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氧化锌避雷器现场带电测试研究

作者:张家安来源:武汉电力学院 日期:2012年3月9日 10:34

摘要:采用可消除现场干扰的氧化锌避雷器在运行电压下带电检测方法,比停电条件下直流泄漏电流的测试具有明显的优点。本文主要分析了相间电容耦合对泄漏电流的影响和消除其影响的方法。
关键词:氧化锌避雷器;带电测试;阻性电流;容性电流;相间电容耦合


     避雷器是电力系统重要的电气设备之一,它对电力系统的安全运行起着十分重要的作用。氧化锌避雷器(MOA)是一种与其它类型避雷器有很大差异的新型避雷器,由于其性能上的明显优点,它在电力系统得到了广泛推广和应用。

      为了使氧化锌避雷器在电力系统安全可靠运行,电力行业标准DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》对氧化锌避雷器预防性试验规定的主要内容如下:
(1)直流泄漏电流试验时,通过1mA时的电压U1mA与初始值或制造厂规定值比较,变化不大于±5%,0.75U1mA电压下的泄漏电流不应大于50μA。
(2)运行电压下的全电流、阻性电流或功率损耗测量值与初始值比较,有明显变化时应加强监测,当阻性电流增加1倍时,应停电检测。

由《规程》可知,氧化锌避雷器预防性试验包括停电条件下直流泄漏电流试验和运行电压下带电测试。但当电力系统的运行电压较高,发电厂(或变电站)避雷器数目较多时,停电条件下作直流泄漏电流试验有很大的困难,因此,运行电压下的氧化锌避雷器现场带电测试越来越受到重视。

1 氧化性避雷器运行电压下现场带电测试的重要性

      氧化性避雷器是在上世纪80年代中期开始得到推广应用的②,1996年国家出台的《规程》对运行电压下氧化性避雷器的现场带电测试有明确的规定。随着计算机技术的飞速发展和高压电气设备测试水平的不断提高,实践证明对氧化性避雷器更多项目的测试(例如泄漏电流的阻性电流、容性电流有效值,阻性电流、容性电流分量峰值,泄漏电流谐波分量、谐波分量功率损耗值等项目的测试)更能准确反映避雷器的运行状况。表1 为某330kV变电所氧化锌避雷器运行时现场检测的一组数据。

表1  某330kV变电所氧化锌避雷器运行实测结果表

 

项目
相别

检测时间

电压U
(kV
,有效值)

总电流Io
mA,有效值)

阻性电流IR
(mA,
峰值)

功率损耗P
(W)

 

A

2000.10.23

2001.4.1

2000.5.6

181.5

198.0

198.0

0.88

1.02

1.00

0.150

0.280

0.290

1.78

36.90

42.40

 

B

2000.10.23

2001.4.1

2000.5.6

184.5

194.7

198.0

0.84

0.89

0.91

0.112

0.150

0.160

11.08

20.10

21.10

 

C

2000.10.23

2001.4.1

2000.5.6

188.0

196.4

198.0

0.96

0.98

1.25

0.070

0.340

1.400

7.30

44.90

201.00


    对表1数据进行分析,发现场C相避雷器的阻性电流Ir在超过0.3mA(峰值)后,增长速度很快,为投运初期的20倍,于是决定该相避雷器退出运行,进行解体检查后发现,该相避雷器内部应装配条件不合格已受潮。
若用户按《规程》规定:在每年雷雨季节前作停电条件下直流泄漏电流试验,C相避雷器的缺陷可能不会及时发现,后果不堪设想。因此,对氧化性避雷器运行电压下现场带电测试有着十分重要的意义!

2 现场干扰测试数据的影响
2.1 MOA现场带电测试结果分析

    随着高压电气设备测试技术的发展,氧化锌避雷器现场带电测试实现的原理并不困难。但是通过现场测试发现测试数据有很大偏差。表2 为某500kV变电站氧化锌避雷器现场带电测试结果表。

表2  某500kV变电站氧化锌避雷器现场带电测试结果表 

 

安装地点

相序

总电流Io
mA,有效值)

阻性电流IR
(
μA,峰值)

功率损耗P
(W,
平均值)

 

 

500kV变电站

 

主变压器侧

A

B

C

1.85

1.80

1.85

390

250

110

65.0

28.0

13.0

 

电抗器测

A

B

C

1.70

1.86

1.74

440

280

100

81.4

36.4

0.87

     由表2数据分析发现,对于同型号、同批生产在现场呈一字排列的正常氧化锌避雷器,在运行情况下测得各相MOA的泄漏电流Io值相差很小,而阻性电流IR和功率损耗P却有显著差别,而且往往是中间相(B相)的数据居中,而A相值偏大、C相值偏小。

2.2 相间电容耦合对测试数据的影响
    三相MOA呈直线排列时泄漏电流及相间电容耦合示意图如图1所示。


图1  三相MOA呈直线排列时泄漏电流及相间电容耦合示意图

     由图1可见,边相A相底部测量的泄漏电流 为 和 电流之和,即 ,其中 为A相避雷器运行电压 产生的实际泄漏电流, 可分解为容性电流 和阻性电流 ,即 ;式中 为邻相B相与A相间的杂散电容CAB所引起的容性干扰电流,因C相距离A相较远,其影响可忽略不计。同理,C相相底部测量的泄漏电流 可以类似得出。因为B相位置居中,A、C两相对其的电容耦合效应基本对称,影响可忽略不计,从表2的数据也可以说明此点。相间耦合电容对A、B两相MOA泄漏电流影响的相量图如图2所示。
     现场测试时,MOA泄漏电流的容性电流分量是主要的,而阻性电流分量所占的比例很小;由于相间电容耦合产生的干扰电流不大,所以,其对容性电流分量的影响很小,而对阻性电流分量的影响较大(对功率损耗的影响也较大)。分析图2所示MOA各电气量的相量关系可见,B相对A相干扰,使A相底部测量的泄漏电流 比 的功率因数角减小了φ,B相对C相干扰,使C相底部测量的泄漏电流 比 的功率因数角增大了φ;亦即B相对A、C相的干扰,使A相底部测量的泄漏电流 的阻性电流分量增加了 ,而使C相底部测量的泄漏电流 阻性电流分量减少了 。


图2  相间耦合对泄漏电流测量影响的相量图

3 消除相间电容耦合对泄漏电流测量值影响的措施

    通过以上分析,要消除相间电容耦合对泄漏电流测量的影响可以采取两种方法,不妨分别称为硬件法和软件法。
1.硬件法:在被测MOA的最下端的瓷套外贴以金属箔电极,屏蔽相间耦合电容对泄漏电流测量的影响。


图3 修正功率因数角φ求取相量图


2.软件法:取边相A相的电压互感器 的电压信号和边相A、C两相泄漏电流信号,分别测得相位角φA、φC。由图3可知:φC-φA =1200+2φ,则可得  φ=(φC-φA -1200)/2。通过测试仪器的软件修正功率因数角,使A相的功率因数角 =φA+φ,C相的功率因数角 =φC-φ,再通过软件计算公式可以消除相间耦合电容对MOA泄漏电流 、 及各分量的影响。
显然,“软件法”安全、简单可靠,在现场得到广泛的应用。

4. 结论
    采用可消除现场干扰的氧化锌避雷器在运行电压下带电检测方法,比停电条件下直流泄漏电流的测试具有明显的优点。氧化锌避雷器现场带电检测,可以及时、准确地发现问题,对电力系统安全稳定运行有着十分重要的意义,

参考文献

[1]电力设备预防性试验规程,中国电力出版社,1996。
[2]电气试验,甘肃省电力工业局,中国电力出版社,1997。
[3]严章,电气绝缘在线检测技术 ,水利电力出版社,1995。

所属类别: 高压电器设备测试技术

该资讯的关键词为:氧化锌避雷器;带电测试;阻性电流;容性电流;相间电