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金属氧化物避雷器泄漏电流现场测试分析

作者:张云发 刘英 艾三日期:2012年3月6日 10:24

摘要:金属氧化物避雷器(下文简称MOA)以其优异的技术性能逐渐取代了其它类型的避雷器,成为电力系统的换代保护设备。由于MOA没有放电间隙,氧化锌电阻片长期承受运行电压,并有泄漏电流不断流过MOA各个串联电阻片,这个电流的大小取决于MOA热稳定和电阻片的老化程度。如果MOA在动作负载下发生劣化,将会使正常对地绝缘水平降低,泄漏电流增大,直至发展成为MOA的击穿损坏。所以监测运行中MOA的工作情况,正确判断其质量状况是非常必要的。

关键词:金属氧化物避雷器 泄漏电流 现场测试

 

1 前言
 近年来,金属氧化物避雷器(下文简称MOA)以其优异的技术性能逐渐取代了其它类型的避雷器,成为电力系统的换代保护设备。由于MOA没有放电间隙,氧化锌电阻片长期承受运行电压,并有泄漏电流不断流过MOA各个串联电阻片,这个电流的大小取决于MOA热稳定和电阻片的老化程度。如果MOA在动作负载下发生劣化,将会使正常对地绝缘水平降低,泄漏电流增大,直至发展成为MOA的击穿损坏。所以监测运行中MOA的工作情况,正确判断其质量状况是非常必要的。MOA的质量如果存在问题,那么通过MOA电阻片的泄漏电流将逐渐增大,因此我们可以把测量MOA的泄漏电流作为监测MOA质量状况的一种重要手段。


2 泄漏电流测量仪器原理
常见的MOA泄漏电流测量仪器按其工作原理分为两种:容性电流补偿法和谐波分析法。
2.1 容性电流补偿法
容性电流补偿法是以去掉与母线电压成π/2相位差的电流分量作为去掉容性电流,从而获得阻性电流的方法。
2.2 谐波分析法
谐波分析法是采用数字化测量和谐波分析技术,从泄漏电流中分离出阻性电流基波值。


3 泄漏电流测试方法
3.1 在线监测
近年来,有部分研究单位或生产厂家推出了在线监测系统或在线监测仪器,可以不间断地监测MOA的泄漏总电流或阻性电流,发现泄漏电流有增大趋势时,再做带电检测或停电做直流试验,也收到了良好的效果。
3.2 定期带电检测
MOA的定期检测是指在不停电情况下定期测量避雷器的泄漏电流或功率损耗,然后根据测试数据对避雷器的运行状况作出分析判断,对隐患作到早发现早处理,确保电网安全运行。

4 影响MOA泄漏电流测试结果的几种因素分析
4.1 MOA两端电压中谐波含量的影响
实测证明,谐波电压是从幅值和相位两个方面来影响MOA阻性电流IRP的测量值,谐波状况不同,可能使测得的结果相差很大。而阻性电流基波峰值IRIP则基本不受谐波成份影响,因此建议现场测试判定MOA的质量状况时应以阻性电流基波峰值IRIP为准。
根据谐波法原理生产的泄漏电流测量仪,由于它对MOA两端电压波形要求较高,电压中所含谐波对测量结果影响很大,如三次谐波量超过0.5%就可能使测量结果出现很大的误差,因此,在电压波形畸变、三次谐波含量较大的情况下,谐波法只能局限于同一产品同一试验条件下的纵向比较。
4.2 MOA两端电压波动的影响
由于电力系统的运行情况是不断变化的,特别是系统电压的变化对MOA的泄漏电流值影响很大。根据实测数值分析,MOA两端电压由相电压(63kV)向上波动5%时,其阻性电流一般增加13%左右。因此在对MOA泄漏电流进行横向或纵向比较时,应详细记录MOA两端电压值,据此正确判定MOA的质量状况。
4.3 MOA外表面污秽的影响
MOA外表面的污秽,除了对电阻片柱的电压分布的影响而使其内部泄漏电流增加外,其外表面泄漏电流对测试精度的影响也不能忽视。污秽程度不同,环境温度不同,其外表面的泄漏电流对MOA的阻性电流的测量影响也不一样。由于MOA的阻性电流较小,因此即使较小的外表面泄漏电流也会给测试结果带来误差。
4.4 温度对MOA泄漏电流的影响
由于MOA的氧化锌电阻片在小电流区域具有负的温度系数及MOA内部空间较小,散热条件较差,加之有功损耗产生的热量会使电阻片的温度高于环境温度。这些都会使MOA的阻性电流增大,电阻片在持续运行电压下从+20℃~+60℃,阻性电流增加79%,而实际运行中的MOA电阻片温度变化范围是比较大的,阻性电流的变化范围也很大。
4.5 湿度对测试结果的影响
湿度比较大的情况下,一方面会使MOA瓷套的泄漏电流增大,同时也会使芯体电流明显增大,尤其是雨雪天气,MOA芯体电流能增大1倍左右,瓷套电流会成几十倍增加。MOA泄漏电流的增大是由于MOA存在自身电容和对地电容,MOA的芯体对瓷套、法兰、导线都有电容,当湿度变化时,瓷套表面的物理状态发生变化,瓷套表面和MOA内部阀片的电位分布也发生变化,泄漏电流也随之变化。
4.6 运行中三相MOA的相互影响
由于运行中呈一字形排列的三相MOA,相邻相通过杂散电容等的影响,使得两边相MOA底部的总电流相位发生变化,其值与MOA的安装位置有关,MOA相间距离越近,影响越大,一般两边相MOA底部总电流相位变化3°左右,在运行电压下,MOA底部总电流的相角每变化1°,则阻性电流基波数值变化15%左右。这使得测量结果显示出如下规律:电压与电流夹角φA<φB<φC,阻性电流IRA>IRB>IRC。在实测中,应考虑这一因素的影响。
4.7 测试点电磁场对测试结果的影响
测试点电磁场较强时,会影响到电压U与总电流IX的夹角,从而会使测得的阻性电流峰值数据不真实,给测试人员正确判断MOA的质量状况带来不利影响。

5 MOA质量状况的判断方法
5.1 参照标准法
由于每个厂家的阀片配方和装配工艺不同,所以MOA的泄漏电流和阻性电流标准也不一样,测试时可以根据厂家提供的标准来进行测试。若全电流或阻性电流基波值超标,则可初步判定MOA存在质量问题,然后需停电做直流试验,根据直流测试数据作出最终判断。
5.2 横向比较法
同一厂家、同一批次的产品,MOA各参数应大致相同,如果全电流或者阻性电流差别较大,即使参数不超标,MOA也可能有异常。
5.3 纵向比较法
对同一产品,在同样的环境条件下,不同时间测得的数据可以作纵向比较,发现全电流或阻性电流有明显增大趋势时,应缩短检测周期或停电作直流试验,以确保安全。
5.4 综合分析法
在实际运行中,有的MOA存在劣化现象但并不太明显时,从测得的数据不能直观地判断出MOA的质量状况。根据我们多年现场测试经验,总结出对MOA测试数据进行综合分析的方法,即一看全电流,二看阻性电流,三看谐波含量,再看夹角,对各项参数作系统分析后,判定出MOA的运行情况。


6 结论与建议
(1)对新投运的110kV以上MOA,在投运初期,应每月带电测量一次MOA在运行电压下的泄漏电流,三个月后改为半年一次。有条件的尽可能安装在线监测仪,以便在巡视时观察运行状况,防止泄漏电流的增大。
(2)不同生产厂家,对同一电压等级的MOA在同一运行电压下测得的泄漏电流值差别很大,不应用泄漏电流的绝对值作为判定MOA质量状况的依据,而应与前几次测得的数据作纵向比较,三相之间作横向比较。
(3)电压升高、温度升高、湿度增大,污秽严重都会引起MOA总电流、阻性电流和功率损耗的增大,这是应该注意的。
(4)谐波含量偏大时,会使测得的阻性电流峰值IRP数据不真实,而阻性电流基波IRIP值是一个比较稳定的值,因此在谐波含量比较大时,应以测得的IRIP值为准。
(5)建议测量MOA阻性电流的单位,应根据现场和仪器的条件,加强对影响测试精度的因素进行分析,正确判断MOA运行状况,提高运行可靠性。
(6)在带电测试时,对发现异常的MOA,在排除各种因素的干扰后,仍存在问题,建议停电作直流试验,测取直流参考电压及75%直流参考电压下的泄漏电流,以确诊MOA是否质量合格。确认MOA存在质量问题,应及时与制造厂联系,以便妥善处理。
 
 

所属类别: 高压电器设备测试技术

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