互感器的二次

側(cè)開口三角處注入不接地系統(tǒng)的中性點，測量系統(tǒng)零序電壓和零序電流，計算系

統(tǒng)的電容量和電容電流。電容電流測試基本原理如圖8所示。

（a）異頻電流信號通過單相TV二次側(cè)注入不接地系統(tǒng)中性點

（b）異頻電流信號通過三相TV二次側(cè)開口三角處注入不接地系統(tǒng)中性點

U0：注入中性點測量電壓I0：注入中性點測量電流

CA、CB、CC：系統(tǒng)三相對地電容；IA、IB、IC：高壓側(cè)三相感應(yīng)電流。

圖8測試基本原理

通常，互感器的勵磁阻抗比短路阻抗和對地電容容抗大很多，勵磁電流幾乎

為零，可以忽略不計；系統(tǒng)三相對稱，三相對地電容基本相等，CA=CB=CC。因

此，在高壓側(cè)感應(yīng)出的三相電流信號方向相同、大小相等，為零序電流，IA=IB=IC。

其等效電路如圖9所示。

C：系統(tǒng)對地電容R：互感器等值漏阻

XL：互感器等值漏抗Rm：互感器勵磁電阻

Xm：互感器勵磁電抗。

圖9測試原理等效電路

若測試儀將異頻電流信號通過單相TV的二次側(cè)注入不接地系統(tǒng)的中性點，

在TV二次側(cè)可測得零序電壓U0

1212（）

U02R(XL)I01

kCTV

式中：

CTV——系統(tǒng)三相對地電容，C=CA+CB+CC；

k——互感器變比；

ω——注入信號角頻率。

若測試儀將異頻電流信號通過三相TV的開口三角形側(cè)注入不接地系統(tǒng)的中

性點，在3TV開口三角形側(cè)可測得零序電壓U0

31

22（）

U02R(XL)I02

kC3TV

式中：

C3TV——系統(tǒng)單相對地電容，C3TV=CA=CB=CC。

測試儀向不接地系統(tǒng)的中性點注入不同頻率的恒定電流信號，可測得不同的

零序電壓和零序電流值，根據(jù)電壓互感器的等值電路模型，通過聯(lián)立求解方程組

（1）或（2），求解系統(tǒng)對地電容C（C=3C3TV或C=CTV）。

然后，根據(jù)系統(tǒng)相電壓Uφ、角頻率ω計算系統(tǒng)電容電流Ic

（）

IcUC3

式中：

Ic——系統(tǒng)電容電流；

ω——系統(tǒng)角頻率；

Uφ——系統(tǒng)相電壓。

式（1）和式（2）中，未知數(shù)不僅含有系統(tǒng)電容C，還包括R和XL，無法

僅通過注入一個頻率的電流信號計算得到系統(tǒng)電容。經(jīng)調(diào)研，測試儀測試方法包

括三頻法和向量法(分頻法)。其中，因向量法計算結(jié)果收斂性好、誤差小，應(yīng)用

較為廣泛。

（1）三頻法

由式（1）和式（2），方程中共有三個未知數(shù)，分別為R、XL和C。可通過

建立有三個方程的方程組，通過聯(lián)立求解得出單相對地電容C。三頻法通過單相

TV的二次側(cè)或三相TV的二次側(cè)開口三角處注入3個不同頻率的恒定電流信號

i0i，計算系統(tǒng)電容值。以下公式推導(dǎo)以信號從三相TV的二次側(cè)開口三角處注入

為例，信號從單相TV的二次側(cè)注入的計算方法與之類似。

從三相TV的二次側(cè)開口三角處注入3個不同頻率的恒定電流信號i0i，在

TV二次側(cè)開口三角處可以測量得到3個零序電壓u0i(i=1,2,3)，則

2

212

RiLZi（4）

iC

式中：

L——互感器漏電感；

i——異頻電源的角頻率，i=2fi；

2

ku0i

Zi——利用開口三角實測電壓值求出的阻抗值，Zi。

3i0i

聯(lián)立求解方程組（4）可得出單相對地電容C

1

2

222222222

Z2Z13Z1Z32Z3Z21

C（5）

222222

311223

222

231

根據(jù)公式I=3ωCUφ(Uφ為被測系統(tǒng)的相電壓，ω為系統(tǒng)角頻率，=2f)可計

算出系統(tǒng)的電容電流I

1

2

222222222

Z2Z13Z1Z32Z3Z21

I3U（6）

222222

311223

222

231

裝置原理框圖如圖10所示。

圖10三頻法裝置原理框圖

另有一種方法，基于上述三頻法原理，通過數(shù)字信號微處理器控制電力電子

逆變電路產(chǎn)生一恒壓方波電壓信號，通過單相TV的二次側(cè)或三相TV的二次側(cè)

開口三角處注入系統(tǒng)的零序回路，經(jīng)傅里葉級數(shù)展開成角頻率不同的正弦波之和，

通過采樣和數(shù)據(jù)處理在單相TV的二次側(cè)或三相TV二次開口三角處得到三個不

同頻率的電流、電壓信號，聯(lián)立求解式（1）或式（2）得到系統(tǒng)的電容值和電容

電流值，裝置原理框圖如圖11所示。

圖11注入信號為方波的裝置原理框圖

（2）向量法(分頻法)

三頻法只適用于線路對地電容較小的情況，具有較大的局限性。向量法在測

量大的電網(wǎng)對地電容時具有較好的穩(wěn)定性，可以保證測量精度。目前，電容電流

測試儀通常選用向量法。

向量法的測量原理與三頻法基本相同，不同之處是：三頻法需要在單相TV

的二次側(cè)或三相TV的二次側(cè)開口三角處注入三個恒幅異頻的電流信號，并且只

需要在單相TV的二次側(cè)或三相TV的二次側(cè)開口三角處測量出三個頻率信號下

的返回電壓幅值即可求得電網(wǎng)的對地電容。向量法通過在單相TV的二次側(cè)或三

相TV的二次側(cè)開口三角處注入兩個恒幅異頻的電流信號即可完成電網(wǎng)電容電流

的測量，但在測量電網(wǎng)對地電容時，除了要測量出不同頻率信號下單相TV的二

次側(cè)或三相TV的二次側(cè)開口三角處返回電壓的幅值，還要測量出不同頻率信號

下返回電壓與注入電流之間的相角差。以信號從三相TV的二次側(cè)開口三角處注

入為例，具體工作原理闡述如下。信號從單相TV的二次側(cè)注入的計算方法與之

類似。

儀器產(chǎn)生2個不同頻率的異頻正弦信號，經(jīng)功率放大器推動形成壓控恒流源，

通過TV向系統(tǒng)注入幅值恒定的電流i0i，由于系統(tǒng)有零序阻抗則在TV二次側(cè)會

產(chǎn)生一個異頻電壓，儀器通過AD轉(zhuǎn)換電路對注入電流和產(chǎn)生的電壓信號進行采

樣，利用離散傅里葉變換提取電壓信號u0i并計算出電壓和電流之間的相角差θi，

則

1

1LZ1sin1

1C

（7）

1

LZsin

222

2C

經(jīng)方程組聯(lián)立求解得到系統(tǒng)單相對地電容C

21

C12（8）

1Z2sin22Z1sin1

根據(jù)公式I=3ωCUφ(Uφ為被測系統(tǒng)的相電壓，ω為系統(tǒng)角頻率，=2f)可計

算出系統(tǒng)的電容電流I

21

12

I3U（9）

1Z2sin22Z1sin1

裝置原理框圖如圖12所示。

圖12向量法(分頻法)裝置原理框圖

需要說明的是，注入電流頻率的選取非常重要，它將直接影響測量的準(zhǔn)確度。

圖13給出了誤差定性分析圖，當(dāng)線路對地電容C較大時，其容抗XC將較??；

若頻率選擇較高，則漏抗XL較大，容抗XC較小。算法通過測量整個串聯(lián)回路的

阻抗值Z和相角來計算電容值，如果XC相對于XL很小，阻抗Z和相角的微小

測量誤差將導(dǎo)致很大的電容值計算誤差，也就是說，企圖通過測量一個大的量值

來提取出一個小的量值是很困難的。頻率選取越低，越能增大XC對XL的比重，

能增加計算的穩(wěn)定度。但頻率選擇也不能過低，頻率太低則不能忽略TV勵磁回

路的影響，因此必須綜合考慮上述兩個因素才能選擇合適的注入頻率。

圖13誤差定性分析圖

向量法的注入頻率采用一低一高的原則，低頻率可以準(zhǔn)確測量電容量，高頻

率可以準(zhǔn)確測量漏抗值。對于電容量較小的配電系統(tǒng)，初始頻率可以選取適當(dāng)高

一些，這樣可以更好地減小PT勵磁回路的影響。經(jīng)調(diào)研，目前儀器制造廠商選

取的頻段在幾赫茲到二百赫茲之間，按照頻率一低一高的原則選擇注入異頻信號。

同時，為避免測量時工頻信號的干擾，注入信號的頻率需避開工頻的倍頻和分頻。

經(jīng)文獻調(diào)研，通過Matlab/Simulink仿真軟件進行頻率分析，在測試儀注入信號

的頻率范圍內(nèi)，系統(tǒng)的等效電容幾乎不變，TV的一、二次繞組之間的信號傳輸

仍在線性范圍內(nèi)。

3.2中性點外加電容法

經(jīng)調(diào)研，市場上存在極少數(shù)的測試儀采用中性點外加電容法。測試儀直接從

系統(tǒng)中性點引出端或補償電容器組中性點測量配網(wǎng)的電容電流。測量原理如圖

14所示。

圖14中性點外加電容法測量原理圖

圖14中，CA、CB、CC分別為被測系統(tǒng)的三相對地電容，由于系統(tǒng)三相

不可能完全平衡，主變壓器被測系統(tǒng)側(cè)的中性點對地一般有一個不對稱電壓UHC

存在。若將外加電容C0的一端接地，另一端接于主變壓器被測系統(tǒng)側(cè)的中性點，

則按等效發(fā)電機原理可簡化為如圖15所示的等效電路。據(jù)此，得到被測網(wǎng)絡(luò)的

電容和電容電流值

CU

00（）

Cx10

UHCU0

（）

IC=CxU11

式中：

——被測電容，；

CxCx=CA+CB+CC

C0——外加電容；

U0——位移電壓（電容器上的端電壓）；

UHC——三相對地不對稱電壓；

IC——被測網(wǎng)絡(luò)的電容電流；

——系統(tǒng)角頻率，i=2fi；

Uφ——系統(tǒng)相電壓。

圖15中性點外加電容后的等效電路圖

3.3本章小結(jié)

經(jīng)調(diào)研，異頻信號注入法測試儀市場占有率在95%以上。測試儀將異頻電流

信號通過單相TV的二次側(cè)或三相TV的二次側(cè)開口三角處注入不接地系統(tǒng)的中

性點，測量系統(tǒng)零序電壓和零序電流，計算系統(tǒng)的電容量和電容電流。測量過程

中，測試儀無需和一次側(cè)直接相連，危險性較小。從單相TV的二次側(cè)或三相

TV的二次側(cè)開口三角處注入的是微弱的異頻測試信號，所以既不會對繼電保護

和TV本身產(chǎn)生影響，又避開了50Hz的工頻干擾信號。其中，向量法在測量大

的電網(wǎng)對地電容時具有較好的穩(wěn)定性，可以保證測量精度。目前，異頻信號注入

法測試儀通常選用向量法，選取的頻段在幾赫茲到二百赫茲之間，按照頻率一低

一高的原則選擇注入異頻信號，避開了50Hz工頻干擾信號，同時采用硬件濾波

和數(shù)值濾波相結(jié)合的濾波技術(shù)，測試結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠。

中性點外加電容法測試儀生產(chǎn)廠家和使用情況很少，市場占有率低。測試儀

直接從系統(tǒng)中性點引出端或補償電容器組中性點測量配網(wǎng)的電容電流。該方法直

接在一次側(cè)測量，試驗危險性較高，雖然正常運行時中性點的電壓很低，但如果

在測量時系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，中性點的電壓將升高為相電壓，直接加在外加

測量電容兩端，危及試驗人員安全。測試精度受系統(tǒng)不平衡度影響，當(dāng)三相較平

衡時，中性點電壓低，測試精度差；若在某一相上增加電容使中性點電壓上升，

安全風(fēng)險大。

4電容電流測試儀技術(shù)指標(biāo)

電容電流測試儀國內(nèi)廠家眾多，國內(nèi)主要制造、生產(chǎn)此類儀器的制造商多達數(shù)十家。按照國家電網(wǎng)要求，每個市公司需配置1~2

臺電容電流測試儀，測量配網(wǎng)電容電流，儀器生產(chǎn)使用需求量較大。浙江電科院、重慶電科院、湖北電科院、廣西電科院、安徽大為

電氣科技有限公司等單位負(fù)責(zé)調(diào)研并收集了此類測試儀的技術(shù)參數(shù)。經(jīng)調(diào)研，僅保定市恒信達電氣有限公司可生產(chǎn)中性點外加電容法

的測試儀，武漢市木森電氣有限公司生產(chǎn)的配電網(wǎng)二合一電容電流測試儀包括中性點外加電容法和異頻信號注入法。超過95%的測試

儀采用異頻信號注入法。異頻信號注入法測試儀的測量參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)見表4。分析表4可知，測試儀的測量參數(shù)為電容量和電容電

流量，電容量測量范圍一般為(0.3~125)μF，電容電流量測量范圍一般為(1~250)A，準(zhǔn)確度等級一般為5級。

表4儀器測量參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)匯總表

序準(zhǔn)確度等級/

儀器名稱型號規(guī)格生產(chǎn)廠家適用電壓等級測量參數(shù)測量范圍

號最大允許誤差

配網(wǎng)電容電保定市力興電子設(shè)1kV、3kV、6kV、6.3kV、電容：(0.3~125)μF；

1L8110電容、電流測量誤差：≤5%

流測試儀備有限公司10kV、20kV、35kV、66kV電流：(1~250)A

配網(wǎng)電容電保定華創(chuàng)電氣有限1kV、3kV、6kV、10kV、電容：(0.3~125)μF；

2HCDR-III電容、電流±(5%讀數(shù)+5字)

流測試儀公司35kV、66kV電流：(1~250)A

電容電流測保定威晟電力設(shè)備1kV、3kV、6kV、10kV、電容：(0.3~125)μF；

3VS-2806電容、電流≤±5%

試儀科技有限公司35kV、66kV電流：(1~3000)A

全自動電容武漢國電西高電氣電容：≤120μF(三相對(0.5~1)μF：±10%±5字；

4GD-500A6kV、10kV、35kV、66kV電容、電流地)(1~90)μF：±5%

電流測試儀有限公司

電流：66kV：≤1000A(90~120)μF：±10%

35kV：≤760A

10kV：≤220A

6kV：≤130A

配網(wǎng)電容電廣西高焱電氣工程

電容：(0.3~125)μF；

5GY-DRDL1A3kV、6kV、10kV、35kV電容、電流測量誤差：≤5%

流測試儀有限責(zé)任公司電流：(1~250)A

便攜式電容蘇州工業(yè)園區(qū)海沃6kV～66kV電壓等級電網(wǎng)電容：(0～250)μF;

6HC-1電容、電流測量誤差：＜5%

電流測試儀科技有限公司中性點不接地系統(tǒng)電流：(2～500)A

電容電流測蘇州華電電氣股份電容：～；

(0.3200)μF準(zhǔn)確度：±(讀數(shù)×5%+2

7CI-2000I0.1kV～66kV連續(xù)可調(diào)電容、電流

字

試儀有限公司電流：(1～400)A)

電容電流測保定卓正電氣科技電容：(0.3~125)μF；3%(I≤100A)

8ZHPR-II6kV-66kV電容、電流

試儀有限公司電流：(0.7~250)A5%(100A<I≤250)

手持式電容保定市力興電子設(shè)電容：(0.3～200)μF；

9LX81130.1kV～99.9kV連續(xù)可調(diào)電容、電流±(讀數(shù)×5%+2字)

電流測試儀備有限公司電流：(1～400)A

電容電流測保定金源科技有限電容：(0.3～200)μF；

10JY67010.1kV～66kV電容、電流±(讀數(shù)×5%+2字)

試儀公司電流：(1～300)A

電容電流測廣州智光電氣有限、、、

6kV10kV35kV66kV≤讀數(shù)2%±5A(I＞100A)

11DRC-IA電容、電流電流：(2~250)A

試儀公司中性點不接地系統(tǒng)≤讀數(shù)3%(I≤100A)

≤讀數(shù)2%±5A(電容電流

電容電流測廣州智光電氣有限、、、

6kV10kV35kV66kV＞100A)

12DRC-IB電容、電流電流：(2~450)A

試儀公司中性點不接地系統(tǒng)≤讀數(shù)3%(電容電流

≤100A)

電容電流測武漢恒成電力技術(shù)電容：(0.3~125)μF；≤3%I<100A；

13HZRP/電容、電流

試儀有限公司電流：(0~250)A≤5%100A<I<250A

1A≤I≤100A±(3%讀數(shù)+3

電容電流測蘇州華電電氣有限3kV、6kV、10kV、35kV、電容：(0.3~125)μF；個字)

14HDPD-68A電容、電流

試儀公司66kV電流：(1~250)A100A＜I≤250A±(5%讀

數(shù)+3個字)

電容電流測保定卓正電氣科技電容：(0.3~125)μF；3%(≤100A)

15ZHRP-5006kV、10kV、35kV電容、電流

試儀有限公司電流：(1~250)A5%(100A<I≤250)

配網(wǎng)電容電廣西創(chuàng)立電氣科技3kV、6kV、10kV、35kV、電容：(0.3~125)μF；3%(≤100A)

16SDJ-II電容、電流

流測試儀有限公司66kV電流：(1~250)A5%(100A<I≤250)

電容電流測保定天騰電氣有限電容：；

電容、電流(0.3~125)μF

17試儀TEPD-2008B公司1-66kV≤5%

電流：(1~300)A

電容電流測保定市卓越電氣有電容：；

可調(diào)電容、電流(0.3~200)μF

18試儀ZYPD-2008限公司≤5%

電流：(1~400)A

5電容電流測試儀溯源

目前，實驗室