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2019年马会全年资料官方网站 氧化锌避雷器正常运行电压下的泄漏电流分析

来源:网络    发布于:2012-6-6 10:25:45    点击:1763    品牌:登瑞电气    【进入产品中心

1 氧化锌避雷器正常运行电压下的泄漏电流分析
氧化锌避雷器由非线性电阻R和电容C并联组成。其中IX为氧化锌避雷器的总泄漏电流,IR为阻性电流,IC为容性电流。
正常运行中的氧化锌避雷器在交流电压下有
IX= IR IC 
当氧化锌避雷器受潮、内部绝缘缺陷以及表面严重污秽时,容性电流变化不多,而阻性电流大大增加,因此通常以观察正常运行电压下流过氧化锌避雷器阻性电流的变化,即观察阻性泄漏电流是否增大作为判断依据。当氧化锌避雷器处于合适的状况下时,阻性泄漏电流仅占总电流的 10%20%,因此,仅仅以观察总电流的变化情况来确定氧化锌避雷器阻性电流的变化情况是困难的。只有将阻性泄漏电流从总电流中分离出来,才能清楚地了解它的变化情况。  

2 基于测试氧化锌避雷器泄漏电流的带电监测方法
2.1 监测全电流法
全电流监测方法主要有两种: 安装避雷器在线监测器和利用高精度钳形电流表。
(1)由放电计数器和泄漏电流测量单元组成的避雷器监测器直接与避雷器形成串联回路,此氧化锌避雷器在线监测器除了保留放电计数器的功能外,运行中长期指示泄露电流值,可以随时读取氧化锌避雷器的泄露全电流。  
(2)利用高精度钳形电流表
该测试方法是将钳形电流表的嵌口直接嵌在氧化锌避雷器底部与放电计数器间的连线上就可以测量,钳形电流表是利用电磁感应原理测量电流,外部电磁场对测量结果影响较大,利用该测试方法一定要选用钳形电流表精度应不低于 1μA,且测试过程中应戴绝缘手套。
监测全电流法主要优点是方法简便,适于在现场大量监测使用,能够及时发现氧化锌避雷器的显著劣化状况; 缺点是对发现氧化锌避雷器的早期老化很不灵敏。在运行初期,流过正常氧化锌避雷器的全电流中,阻性分量仅占全电流的 10%20%,阻性分量即使已有显著增大,在测量全电流的变化仍不明显。
2.2 补偿法测阻性电流法
补偿法的原理就是抽取系统电压补偿总泄漏电流中的容性电流分量,以得到阻性电流分量,ust为母线参考电压移相90所得,iX为全电流; G为测试仪内增益控制放大器增益。其中,TV 为电压互感器; TA为钳形电流互感器;DF 为移相电路; GCA 为增益控制放大器; I 为积分器; M 为乘法器; PVD 为峰值检测电路。 
仪器利用 TA 从氧化锌避雷器下引线取得电流信号 iX,从TV 取得的电压信号经移相器移相 90后得ust,以使ustiX中得容性分iC同相 (由于 TV 存在一定的角差,实际中,iC并非完全同相) ,然后ust经放大器 GCA 后与iX一起送入差分放大器,在放大器内,将 Gust iX相减,并由积分器、乘法器组成的自动反馈跟踪,以控制GCA增益G,使GustiC= 0,即iX中的容性分量被完全补偿掉,剩下的即为阻性分量。
现场试验发现对单支高压避雷器施加波形良好的电压,测得的阻性电流较为**。但三相运行时,如果三相氧化锌避雷器一字形安装,则由于相间耦合电容和电磁干扰,使各相氧化锌避雷器除受本相电压作用外,还通过相间耦合受到相邻相电压的作用,从而影响监测结果的准确性,另外,由于氧化锌阀片非线性支路的交流伏安特性曲线在电压、电流过零的情况下不同程度地存在着滞回现象,这说明在电网电压为正弦函数波形时,流过氧化锌避雷器的电流波形峰值与电压波形峰值不重合,电流波形呈现奇谐函数的形态,测出的阻性电流存在较大误差,而且补偿法无法补偿系统谐波容性电流,所以补偿法存在着众多缺陷,尤其是对于谐波含量较大的油田电网,测量的阻性电流误差较大。
2.3谐波分析法
利用数学谐波分析技术从总泄漏电流中分离出基波阻性电流的方法成为基波阻性电流法,但同理可以从总泄漏电流中分离出 3 次谐波阻性电流,3 次谐波阻性电流在判断氧化锌避雷器运行工况方面有着重要的作用,对这种利用数学谐波分析技术从总泄漏电流中分离出基波阻性电流和 3 次谐波阻性电流的方法,称之为谐波分析法。
此方法从母线电压互感器取参考电压信号,从氧化锌避雷器下端取电流信号。对采样得到的电压和全电流信号,应用傅里叶变换 (FFT) 转换到频域进行分解,可分别得到氧化锌避雷器的阻性电流IR和容性电流IC的各次谐波分量,经相应的数据处理后,再返回时域合成得到总泄漏电流 IX和容性电流IC,在正弦波电压的作用下,根据三角函数正交的特性,可知氧化锌避雷器的阻性电流中只有基波电流做功产生功耗,因此氧化锌避雷器的热老化主要由阻性电流的基波分量造成,通过傅里叶变换得出的基波阻性电流可有效判断氧化锌避雷器的运行工况。实际经验表明,阻性电流的高次谐波在一些情况下更能反映氧化锌避雷器的运行状况,其中3 次谐波阻性对温度变化很灵敏,而且 3 次谐波在谐波中占主要分量,对 3次谐波阻性电流的监测更易发现氧化锌避雷器的早期绝缘老化,但是 3次谐波阻性电流容易受系统谐波成分的影响。
已有研究指出: ①阻性电流基波成分增长较大,3次谐波含量增长不明显时,一般表现为污秽严重或受潮。②阻性电流 3 次谐波的含量增长较大,基波成分增长不明显时,一般表现为老化。③相间干扰对测试结果有影响,但不影响测试结果的有效性。采用历史数据的纵向比较,能较好地反映氧化锌避雷器运行情况。

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