1 WBDRC-3電容電流儀概述
目前，我國電力系統(tǒng)的電源中性點一般是不直接接地的，所以當線路單相接地時流過故障點的電流實際是線路對地電容產生的電容電流。據統(tǒng)計，電力系統(tǒng)的故障很大程度是由于線路單相接地時電容電流過大導致起弧且電弧無法自行熄弧引起的。因此，我國的電力規(guī)程規(guī)定當10kV和35kV系統(tǒng)電容電流分別大于30A和10A時，應裝設消弧線圈以補償電容電流，這就要求對的電容電流進行測量以做決定。另外，電力系統(tǒng)的對地電容和PT的參數配合會產生PT鐵磁諧振過電壓，為了驗證該配電系統(tǒng)是否會發(fā)生PT諧振及發(fā)生什么性質的諧振，也必須準確測量電力系統(tǒng)的對地電容值。
傳統(tǒng)的測量電容電流的方法有單相金屬接地的直接法、外加電容間接測量法等，這些方法都要接觸到一次設備，因而存在試驗危險、操作繁雜，工作效率低等缺點。進而出現了在PT二次側注入信號法測量電網電容電流；與傳統(tǒng)測量方法相比，該方法測量過程中，測試儀無需和一次側直接相連，因而試驗不存在危險性，無需做繁雜的**工作和等待冗長的調度命令，只需將測量線接于PT的開口三角端子就可以測量出電容電流的數據。從PT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PT本身產生任何影響，又避開了50Hz的工頻干擾信號。
我公司在上一代基于PT二次側注入信號法測試儀的基礎上，經過重新研發(fā)設計，開發(fā)出電容電流測試儀。采用全新硬件結構和速度更快的ARM處理器及AD轉換器，內置全新的全數字變頻逆變電源，效率高、發(fā)熱量小、體積小、重量輕，更加便于攜帶和現場測試。在任何時刻（包括測量過程中）都可準確測量零序3U0電壓，從而便于用戶判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)；并且在測試過程中，如果零序3U0電壓過高可自動停止測量過程。
該測試儀采用工業(yè)彩色液晶屏（強光下可讀）、中文菜單、人機交互更加友好，并且具備U盤存儲和數據打印等功能。接線簡單、測試速度快、測試穩(wěn)定性和數據準確性高，大大減輕了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率。
2 WBDRC-3電容電流儀測量原理
電容電流測試儀是從PT 開口三角側來測量系統(tǒng)的電容電流的。其測量原理如圖1所示。
在圖1中，從PT二次開口三角處注入不同頻率的電流信號（頻率非50Hz，目的是為了消除工頻信號的干擾），在PT高壓側A、B、C三相感應出3個電流方向相同的電流信號，此電流為零序電流，因此它在電源和負荷側均不能流通，只能通過PT和對地電容形成回路，所以圖1又可簡化為圖2。
根據圖2的物理模型就可建立相應的數學模型，通過檢測測量信號就可以測量出三相對地電容值3C0，再根據公式I=3ωCOUφ（Uφ為被測系統(tǒng)的相電壓）計算出系統(tǒng)的電容電流。
3 WBDRC-3電容電流儀功能及特點
3.1 測量范圍更寬，測試速度更快。
3.2 支持3PT連接方式、兩種4PT連接方式、1PT連接方式現場電容電流測量。
3.3 工業(yè)級彩色液晶顯示屏，分辨率320×240點陣，強光下可讀。
3.4 人機交互界面更加友好：
(1)對于一些重要的操作及參數設置，顯示其提示信息和幫助說明。
(2)測量結果及相關參數顯示和打印更加詳細，便于用戶日后分析。
(3)選擇PT連接方式時，可顯示各種PT連接方式下的接線原理圖，便于用戶判別現場PT連接方式及測試線連接位置。
(4)屏幕頂部狀態(tài)欄實時顯示優(yōu)盤插入狀態(tài)，對未連接的設備進行操作時，顯示相應的未連接提示信息。
3.5 實時測量和顯示零序3U0電壓值，便于用戶判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)；并且，在測量工程中如果發(fā)現零序3U0電壓過高，可自動停止測量過程。
3.6 具備多重零序3U0過壓保護電路，測試儀輸出端可耐受AC100V 50HZ電壓而不損壞。
3.7 內置全數字變頻逆變電源，具有輸出頻率準確、輸出電流可調、輸出效率高、發(fā)熱量小、體積小、重量輕、長時間工作穩(wěn)定等特點。
3.8 具備輸出短路保護功能。
3.9 具備實時時鐘，可實時顯示當前時間和日期；測量結果包括測量日期及時間。
3.10 測量數據存儲方式分為本機存儲和優(yōu)盤存儲，其中本機存儲可存儲測量數據150條，并且本機存儲可轉存至優(yōu)盤；優(yōu)盤存儲數據格式為Word格式，可直接在電腦上編輯打印。
3.11 熱敏打印機打印功能，快速、無聲。
3.12 體積小、重量輕，方便攜帶使用。
4 WBDRC-3電容電流儀技術指標
4.1 電容電流測量
4.1.1 測量范圍：0.3μF～200μF 1A～400A
4.1.2 準確度： ±(讀數×5%+2字)
4.1.3 分辨率： 0.3～9.999（0.001） 10～99.99（0.01） 100～999.9（0.1）
≥1000（1）
4.1.4 電壓等級：0.1KV～99.9KV連續(xù)可調
4.2 零序3U0電壓測量
4.2.1 測量范圍：1V～100V AC 50HZ
4.2.2 準確度： ±(讀數×1%+10字)
4.2.3 分辨率： 1～9.999（0.001） 10～99.99（0.01）
4.3 使用條件及外形
4.3.1 工作電源：AC100-240VAC 0.8A, 50/60Hz
4.3.2 儀器重量：4.5Kg
4.3.3 儀器體積：320mm(長)×270mm(寬)×150mm(高)
4.3.4 使用溫度：-10℃～50℃
4.3.5 相對濕度：＜90%，不結露
5 WBDRC-3電容電流儀面板及各部件功能介紹
5.1 電流輸出：接測試線一端的彈棒，測試線另一端接PT二次側。
5.2 保險管： 電流輸出保險管，串聯(lián)在測試回路中，熔斷電流2A。
5.3 顯示屏： 工業(yè)級320×240點陣彩色液晶屏，帶LED背光，顯示操作菜單和測試結果。
5.4 按鍵： 操作儀器用。 “↑↓”為“上下”鍵，選擇移動或修改數據；“←→”為“左右”鍵，選擇移動或修改數據；“確認”鍵，確認當前操作；“取消”鍵，放棄當前操作。
5.5 優(yōu)盤接口：外接優(yōu)盤用，用來存儲測試數據，請使用FAT或FAT32格式的U盤。在存儲過程中，嚴禁撥出優(yōu)盤。
5.6 打印機： 打印測試結果。
5.7 接地端子：儀器必須可靠接地?，F場接地點可能有油漆或銹蝕，必須**干凈。
5.8 電源開關：整機電源開關。
5.9 電源輸入：交流AC220V電源輸入。
6.變壓器中性點異頻信號注入法
6.1 測量方法說明及測量特點
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
（UL電壓互感器額定高壓）；測試儀的參數設置中“PT方式”應選擇“1PT”。
6.2 測量原理
變壓器中性點異頻信號注入法測量原理如見圖4。
圖4中：
PT：外接單相電磁式電壓互感器
Tr：變壓器35kV側繞組，或是10kV系統(tǒng)的接地變，O為變壓器中性點
Ca、Cb、Cc：系統(tǒng)三相對地電容
AX、ax： PT的一、二次繞組，電壓互感器變比為
（UL電壓互感器額定高壓）
6.3 測量步驟
6.3.1 查看不接地系統(tǒng)的接線方式和運行方式，系統(tǒng)所有線路均已投入。
6.3.2 現場已配置消弧線圈的，根據接線方式和運行方式，退出與被測系統(tǒng)有電氣聯(lián)系的所有消弧線圈。
6.3.3 外置單相電壓互感器置于絕緣墊上，高壓尾端、低壓尾端和外殼分別一點接地。
6.3.4 將電容電流測試儀的電流輸出端與單相電壓互感器二次繞組相連。儀器置于絕緣墊上，且與互感器的距離不小于2m（10kV）和3m（35kV），電容電流測試儀外殼應可靠接地。
6.3.5將單根耐壓電纜一端與外置的單相電壓互感器高壓端相連。在變壓器中性點隔離開關處，利用絕緣操作桿將電纜的另一端與該變壓器中性點相連。無中性點隔離開關的變壓器可在其它操作方便處將電纜與中性點相連。連接部位需可靠接觸。
6.3.6 單相電壓互感器周圍設置**圍欄，**圍欄與互感器的距離不小于0.7m（10kV）、1m（35kV），向外懸掛“止步、高壓危險”標示牌。
6.3.7 測試人員位于絕緣墊上開始測試。
7 電力系統(tǒng)中PT連接方式及PT變比
電力系統(tǒng)中的PT連接方式和PT的變比會對測試儀的測量結果產生很大的影響，如果PT的連接方式和變比選擇不正確，測量結果將不是系統(tǒng)的真實電容電流值。因此為了測得正確的數據，在測試前必須對電力系統(tǒng)中PT的接線方式及PT變比有一個清晰的了解。本測試儀內置7種PT連接方式及其對應的PT變比，便于用戶選擇，分別是：3PT、3PT1、3PT2、4PT、4PT1、1PTT。這6種方式基本上包括配電系統(tǒng)中各種常用的PT接線方式。
7.1 內置PT連接方式對應的PT變比
7.2 3PT連接方式
7.2.1 連接原理圖
這種連接方式分“N接地”、“B相接地”兩種，分別如圖5和圖6所示。
對于這兩種方式，均從N-L兩端注入測試信號。根據所用PT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，測量時PT的變比分別為：
（其中
為電力系統(tǒng)的線電壓，如6kV、10kV或35kV）。這三個變比分別對應于測試儀“PT方式”選擇中的3PT、3PT1、3PT2三種連接方式。
7.2.2 現場測量及測試步驟
圖5、圖6所示的系統(tǒng)運行方式是從PT開口三角測量系統(tǒng)電容電流時所必須的運行方式。而對于一般的系統(tǒng)，并不都是處于這樣的運行方式下，例如在系統(tǒng)中還接有消弧線圈、PT高壓側中性點接有高阻消諧器、PT開口三角接有二次消諧裝置等。這時，為了使用測試儀進行容性電流的測量，必須將運行方式轉換為圖5或圖6所示的運行方式。
常見的采用3PT接線方式的其運行方式如圖7所示。
測試步驟：
（1）檢查測量用的PT高壓側中性點是否安裝有高阻消諧器，如有，將其短接。從測量原理可知，選用哪組PT進行測量，我們就只考慮這組PT的接線情況。而無需關心系統(tǒng)內的其他PT的情況。如果系統(tǒng)中有些PT安裝高阻消諧器，有些沒安裝，則完全可以從沒有安裝高阻消諧器的PT進行測量，這樣可以省去短接消諧器的工作。
（2）檢查消弧線圈是否全部退出運行。在有電氣聯(lián)系的被測電壓等級系統(tǒng)中所有消弧線圈均要退出運行，并非只退出該變電站的消弧線圈。同時只考慮被測電壓等級的情況，無需考慮其他電壓等級的情況。例如，被測變電站A為10kV系統(tǒng)，并通過聯(lián)絡線與變電站B的10kV系統(tǒng)相連，變電站A有2臺消弧線圈，變電站B有1臺消弧線圈，則測量時有電氣聯(lián)系的這3臺消弧線圈均要退出運行；而35kV系統(tǒng)有無消弧線圈則無需考慮。
（3）退出PT 開口三角的消諧裝置。如果經過實測證明，開口三角所接的某些廠家某些型號的二次消諧裝置對測量結果沒有影響，則消諧裝置可以不退出運行。一般對于微電腦控制的消諧器，其只有在系統(tǒng)有諧振發(fā)生時才動作，該類消諧器一般對測量無影響。
（4）如果PT二次側并列運行（很少見），則將其改為單獨運行。
（5）確保將測試儀的電流輸出端正確接到圖6的開口三角N-L上。一般在二次的端子編號為N600和 L630。為了確保連接正確，可以按下列方法進行檢查：用萬用表分別測量PT二次側三相電壓和開口三角電壓；將三相電壓中的*大值減去*小值得到的差和開口三角電壓比較，如果兩者差不多，就說明找到的開口三角端是正確的；如果兩者差別很大，則說明沒有正確找到開口三角端。例如，測量得到三相電壓分別為61V、60V、59.5V，則正確的開口三角電壓應為1.5V左右，如果測量得到的開口三角電壓僅為0.2V，說明所找的開口三角端不正確或PT開口三角連線已經斷開（在現場實測中發(fā)現有多個變電站的PT 開口三角連線斷開情況）。
（6）選擇正確的PT變比，也就是選擇正確的PT接線方式。電容電流測試儀是通過選擇PT連接方式和設定系統(tǒng)額定高壓來確定PT變比的，這樣對于試驗人員會更方便、快捷。PT一般是采用100/3V的二次繞組連接成開口三角，但也有特殊的情況，有些變電站的PT采用100V二次繞組組成開口三角。為了確保選擇變比的正確，可以通過測量組成開口三角的各繞組的電壓來確定。
（7）完成以上操作后，就可以使用電容電流測試儀進行電容電流的準確測量。
7.3 4PT連接方式
7.3.1 連接原理圖
大部分變電站中的4PT的連接方式有兩種接法，分別如圖8和圖9所示。對于圖8中這種4PT的接線方式，組成星形的三個PT的開口三角側被短接，系統(tǒng)零序電壓由第四個PT的測量線圈來測量，各相電壓分別從A－N、B－N、C－N端測量。這種接線方式下，系統(tǒng)單相接地時N－L端的電壓為57.7V。
圖9和圖8中的接線**區(qū)別是在N－L端串接入第四個PT的33V二次線圈，這樣當系統(tǒng)單相接地時，N－L兩端電壓為91V（即57.7V＋33.3V）。
在圖8和圖9中,測量信號都是從N-L端注入。
在圖8中，零序PT（即第4個PT）的二次零序繞組是ox-oa繞組，其電壓通常為
（V），則測量時PT變比為
。這種接線方式和變比下，對應于測試儀的“PT方式”中的“4PT”方式。也就是說，如果接線方式如圖8所示，則在測量電容電流前必須將“參數設置”屏幕中的“PT方式”設置為“4PT”。
在圖9中，零序PT（即第4個PT）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PT變比為
（其中
為電力系統(tǒng)的線電壓，如6kV、10kV或35kV）。這種接線方式下，對應于測試儀的“4PT1”連接方式。
第三種4PT接線方式如圖10所示。這種接線方式比較少見，但在系統(tǒng)中還是存在。在圖10中這種接線方式三相PT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PT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。
對于這種接線方式，將L601和L602短接，并從N600和L601端注入測量電流，“PT方式”選擇“4PT1”即可。
注意：在測量前還應將與PT二次繞組并聯(lián)的其它PT二次繞組斷開；退出系統(tǒng)中消弧線圈。
7.3.2 測量注意事項
對于4PT的接線方式，當被測的三相對地電容小于30微法時（10kV電容電流約為55A），測量結果是準確的。但當被測系統(tǒng)對地電容容量太大時，測量結果就會隨電容的增大而偏差較多。如果想要進行準確測量，可采用以下幾種方法：
（1）如果系統(tǒng)中變壓器有中性點或者有接地變壓器，也可采用前面介紹的變壓器中性點異頻信號注入法進行測量。
（2）將4PT連接方式轉變?yōu)?/span>3PT連接方式，然后按前面所述的3PT方式進行測量。
將4PT連接方式轉變?yōu)?/span>3PT連接方式的方法如下：
對于4PT連接方式1和方式2， 將第四個PT高壓側短接，并將被短接的開口三角側打開，從打開兩側注入電流測量即可。這時4PT連接運行方式就完全變成了3PT連接運行方式。
對于4PT連接方式3，將零序PT即圖10中所示的PT4的高壓繞組短接，將儀器的電流輸出端接到圖10中所示的開口三角L601-L602，就可以開始測量了。其接線圖如圖11所示。
8 操作使用說明
8.1 測試接線
在測量前，儀器外殼應可靠接地，電流輸出線連接至PT二次繞組。
8.2 智能電量管理
儀器在長時間未操作時，自動調暗液晶背光，并發(fā)出提示音提示用關閉儀器電源。
8.3 打印機使用說明
打印機按鍵和打印機指示燈是一體式。打印機上電后，正常時指示燈為常亮，缺紙時指示燈閃爍。按一次按鍵，打印機走紙。
打印機自檢：在儀器電源關閉的情況下按住按鍵不放，同時給儀器上電，即打印出自檢條。
打印機換紙：扣出旋轉扳手，打開紙倉蓋；把打印紙裝入，并拉出一截(超出一點撕紙牙齒)，注意把紙放整齊，紙的方向為有藥液一面(光滑面)向上；合上紙倉蓋,打印頭走紙軸壓齊打印紙后稍用力把打印頭走紙軸壓回打印頭，并把旋轉扳手推入復位。
8.4 操作說明
所有測試線接好以后，打開電源開關，儀器初始化后進入“主菜單”屏（見圖12）。
頂部狀態(tài)欄顯示當前日期、時間；底部狀態(tài)欄顯示軟件版本號、硬件版本號、零序3U0電壓和裝置編號；中間為儀器型號名稱以及可選的功能菜單。
按上下鍵選擇相應的功能菜單，按“確認”鍵進入所選功能菜單；“廠家參數設置”菜單為場內調試用，不對用戶開放。
8.4.1 電容電流測量
在“主菜單”屏幕中選擇“電容電流測量”按“確認”進入“參數設置”屏幕，見圖13。
按上下鍵選擇設置項目，按“確認”或右鍵進入具體數值設置；當光標在具體數值位置時，按上下鍵調整數值，按“確認”鍵或左鍵返回項目選擇。
試驗編號：設置當前的試驗編號。
設備名稱：即為被測設備的編號，可以不設置。
額定高壓：設置被測系統(tǒng)額定線電壓。
P T 方式：選擇PT連接方式，當光標移動到“接線圖”按“確認”鍵后，顯示相應的PT接線原理圖。
P T 變比：顯示當前PT變比，不可設置，此處只是顯示。
開始測量：按“確認”鍵后，啟動電容電流測量過程。
注：測量過程開始后，按“取消”鍵，可立刻停止測量過程。
8.4.2 測量結果顯示
重測：放棄本次測量結果，重新開始新的測量過程。
打印：通過打印機打印本次測量結果。
存儲：將本次測量結果保存至本機存儲器或者外部優(yōu)盤。
8.4.3 測量記錄查詢
在“主菜單”屏幕選擇“測量記錄查詢”，按“確認”鍵進入，此屏幕用于查看已經保存至本機存儲器的測量結果歷史記錄，見圖15。
“記錄012/014”，前面的數字表示當前記錄的編號（即第幾條記錄），后面的數字表示已存儲記錄總個數；按左右鍵可查看不同編號的記錄。按“確認”鍵彈出功能菜單，可進行“存儲打印”、“轉存優(yōu)盤”操作。
存儲打?。簩斍安樵兊拇鎯祿M行打印。
轉存優(yōu)盤：將當前查詢的存儲數據轉存到外接優(yōu)盤。
8.4.4 實時時鐘設置
在“主菜單”屏幕選擇“實時時鐘設置”，按“確認”鍵進入，見圖16。
在“實時時鐘設置”屏幕，按左右鍵移動光標選擇要修改的數據，按上下鍵修改選中的數值，按“確認”鍵保存當前設置并返回“主菜單”屏，按“取消”鍵放棄當前設置并返回“主菜單”屏。（注：本時鐘設置功能可根據閏年自動計算二月份的天數，并能根據所設置日期自動計算出星期幾。）
8.4.4 廠家參數設置
此屏幕用于廠內調試，需要密碼才能進入，不對用戶開放。
9 注意事項
9.1 使用儀器時請按本說明書接線和操作。
9.2 接地端子應就近可靠接地。
9.3 測試開始前請輸入正確的參數設置。
9.4 測量過程中如果電流輸出端子無電流輸出，請檢查輸出保險管；保險管熔斷電流為2A，禁止使用2A以上及以下的保險管。
9.5 當零序3U0電壓過高時，如果正在進行電容電流測量過程，則自動停止測量過程；如果未啟動測量，則不能啟動測量過程，直至零序3U0電壓降低至**范圍。
9.6為了確認電容電流測試儀是否正常，可以在PT不帶電的情況下對測試儀進行檢驗和校準。檢驗方法如下：取一個10kV（其他電壓等級亦可）的PT，在高壓端接入一個已知電容量的電容（耐壓大于100V即可），將二次側主繞組a-x端（電壓為
）與測試儀的電流輸出端連接，即從a-x端進行測量。設置儀器的“額定高壓”為“10kV”（其它電壓等級PT，按照PT電壓等級設置）、“PT方式”設置為“1PT”，開始測量過程。如果測量結果和已知電容的電容量一致，說明該儀器工作正常、測量準確，可以用于現場測量。
10 售后服務
10.1 凡購本公司產品隨機攜帶產品保修單，訂購產品交貨時，請當場檢驗并填好保修單。
10.2 自購機之日起，在保修期內，維修不收取維修費；保修期外，維修調試收取適當費用。
10.3 屬下列情況之一者不予保修：
10.3.1 用戶對儀器有自行拆卸或對儀器工藝結構有人為改變。
10.3.2 因用戶保管或使用不當造成儀器的嚴重損壞。
10.3.3 屬于用戶其它原因造成的損壞。