氧化锌避雷器（通用9篇）
氧化锌避雷器 篇1
摘要：分析氧化锌避雷器带电测量结果存在误差的原因,提出采用相角补偿法来修正测量结果。通过具体算例证明相角补偿法可以提高氧化锌避雷器带电测量的准确率。
关键词：氧化锌避雷器,带电测量,误差,相角补偿法
0 引言
金属氧化物避雷器以其非线性特性好、通流能力强及结构简单可靠而在电力系统中得到广泛应用[1],但由于长期直接承受工频电压、冲击电压和内部受潮等因素的作用,易引起阀片老化,避雷器全电流、阻性电流增加,功耗加剧,从而导致避雷器内部阀片温度升高,直至发生热崩溃。
避雷器带电测量可以监测避雷器总泄漏电流、阻性电流等,在实践中也取得了一定效果和经验。氧化锌避雷器(MOA)带电测试不影响设备的正常运行,是定期预试的有效补充,长期跟踪监测可保证电力系统的安全运行。但是在现场带电测试中,测试数值因受到干扰和其它因素的影响会造成严重偏差,导致测试结果难以判断,因而提高MOA带电测量精度意义重大。
1 问题的提出
对变电所220kV及500kV氧化锌避雷器进行实地带电测量,测量数据见表1、表2。
由表1、表2可知,个别避雷器同组间阻性电流测量结果存在显著差异,测量数据超标[2]。由于MOA在停电预试时测量数据均良好,且通过分析带电测量数据可知,避雷器出现故障的可能性很小,因此MOA带电测量数据存在偏差。
表3是以三相泄漏电流平均值为基准值,避雷器带电测量的500、220kV阻性电流及总电流不平衡率。
由表3可知,在避雷器带电测量数据中,A、C相不平衡率较高,其中A相阻性电流值明显偏大,而C相阻性电流值明显偏小;另外,A、C两相总泄漏电流值偏大。这些现象在500kV测量数据中表现最为明显,导致MOA在线测量准确率大幅降低。
2 误差原因分析
针对图1中影响测量误差的原因进行分析后,通过图2可判定测量现场干扰对测量数据误差影响最大。
一字排列的MOA在没有外电场干扰时,测得的三相阻性电流差异大(A相偏大,C相偏小,B相介于二者之间),这主要是由于在电压作用下,杂散电容电流流入相邻相改变了MOA的全电流(总泄漏电流)。
图3(a)中,为B相通过杂散电容耦合流入A相的电流,它使全电流滞后无相间杂散电容影响时的全电流与A相电压的夹角偏小,在A相电压方向的投影——阻性电流大于。图3(b)中,由于B相超前C相,因此B相通过杂散电容耦合流入C相的电流超前,并使全电流超前与C相电压夹角偏大,阻性电流小于。
由此可见,受B相电压的影响,A相阻性电流偏大,C相阻性电流偏小。由于B相对A、C相的干扰基本一样,A、C相阻性电流与B相的偏差比值相近,因此B相氧化锌避雷器阻性电流接近真实值[3]。
变电站内各电气设备布置较紧密,常受到外电场干扰。现场带电测试中,MOA会受相邻间隔异相电压的干扰,三相阻性电流的变化较同组复杂(电流规律见表4),现场测量干扰示意图如图4所示。
由表4可知,金属氧化物避雷器组在受到一侧相邻间隔同等级的异相电压干扰时,破坏了B相对A、C相的对称干扰作用,当异相电压源与MOA的A相或C相之间的距离等同于避雷器组相间距离时,A相或C相的阻性电流与B相阻性电流的偏差较小甚至相近;当两侧均有异相电压干扰时,三相阻性电流较接近。
3 算法及算例
3.1 采用相角补偿法修正测量结果
3.1.1 MOA周围无间隔相间干扰补偿
MOA周围无间隔时的相角示意图如图5所示。
理想状态下,B相的补偿角φOB=0。
A相MOA补偿。利用带电仪器分别取A相TV二次电压信号及C相MOA电流信号,读取φU-Ⅸ(用φAC表示),然后取A相TV二次电压信号及MOA电流信号,读取φU-Ⅸ(用φA表示),A相MOA补偿角为:
C相MOA补偿。仪器比较电压取C相TV二次电压信号及A相MOA电流信号,读取φU-Ⅸ(用φCA表示),然后取C相TV二次电压及MOA电流信号,读取φU-Ⅸ(用φC表示),C相MOA的补偿角为:
因此,A相MOA补偿后全电流角度为:
C相MOA补偿后全电流角度为:
综上所述,由于B相对A、C两相的干扰作用是对称的,因此φOA、φOC绝对值相同。但在现场带电测试时,由于受到仪器测量误差和其它因素的影响,补偿角绝对值不可能绝对相同。
3.1.2 MOA周围有间隔时干扰补偿
MOA周围有间隔时,A相MOA补偿:仪器比较电压取A相TV二次电压信号及C相MOA电流信号,读取φU-Ⅸ(用φCA表示),再取A相TV二次电压信号及MOA电流信号,读取φU-Ⅸ(φA),A相MOA的补偿角φ'OA=(φAC-φA-120°)/2。C相MOA补偿:仪器比较电压取C相TV二次电压信号及A、C相MOA电流信号,测得φCA及φC,C相MOA的补偿角φ'OC=(φCA-φC-240°)/2
3.2 算例
根据4.1中提出的方案,现场测得MOA各相补偿角,并对已测量数据进行恢复(未考虑干扰对总电流幅值的影响),对比数据见表5、表6。
由表5、表6可知,采用相角补偿法修正测量结果后,阻性电流与全电流比值大都小于15%,且同组MOA中各相阻性电流与全电流比值较接近,未出现超标情况,测量真实数据得以还原。
4 结束语
MOA带电测量数据采用相角补偿法后,有效解决电场干扰导致的测量误差问题,使检修人员对避雷器运行情况、性能有了更全面、准确地掌握,为状态检修的深入开展奠定了坚实基础,同时节省了大量人力物力,确保电网安全运行。
参考文献
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[3]贤海涛,熊小平.MOA带电测量相间干扰实例分析[J].计算技术与自动化,2006,25(4):70～73
氧化锌避雷器 篇2
作者：不详
摘 要：本文对保护并联电容器组的氧化锌避雷器的特点和爆炸原因进行了详尽的分析，并提出了防范措施，对设计选型和运行监测有很好的借鉴作用。
关键字：氧化锌避雷器 并联电容器组 爆炸 原因 措施
1引言
氧化锌避雷器是用来保护电力系统中多种电气设备免受过电压损坏的电器。保护并联电容器组的氧化锌避雷器是氧化锌避雷器应用的一个重要领域，并且是以绝对的无可争议的优越性得到电力部门和使用单位的认同，但是该氧化锌避雷器发生爆炸也是一个不容忽视的问题，认真分析其爆炸的原因，得悉其防范措施，是一个有着现实意义的事情。
2并联电容器组用的氧化锌避雷器的特点：
2.1 装设位置的分类：①中性点；②电源侧；③与电容器并联；④与电抗器并联四类。
2.2从避雷器的角度看，电容器组是一个阻抗很小的设备，在电容器放电时将产生幅值大、陡度很高的放电电流。由于氧化锌避雷器的高度的非线性特性，截断超过保护水平的所有暂态过电压，而将剩余电荷留在未被扰动的的电容器中。无间隙氧化锌避雷器是非常适合保护并联电容器组的。
3、并联电容器组用的氧化锌避雷器的爆炸原因分析 3.1额定电压取值偏低
氧化锌避雷器的额定电压是表明其运行特性的一个重要参数，也是一种耐受工频电压能力的指标。通常避雷器的额定电压应在对系统暂态过电压的计算分析及样本提供的工频过电压耐受时间特性曲线比较的基础上，选择避雷器的额定电压。
在一定的电网电压等级和设备绝缘水平下，避雷器的额定电压越低，保护水平也越低，但保护裕度可以增大。所以我们平时就选用较低额定电压的避雷器。3.2持续运行电压取值偏低
避雷器持续运行电压还应该大于或等于该系统的最高相电压，才能保证长时间运行下的热稳定。现在各标准、规范、导则已统一意见，按系统最高电压Um来选择氧化锌避雷器。
在GB11032-89中，无论是对额定电压，还是持续运行电压定义不够严密，而且取值又偏低，造成以前保护电容器组氧化锌避雷器频繁爆炸。我分公司所辖的一个输变电工区，仅一个站的保护电容器组用的氧化锌避雷器，从2000年投产至2004年，就爆炸过4次。究其原因就是额定电压和持续运行电压取值偏低。
3.3选型有误
有些生产单位会自己选择购买避雷器，特别是在氧化锌避雷器还不很普及的时候，以为与阀型的一样，对其的特殊性无所适从。我也有这样的体会，那是在九十年代末期，我所在的工区更换10KV线路的旧式阀型避雷器，几个站用的全部由上级单位订购。我们初期更换时，便不加选择地予以更换，及至发现有区别时，已为时往矣。
3.4未进行能量核算
通流容量是由SiC避雷器沿用下来的概念，即2ms方波冲击耐受试验电流。电容器用避雷器的特殊之处，在于它要承受电容器的放电能量，因此在设计中需进行能量核算。但是在制造厂通常提供的产品资料中，往往缺乏进行能量核算所必需的数据，例如2ms方波冲击电流所对残压U2ms、避雷器的极限吸收能量W／m等。按规程规定，电容器的储能小于氧化锌避雷器的通流能力时才可用氧化锌避雷器限制过电压。不进行通流能量的核算，如选择通流能力偏小，极易造成避雷器“不堪重负”而爆炸。
3.5受潮、老化、污秽的影响
3.51 受潮的原因主要与产品的生产、运输等有关。受潮的途径有两个：一是密封不良使潮气或水分侵入，密封垫的质量和组装工艺是关键；二是产品元件受潮或装配车间不合格造成的。随着质量观念的加强，多数厂家把生产质量放在第一位，加上检测设备的不断完善，受潮问题已不是爆炸的主要因素。3.5.2 氧化锌电阻片老化引起的爆炸在国内尚未有具体的报道，但从其它类型的避雷器元件老化，从而造成避雷器热崩溃的问题上，氧化锌避雷也应引起足够的重视。
3.5.3 外部污秽可能引起瓷件表面电压分布不均匀,有可能使避雷器局部发热。为了耐受污秽，在泄漏距离的设计上，应明确其防污等级，多数厂家未能做到这一点。
4、防止并联电容器组用的氧化锌避雷器的爆炸的措施 4.1 提高质量
提高产品质量，重视产品的结构设计、密封、总装环境等因素，并将产品的运行和故障信息及时反馈回生产厂家，使产品质量能够不断得到改善和提升。
4.2 正确选择
正确选择氧化锌避雷器的各种参数，是保证其可靠运行的关键。主要应从以下几方面着手：
4.2.1正确选择避雷器的额定电压
氧化锌避雷器的额定电压是表明其运行特征的一个重要参数，也是耐受工频电压能力的指标。在《交流无间隙氧化锌避雷器》（GB11032-89）中对它的定义为“施加到避雷器端子间最大允许工频电压有效值”。众所周知，氧化锌避雷器的电阻片耐受工频电压能力与系统最高电压、暂时过电压、持续时间及系统绝缘水平有关，在定义中未给出作用电压的持续时间，也未明确电压的确切概念，所以不够严谨，取值也偏低。
GBJ64-83修订送审稿中对3~66KV无间隙金属金属物避雷器的额定电压Ur作出规定，即Ur=1.4Um。我认为这个规定值比以往的规定有所提高，更符合实际的运行情况，建议按这个规定实施较为可行。
4.2.2正确选择避雷器的持续运行电压
持续运行电压也是氧化锌避雷器的重要特征参数，该参数的选择对其运行的可靠性有很大影响。但是在GB11032-89中，把持续运行电压等同于系统最高运行相电压，显然是偏低的。而应当将持续运行电压取值为1.1Um，或取为0.8Ur。在3~66KV中性点不接地系统中，与将持续运行电压Uc取值为1.1Um 与0.8Ur，相差是不大的。我认为将持续运行电压Uc取值为0.8Ur，将更好理解，也更有关联，也就是其额定电压取值一定，则其持续运行电压也是确定的。
4.2.3 进行能量核算
一般认为，在3~66KV系统中开断并联电容器时，其高压端对地出现的过电压，约可达到4~5倍的相电压。
当厂家可提供避雷器产品的2ms方波冲击电流所对应的残压U2ms时，可按通流容量法验算所选避雷器是否满足容量为Q的并联补偿装置的放电要求。其公式为：
Q≤1.3U2I2ms/(Usm-U2ms)式中：Usm=K√2 Um/√3；K为操作过电压的倍数，一般取为5；U为额定线电压；I2ms为通流容量，即2ms方波冲击耐受试验电流；U2ms为2ms方波冲击电流所对应的残压；Usm为未接入避雷器时的操作过电压峰值。
当厂家可提供避雷器极限吸收能力W`m时，可按耗散能量核算法进行验算，这里不再详细说明。
一般情况下，系统中的其它参数不变的情况下，通流容量I2ms与电容器容量Q间可建立起一个对应关系，如果一组避雷器无法满足时，可要求厂家供应满足放电容量的避雷器或同时装置两组避雷器来满足要求。
4.3 加强监测
加强监测，及时检出避雷器的缺陷，也是保证避雷器安全、可靠运行的重要措施之一。必须按照规程规定定期进行预防性试验，保证避雷器的完好性。除对避雷器进行常规的试验外，值得推行的是带电监测全电流和阻性电流，可用专门的测试仪进行不定期的检测。
4.4装设脱离器
为防止避雷器发生爆炸时引起事故的扩大，可在每只避雷器底部装设脱离器，当避雷器遭受异常电压作用或发生爆炸时，能及时脱离运行电网，避免事态的扩大。
5、结束语 氧化锌避雷器是当今最理想的过电压保护装置，已得到电力部门和广大用户的认同，特别是用来保护电容器组用的氧化锌避雷器，更以其无可争议的优点获得人们的青睐。但是我们在选择和使用时应注意其特点，正确地选择氧化锌避雷器的参数，并在运行中加强监测，保证避雷器的安全、可靠运行。
参考文献：
1、GB11032-89 《交流无间隙氧化锌避雷器》；
2、陈启发编译的《无间隙氧化锌避雷器选择手册》；
3、周泽存主编的《过电压技术》；
氧化锌避雷器 篇3
【关键词】金属氧化物避雷器;在线监测系统;重要探究
避雷器，主要是用来保护雷电产生过电压波按照线路侵入配电所或者其它建筑内，防止其威胁到受保护设施的绝缘。在实际应用过程中，避雷器通常都和被保护的设施进行并联，并且在被保护的设施电源一侧。如果线路发生威胁设施绝缘过电压时，避雷器火花间隙便会被击穿，或者由高阻值转变为低阻值，使过电压释放到地面当中，最终保护相关设施。现今较为常用的避雷器主要是金属氧化物避雷器，这是一种无火花间隙的新型避雷器。在工频电压状态下，这种避雷器能够表现出很大的电阻值，并能够极快遏制工频续流，所以不再需要火花间隙便能够熄灭掉电弧。当处于过电压状态时，它便会呈现出很小的电阻值，如此一来便释放了雷电流，然而，将其应用于电力系统中，却也存在着诸多问题。以下笔者将结合多年实践经验，针对金属氧化物避雷器在线监测系统进行探究。
一、金属氧化物避雷器在线监测的前景
将来发展主要是，在总监控室内部，总监控系统将统一对各子监测系统进行管理，并且根据实际需要循环读取每个被监测设施的信息，综合多个状态监测量，智能化分析、诊断出每一被监测设施的运行状况，凭借友好的人机界面向用户展示出相关信息，最终通过因特网再把有关信息传输至上一级监测中心，当前国产金属氧化物避雷器在线监测系统仍旧处在不成熟的初级监测阶段，和上面所阐述的前景存在着较大的差距以及发展空间。伴随智能电网建设的快速发展，各种在线监测系统的大集成以及大融合最后形成智能、综合诊断系统，成为了将来在线监测系统发展的一个必然潮流。
二、金属氧化物避雷器监测的基本原理
金属氧化物所承受的电网电压含有谐波电压，并且闸片等效电路内等效电容拥有良好的线性度，流经等效电阻的电流等于电网电压和等效电阻的比值。基于等效电阻为非线性，因此阻性电流内将包含各次谐波电压。
在电网电压处于理想状态下时，氧化锌闸片有功损耗只和阻性电流内的基波阻性电流有关联，因而阻性电流基波分量所出现的有功损耗其实才是氧化锌闸片出现发热以及老化的原因。
从上述分析来看，若电网电压包含谐波电压分量，金属氧化物避雷器老化以及发热的是由阻性电流出现有功损耗导致的。在电网电压处于理想状态下时，金属氧化物避雷器老化、发热则是由基波阻性电流有功损耗造成的。通常情况下，金属氧化物避雷器老化及发热主要表现为其阻性电流的增大，因此若想了解金属氧化物避雷器老化和发热状况，一种较好的方式就是测量其阻性电流。所以，阻性电流内基波分量便是判断金属氧化物避雷器老化、发热的重要参考。
三、金属氧化物避雷器在线监测系统整体方案的设计
在金属氧化物避雷器在线监测系统中，拥有2台金属氧化物避雷器在线监测仪器，其中三相母线电压均为110kV。首先，经过变压器将电压转变为57.7V，在送至电压互感器，从电压互感器出来的电压值为0.5V。把电流传感器直接串联在金属氧化物避雷器的下方，能够获得全电流信号，其中电流传感器的变比为1.500.然后把所得到的电压信号以及电流信号送至金属氧化物避雷器在线监测仪器，测量出全电流、阻性电流、环境温湿度、金属氧化物避雷器动作次数等数据，并作出保存、显示、故障判断以及报警，直到上位机召唤数据。其中一台金属氧化物避雷器在线监测仪器经过485接口把485总线接至GPRS DTU，利用无线网络把数据发送至公司，而另外一台金属氧化物避雷器在线监测仪器经过485接口把RS-485总线利用电平转换连接至监控室。
（一）选用测量方法
经过分析金属氧化物避雷器在线监测方法，发现总泄露电流法存在灵敏度较差、测量结果不精确等问题;而补偿方法又极易受到相间作用的影响。因此，笔者在此运用了基波阻性电流法测量出阻性电流，此方法可以从阻性电流内区分出阻性电流的基波分量，基波电流分量大体上能够准确体现出氧化锌避雷器的具体运行状况，可以有效防止电网内谐波分量所产生的影响，同时还可以排除相间干扰对于测量结果的影响。
（二）数据传输方式
1.有线数据传输方式
这一方式包括双绞线方式、光纤方式以及同轴电缆方式等等。运用双绞线进行通讯通常都是总线结构，例如，RS-442和RS485均为此类总线结构。文章中所提到的均为RS-485标准，其具体特点为：
A.电气特点。逻辑“0”表示两线之间电位差是-2V至-6V，逻辑“1”表示两线之间电位差是2V至6V。并且接口信号电平电位差低于RS-238，这样一来便难以损害接口电路中的芯片，并且这类电平便于连接TTL电平。
B.RS-485接口总线最多能连接128各收发器，如此一来用户就能通过单一RS-485接口建立设施网络。
C.RS-485所需2个终端电阻，并且阻止应和传输电缆的特性阻抗相等。
2.无线数据传输方式
通用分组无线业务（英文简称为GPRS），这是一种介于第二代和第三代间的技术种类，一般情况下称为2.5G，主要通过GSM网来实现传输。 通用分组无线业务拥有诸多优势，如按量计费、实时在线、登录快捷、传输高效等等。用户设施通过两种连接方法连接到通用分组无线业务终端，通用分组无线业务终端能够和GSM基站进行通讯，然后和SGSN以及GPRS网关支持节点间应用GPT进行通讯，最终由SGSN传输至移动台。
四、结语
综上所述，金属氧化物避雷器是电力系统过电压保护的主要装置，并且其性能状况将会对电力系统运行发挥着极其重要的作用，因此针对金属氧化物避雷器实施在线监测，以此充分了解其运行状况，及时发现避雷器所出现的异常行为以及事故问题具有必要性。此外，针对金属氧化物避雷器实施在线监测通常是监测其阻性的电流变化，最终保证整个电力系统能够安全、稳定运行。
参考文献
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氧化锌避雷器性能判断方法分析 篇4
金属氧化锌避雷器(MOA)因其具有优越的非线性特性和通流能力,已被广泛应用于我国各类电压等级的电力系统中。MOA无串联间隙,在运行中长期直接承受电力系统运行电压的作用,阀片会逐渐劣化;结构不良导致密封不严,使阀片在运行中容易受潮;阀片受潮后泄漏电流增大又会加剧阀片劣化,从而进一步导致泄漏电流增大;泄漏电流中的阻性电流分量使阀片温度上升,产生有功损耗,严重时将导致MOA损坏或爆炸。因此,通过各种停电和带电在线测试手段来及时掌握MOA的实际运行状况具有非常重要的意义。
1 氧化锌避雷器的故障原因
MOA的电阻阀片相当于一个电阻和电容组成的混联电路,其等效电路图和向量关系图如图1所示,IX、IR、IC分别为MOA的全电流(持续泄漏电流)、阻性电流和容性电流。
正常运行电压下,MOA全电流由呈线性的容性分量IC和呈非线性的阻性分量IR构成,阻性分量IR约占总泄漏电流的10%～20%。MOA故障主要由阀片受潮和阀片老化引起。
(1) MOA阀片受潮主要是在生产、运输及安装过程中MOA的密封性受到破坏,导致在长期运行过程中,潮气和水分逐渐渗入MOA内部。此类故障在电气性能上表现为MOA瓷套内表面、阀片侧面、有机绝缘支撑件的绝缘下降,全电流IX明显增加,阻性电流IR成倍增长,MOA温度升高;在事故中表现为瓷套内壁或阀片侧面有明显的闪络痕迹,在金属附件上有锈斑或锌白。根据统计,约有70%的MOA事故是由受潮引起。
(2)在长期的运行过程中,工频电流持续流过MOA阀片,由于个别阀片老化、均一性差,因此使电位分布不均匀。运行一段时间后,部分阀片先老化,造成MOA参考电压下降,阻性电流和功率损耗增加,形成恶性循环,最终导致MOA的整体老化。其在事故中表现为阀片两端喷铝面有大电流通过后的放电斑痕。
2 电气参数反映氧化锌避雷器的电气特性
2.1 氧化锌避雷器电气参数数学表达
正常运行的MOA交流泄漏电流约为0.2～2mA,主要是呈线性变化的容性电流。由于MOA阀片的非线性,因此流过阀片的阻性电流是非正弦波。由图1阻性电流和容性电流的向量关系图知,MOA的总泄漏电流也是非正弦波。设UX为运行电压,IX为全电流,IR为阻性电流,IC为容性电流,则UX、IX傅立叶级数的展开式可表示为:
式中,U0为电压的直流分量;I0为电流的直流分量;Ukm。为电压的各次谐波幅值;Ikm为电流的各次谐波幅值;αk为电压的各次谐波相角;βk为电流的各次谐波相角;k=1,2,3,4…。
由图1可知:
MOA的容性电流IC的傅立叶级数展开式可表示为:
式中,ICk为容性电流谐波幅值,ICk=kCωUkm。
MOA的阻性电流IR的傅立叶级数展开式可表示为:
式中,Irk为阻性电流谐波幅值。
将式(2)、式(4)、式(5)代入式(3)可得:
根据三角函数换算可得:
将式(7)、式(8)代入式(4)、式(5)可算出MOA的容性电流IC和阻性电流IR。
2.2 全电流反映氧化锌避雷器的电气特性
根据电力预防性试验规程规定,全电流是MOA必需检测的电气基本参数。如式(2)所示,全电流是非正弦量,应以峰值来表示。测量全电流能够发现MOA的显著劣化,但全电流对其早期的老化或受潮反映不灵敏。这是因为在全电流峰值中阻性电流所占成分很小,对阻性电流的变化反映不灵敏,就是有反映也容易被测量的分散性所掩盖,导致无法正确判别。
2.3 阻性电流反映氧化锌避雷器的电气特性
MOA电阻片因长期承受工频电压而逐渐老化,使其非线性特性变差,其表现为系统运行电压下的阻性电流增大。因此,检测MOA运行是否正常的关键是正确确定泄漏电流中的阻性电流增量。
2.3.1 阻性电流峰值反映氧化锌避雷器的电气特性
由基波和各奇次谐波电流组成的阻性电流为非正弦波,故阻性电流用峰值来表示。在系统持续运行电压下,正常的阻性电流峰值约为100～200μA。在MOA发生受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化等故障时阻性电流峰值很容易超过这个数量级,故阻性电流峰值综合反映MOA性能的变化比较灵敏。预防性试验规程规定:当阻性电流增加到初始值的1倍时应停电检查。
阻性电流峰值是对MOA性能好坏作初步判断的一个重要参数,但它只是一个综合量的反映,且易受电源谐波、表面泄漏电流及耦合泄漏电流的影响,因此仅靠它分析判断MOA的实际电气特性是不够的。
2.3.2 阻性电流谐波反映氧化锌避雷器的电气特性
氧化锌阀片老化主要表现在系统正常运行电压下阻性电流高次谐波分量显著增大,阻性电流的基波分量相对增加较小;而受潮主要表现在正常运行电压下阻性电流基波分量显著增大,阻性电流高次谐波分量增加相对较小。因此测量阻性电流各次谐波可较为准确地判别MOA性能下降的原因。在实际分析中,阻性电流3次以上的奇次谐波数值很小,因此阻性电流的基波和3次谐波是反映MOA电气特性的重要参数。
2.4 电压电流相角差反映氧化锌避雷器的电气特性
由于MOA全电流包含阻性电流和容性电流,因此在正常运行情况下MOA的电流电压相角ω一般在80～90°。在MOA老化或受潮时,由于阻性电流明显增大而容性电流变化很小,因此电流电压相角差ω会降到80°以下。
2.5 温度差异反映氧化锌避雷器的电气特性
MOA的温度变化是各种电气参数共同作用的结果。在正常电压和过电压下的能量吸收以及因老化、受潮产生的功耗,都会影响MOA阀片的温度。温度是反映MOA电气特性的精确运行参数。MOA内部热故障产生较为稳定的发热;而当阻性电流或功率损耗增加时,MOA整体热场温度分布不均匀,温差增大,温升也显著增高,故障MOA的最低温度比正常高,有局部过热或局部温度过低的反常现象。
3 氧化锌避雷器性能测试方法的分析
为了确实掌握MOA的实际运行状况而进行的测试主要分停电测试和带电在线测试。
停电测试不存在外界干扰,测试数据明确直观,一旦避雷器存在内部缺陷,通过对照有关标准很容易发现;但需将设备退出运行,工作量较大,而且测量结果易受到大气湿度、温度和试品表面清洁度的影响。
带电在线测试与停电测试相比较,带电在线测试工作量大大减小,不干扰设备的正常运行,且测试的是设备真实运行工况;但测得的数据易受到周围强电场的干扰,需要通过各种补偿法消除外界干扰。
3.1 停电测试数据分析
3.1.1 绝缘电阻数据分析
测量MOA绝缘电阻的主要目的是检查其内部是否存在绝缘受潮、瓷质裂纹或硅橡胶损伤。其判断标准是用5000V兆欧表测量不低于2 500MΩ。为防止测试误差,在测试前先将MOA表面清扫干净。其试验结果应与MOA其它试验结果综合分析。
3.1.2 直流1mA参考电压和参考电流数据分析
直流1mA参考电压UlmA相当于MOA临界动作电压,测量其主要目的是检查阀片是否受潮,确定其动作性能是否符合要求。按规程规定,UlmA值与交接试验初始值或制造厂规定值比较,变化不应大于±5%。测量75%UlmA下的参考电流主要目的是检查MOA的长期工作电流是否符合规定,因为75%UlmA一般比最大工作相电压峰值要高,这一电流值与避雷器的使用寿命有直接关系,一般在同一运行温度下,泄漏电流与寿命成反比。考虑到工作电压下MOA阀片的热稳定性,规程规定75%UlmA下的参考电流应不大于50μA。
3.2 带电在线测试数据分析
3.2.1 氧化锌避雷器全电流数据分析
正常运行的MOA全电流一般在800～1 500μA,但单看电流数不能判断MOA的好坏,测试时要记录温度、湿度以及当时的系统电压,因为这些因素都会影响全电流值。MOA全电流IX的在线测试判断依据是以设备投运时的首次测量数据为基础,之后定期测量并与之比较。若测得全电流值比初始值增加1倍,则应停电检查试验。
3.2.2 氧化锌避雷器阻性电流峰值及各谐波分量数据
阻性电流峰值IRP是初步判断MOA性能好坏的重要标准,标准规定阻性电流峰值比初始值增加1倍时应停电检查试验;但阻性电流峰值只是一个基波和谐波的综合量,而且易受到电源谐波的影响。
阻性电流基波分量IR1是从功率损耗角度综合反映MOA性能的分量,是一个综合判断量。
阻性电流3次谐波分量IR3是由MOA的非线性产生的。MOA阀片老化后阻性电流中的3次谐波分量逐渐增大,因此3次谐波分量只反映MOA阀片的老化,是一个局部判断量。
因为MOA的各个基本电流量在判断其缺陷方面有一定的局限性,所以,判断MOA性能的正确方法是准确测量各基本电流量,综合判断MOA性能的好坏与发展趋势。
3.2.3 氧化锌避雷器红外成像数据分析
MOA正常运行时要消耗一定的功率,且其几何尺寸分布均匀,所以外表是整体发热。当MOA由于密封系统不良或瓷套裂伤等原因受潮后,避雷器内部分压阻值发生变化。轻度受潮时,通常因氧化锌阀片电容较大而只导致受潮元件本身阻性电流增加并发热,此时其热图像呈现为受潮部位局部过热;当受潮严重时,阻性电流可能接近或超过容性电流,在受潮元件温升增加的同时,非受潮元件的功率损耗和发热明显,甚至超过受潮元件的相应值,此时其热图像呈现为局部过热热像图中有暗淡区域,受潮部位恰恰在热像暗淡处。
氧化锌电阻片老化通常具有整相或多个元件普遍发热的特征,其热图像与正常避雷器相比呈现为整体过热。
4 氧化锌避雷器测试中误差分析
由于在MOA测试中所需测试的各类电流是毫安或微安等级,因此测试易受到环境和电磁的干扰,会造成对MOA实际工况的误判断。
4.1 环境干扰造成的测试误差分析
环境干扰主要表现在表面污秽、环境温度变化、大气湿度增大和系统电压波动上,为便于分析、比较,每次测量时应记录当时的环境温度、大气湿度及母线运行电压,下次测量时应尽量按此标准进行。
4.2 电磁干扰造成的测试误差分析
要准确测得全电流阻性分量,就必须准确测得全电流幅值和其夹角;但是由于周围带电设备及邻相设备耦合干扰影响,因此使得被测MOA全电流的幅值和夹角都发生了变化。
氧化锌避雷器原理与试验分析 篇5
关键词：金属氧化物避雷器,泄漏电流,现场测试
1 概述
避雷器按结构分为保护间隙和管式避雷器、阀式避雷器 (配电型FS、变电所型FZ) 、磁吹阀式避雷器和金属氧化物避雷器。目前常使用的避雷器大致可分为:普通阀式、磁吹阀式和氧化锌避雷器。
火花间隙决定了避雷器的放电电压, 串联的阀片决定了避雷器的残压和续流。带并联分路电阻的避雷器使整个火花间隙分布的电压更均匀, 更有利于熄弧并改善了放电性能。磁吹阀式与普通阀式的主要元件相同, 所不同的只是采用磁场驱动电弧来提高灭弧性能。这两种避雷器由于都存有火花间隙, 多少都会有些密封不良, 使内部受潮, 降低灭弧, 影响放电性能, 所以正在逐渐被新型的氧化锌避雷器所取代。
2 氧化锌避雷器的基本组成
2.1 氧化锌避雷器的运行条件
1) 环境温度不高于+40℃, 不低于-40℃;2) 长期施加在避雷器端子间的工频电压应不超过其持续运行电压;3) 地震强度7度及以下地区;
2.2 避雷器型号的表示方法 (如图一所示)
2.3 氧化锌避雷器的基本结构
金属氧化物避雷器的基本结构是阀片。阀片是以氧化锌为主要成分, 并附加少量的Bi2O3、Co2O3、Mn O2、Sb2O3等金属氧化物添加剂, 将它们充分混合后造粒成型, 经高温焙烧而成的。这种阀片具有优良的非线性、大的通流容量。由于此阀片是由金属氧化物组成的所以通常称为金属氧化物避雷器, 并用MOA表示。
2.4 氧化锌避雷器的伏安特性
氧化锌避雷器MOA的伏安特性可分为小电流区、非线性区和饱和区, 分别如图二所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区。非线性系数α是衡量避雷器性能好坏的指标之一。在相同冲击电流的作用下, 其值越小避雷器电阻片上的残压就越小。
3 氧化锌避雷器的优点
3.1 无串联间隙
在工作电压作用下, 氧化锌避雷器 (MOA) 实际上相当于绝缘体, 因而工作电压不会使氧化锌避雷器 (MOA) 阀片烧坏, 所以不用串联间隙来隔离工作电压。当然也就没有普通避雷器那样因串联间隙而带来的一系列问题, 大大改善了陡波下的响应特性, 放电无延迟, 限制过电压效果很好
3.2 无续流
当作用在氧化锌避雷器 (MOA) 阀片上的电压超过某一值 (我们称其为起始动作电压) 时, 将发生“导通”现象, 其后氧化锌避雷器阀片上的残压受其良好的非线性特性所控制, 当系统电压降至起始动作电压以下时, 氧化锌避雷器的“导通”状态终止, 又相当于一绝缘体, 因此不存在工频续流。由于无续流, 使动作后通过的能量很小, 对重复雷击、操作波等短时间可能重复发生的过电压保护特别适用。
3.3 电气设备所承受的过电压数值可以降低
虽然10k A雷电流下的残压值氧化锌避雷器与普通阀式避雷器相同, 但后者只在串联间隙放电后才可将电流释放, 而前者在整个过程中都有电流流过, 因此降低了作用在变、配电站电气设备上的过电压值。
3.4 通流容量大
由于氧化锌避雷器的通流容量大, 所以可广泛用来限制内部过电压。氧化锌避雷器 (MOA) 的主要特性有起始动作电压和压比等。起始动作电压又称转折电压, 从这一点开始, 电流将随电压升高而迅速增加, 其非线性系数α将迅速进入0.02-0.05的区域, 即非线性区。通常是以1m A下的电压作为起始动作电压, 其值为最大允许工作电压峰值的105%-115%。压比指氧化锌避雷器通过大电流时的残压与通过1m A直流电流时电压之比。压比越小, 意味着通过大电流时的残压越低, 则氧化锌避雷器的保护性能越好, 其值约为1.6-2.0。
另外, 氧化锌避雷器还具有体积小、重量轻、结构简单、使用寿命长等优点。
4 氧化锌避雷器的绝缘预防性试验
1) 避雷器在试验前必须检查其外部有无损坏及放电现象。
2) 氧化锌避雷器的绝缘预防性试验项目包括:
4.1 测量绝缘电阻
测量金属氧化物避雷器的绝缘电阻, 可以初步了解其内部是否受潮, 便于及时发现缺陷。
4.2 测量直流1m A时的起始动作电压U1m A
1) 目的:测量金属氧化物避雷器的U1m A, 主要是检查其阀片是否受潮, 确定其动作性能是否符合要求。
2) 测量金属氧化物避雷器的U1m A通常可采用倍压整流电路, 用直流高压发生器测量。因泄漏电流大于200μA以后, 随电压的升高, 电流急剧增大, 故应仔细地升压, 当电流达到1m A时, 准确地读取相应的电压U1m A。
4.3 测量0.75U1m A直流电压下的泄漏电流
1) 目的:0.75U1m A直流电压值一般比最大工作相电压 (峰值) 要高一些, 在此电压下主要检测长期允许工作电流是否符合规定, 因为这一电流与金属氧化物避雷器的寿命有着直接的关系, 一般在同一温度下泄漏电流与寿命成反比。
2) 测量时应先测U1m A, 然后再在0.75U1m A下读取相应的电流值。根据《规程》规定, 0.75U1m A下的泄漏电流应不大于50μA。
5 金属氧化物避雷器的在线监测
5.1在线监测的必要性
氧化锌避雷器MOA的事故及缺陷绝大部分由进水受潮引起, 主要原因是密封不良及制造过程中带入潮气, 由于MOA无串联间隙、内部的绝缘距离相对较短, 并且内部为空气绝缘, 闪络电压较低。一节避雷器严重受潮, 极有可能发生爆炸。进水受潮这一过程带有相当的突发性, 按照目前常规采取的一年一次的停电预试有时不能及时发现问题。所以对氧化锌避雷器MOA进行运行状态下的监测是十分必要的。
5.2 在线监测全电流和带电测试阻性电流分量
连续的在线监测, 在110k V及以上电压等级电力系统中已普遍采用, 大多数单位采取运行值班人员定期巡视记录, 也有接入计算机系统集中显示。
这种方法虽然简单, 但对MOA来说, 灵敏度较低, 因为避雷器的绝缘情况由阻性分量决定的, ?但是这种方法测量严重进水受潮的MOA是有效的。全电流数据分析时要着重进行纵向和横向的比较, 应注意运行电压、环境温度、相对湿度和表面污秽等因素的影响。考虑到电网电压的波动、仪表误差和视觉误差。
6 结语
虽然预防性试验可以检查出避雷器存在的缺陷, 但其试验周期长, 试验时需停电检查, 故不能及时发现缺陷, 所以带电测试和在线监测就会成为避雷器试验的必然趋势。随着科技的发展, 避雷器定会向着运行安全可靠、试验方法简单、动作准确率高的方向发展。
参考文献
[1]电气试验, 甘肃省电力工业局, 中国电力出版社, 2007.
氧化锌避雷器带电测试干扰浅析 篇6
规程要求, 35 k V及以上避雷器, 在运行一年后每年雷雨季节前均需开展运行电压下交流泄露带电测试[1], 在现场工作开展中, 由于避雷器各相间干扰及站内带电设备的影响, 使得带电测试无法准确反映泄露电流的阻性分量, 从而不能真正反映避雷器的性能状态。
通过测量泄漏电流的阻性分量对避雷器阀片的初期老化、受潮反映比较灵敏, 当避雷器内部受潮时, 瓷套污秽, 其阻性电流和全电流明显增加;如避雷器承受雷电或其他暂态过电压, 瞬时发热大于散热, 容易引起阀片老化或热破坏, 由此而产生泄漏电流呈逐渐增加。
目前测量避雷器泄露电流的阻性分量方法有很多, 如:谐波法、补偿法[2]等, 由于避雷器各相间干扰及站内带电设备的影响, 造成这些方法不能准确测量出避雷器泄露电流的阻性分量, 在此主要从氧化锌避雷器带电测试相间干扰模型及现场测试数据对带电测试进行浅析。
2 氧化锌避雷器带电测试干扰模型
在对氧化锌避雷器带电测试分析时, 把避雷器等效为一个非线性电阻和电容的并联, 等效电路图如图1所示, 从而可以得出其电压电流向量图, 如图2所示, 通过图2可以看出相位角θ<90°。
为方便分析避雷器各相间干扰情况, 制定相间干扰模型及相位图, 如图3所示, 通过图3可以看出, 各相全电流Ix主要是由于电容耦合作用受到邻相容性电流Ic的干扰, B相由于同时受到A相和C相的干扰, 大小基本相等, 方向相反, 为方便分析, 故理论上认为B相干扰为零;以C相全电流受相间干扰情况为例, C相理论全电流在B相耦合电容作用下受到干扰, 如图3中所示, 根据平行四边形法则, 可以得出, C相实测全电流相位向B相方向偏移, 造成C相相位角θ2相对偏大, C相阻性电流变小, 同理可以分析A相全电流相位θ1相对偏小, A相阻性电流增加。
根据实际经验, 在现场工作开展中, 由于避雷器各相间干扰的影响下, A、C相电流相位都要向B相方向偏移, 一般偏移角度2°~4°左右, 导致A相阻性电流增加, C相阻性电流变小甚至出现负值, 即:A相相位角θ1相对偏小, C相相位角θ2相对偏大, 甚至大于90°。
在对某220 k V变电站氧化锌避雷器进行运行电压下交流泄露电流带电测试, 发现220 k V 1号主变220 k V侧避雷器、220 k V某线路侧避雷器C相阻性电流出现负值, C相相位角大于90°, 试验数据如表1、2所示。
通过对表1、2数据进行分析, C相阻性电流出现负值, C相相位角大于90°主要由于相间干扰造成, 即各相全电流主要是由于电容耦合作用受到邻相容性电流的干扰, 通过图3相间干扰模型及相位图可以发现C相阻性电流出现负值, C相相位角大于90°在相间干扰条件下可能出现。
3 结束语
要准确测量泄漏电流的阻性分量, 就必须准确测量泄漏电流幅值和其夹角, 由于各相间干扰及站内带电设备的影响, 造成泄漏电流的阻性分量及相位角发生复杂的变化, 加上干扰的不确定性, 造成测量泄漏电流的阻性分量的不准确性。仅仅通过当次避雷器带电试验的泄漏电流阻性分量来判断避雷器性能的好坏是不够科学的, 因为准确测量泄漏电流的阻性分量在干扰条件下无法实现, 通过对历次数据的纵向比较确定阻性电流的增量尤为重要, 测量值与初始值比较, 当阻性电流增加50%时应该分析原因, 加强监测、适当缩短检测周期, 并结合红外测温技术[3]进行诊断;当阻性电流增加1倍时应停电检查。
参考文献
[1]Q/CSG114002-2011.电力设备预防性试验规程[S].
[2]陈天翔, 王寅仲, 海世杰.电气试验 (第二版) [M].厦门:中国电力出版社, 2008:189-191.
浅谈氧化锌避雷器的带电检测 篇7
关键词：避雷器,带电检测,安全运行
引言
在电力系统中,避雷器是一种常见的保护装置,用于限制过电压。避雷器有规定的动作电压,当避雷器上施加的电压达到该值时,避雷器就会动作。避雷器通过释放能量,保护设备绝缘水平,把电网电压限制在该值以下。而金属氧化锌避雷器因其优越的过电压保护特性在电力系统广泛被使用,所以金属氧化锌避雷器对电网安全稳定运行起着至关重要的作用,对运行中的避雷器必须进行严格有效的检测和定期例行预防性试验。但是,由于运行条件所限,主变停电时间可能未必如期。因此,对避雷器无法进行例行试验。此时,避雷器的带电测试就尤其重要了。
1 避雷器测试现状
目前带电检测是对避雷器状态监测的有效手段之一,避雷器的带电检测目前普遍采用的方法是测量避雷器的全电流和阻性电流,避雷器的严重受潮、阀片严重老化、内部元件接触不良这些情况可以通过全电流的变化得到体现,而最能够直接反映阀片老化情况的是避雷器的阻性电流,二者结合可清晰准确地反映出避雷器的运行状况,为状态检修工作提供最直观可靠的数据。
2 避雷器的带电检测
避雷器带电检测是利用阻性电流测量仪测量避雷器在带电运行时的全电流Ix,此时如果把避雷器端电压U作为基准向量,将Ix中阻性分量IR与容性分量Ic分离,从而对IX与U进行相位比较,通过分析阻性分量IR的变化情况来判断避雷器的运行状况。
2.1 人员准备
避雷器带电检测一般3人:工作负责人1名、试验人员2名,试验人员应熟悉高压试验的相关要求和避雷器相关原理。
2.2 资料准备
准备与避雷器带电检测相关的原始报告(交接报告)和上次试验报告、相关的设备说明书和试验规程、工序质量控制卡、危险因素控制措施卡。
2.3 试验仪器及工器具准备
选择合适的试验仪器、温(湿)度计、试验电源箱、安全帽等,并查阅测试仪器、工器具、安全帽的检定证书有效期。试验仪器及工器具准备清单见表1。
2.4 危险点辨识分析和措施
现场工作中要加强危险点辨识和分析,危险点及采取措施见表2,试验前工作负责人要对每项工作可能存在的安全隐患进行全面、细致、深入的分析,并传达给每位试验人员,提高试验人员安全风险意识和风险辨识、防范能力。
2.5 检测项目、周期及要求
具备带电检测条件时,宜在每年雷雨季节前后进行测量,具体事项见表3。
2.6 测试原理及特点
1)通过测量电压、电流,对其进行傅立叶级数的变换,分别计算出电压、电流的容性分量和阻性分量(基波、谐波)。
2)因为采取的高精度同步采集的方式,所以采集到的是原始电流、电压信号,有效避免了高频干扰谐波,确保测试结果的稳定、可靠。
3)由于该仪器采用嵌入式控制系统,运算速度快,运算方法多,测试透明度强。
4)软件具有数据和设备管理各项功能,操作简单。
5)采用了内部便携式电源,现场测试方便。
2.7 试验仪器
试验仪器在接入充电器不打开电源开关仪器的情况下就可以进入充电状态。4小时即可将电池充满。电池充满后会自动跳闸断电。因此,不用担心电池持续饱和充电的问题。但是长时间不用,电池存在漏电的现象。所以使用仪器前都做好准备工作,提前充好电。试验仪器面板如图1所示。
2.8 接线方法
2.8.1 在线检测
1)测量电流接线如图2所示,避雷器在线监测仪下端接地,电流信号从避雷器在线监测仪上端引线接入仪器面板。
2)测量电压,作为参考电压信号,从电压互感器的计量端子获取电压信号并接入仪器电压信号通道。
2.8.2 离线测试
测试接线如图3所示。试验变压器的仪表绕组应当接到“变压器仪表端”。变压器仪表端的电压信号接入仪器参考电压信号通道,作为参考电压信号。
2.9 测试说明
2.9.1 有电压、无电压方式说明
在“有电压方式”的测试模式下,在电压信号接入仪器面板的同时,在仪器软件中输入变比。如测试500 kV系统,那么输入变比为5 000 (500kv/100V),110kV时输入1 100。在采用试验变压器加压时,需要输入试验变压器的变比。如试验变压器的高压为200kV,仪表绕组电压为100V,那么变比输入就为200。该仪器提供常用变比列表,试验时通过下拉菜单进行选择。
在“无电压方式”的测试模式下,不需要引入电压信号,直接输入系统电压或外施电压。“无电压方式”测试,仪器同样提供常用电压等级列表,试验时选择下拉菜单即可。采用“无电压方式”测试时,通常假定电压滞后电流的相位角为83°,根据相位角关系,得到电压、电流波形。因为每次测试都是同一假设条件下进行,所以具有很强的可比性,极大地提高了测试效率。
当出现异常结果时,遵循少数服从多数的原则进行初步判定,如果以B相为基准时,当出现A、C两相数据都异常时,就初步判断基准错误;当出现A、C某一相数据不正常时,那就是出现数据异常的相存在问题,初步判定后接入电压信号进行精确判断。
2.9.2 试验数据异常的自我诊断
理论分析阻性电流的大小是由相位角的大小决定的。A、B、C三相的相位角一般为79°、83°、87°左右。结合现场经验和统计分析,三相的阻性电流一般Ia最大,Ic最小,Ib居中。
1)相位角呈无规律分布且相差较大,但是测试全电流正常。此时极有可能是三相电压、电流引入错乱造成的结果。
2)在测试全电流很小的前提下,相位角呈无规律分布且相差较大,此时往往是由于接入点锈蚀造成的接触不良。
3)相位角出现-277°、-273°、-281°时不属于异常情况,因为360°-277°=8°,二者一致。
综上所述,当遇到测试结果异常时,首先要检查接线,检查接线是否正确、接线是否牢靠。排除了试验接线的问题,再检查三相电压、三相电流是否接入对应的通道。
2.1 0 试验注意事项
1)仪器的接地一定要良好、可靠,才能起到保护人身和设备的安全的作用。
2)试验时严禁PT二次短路。
3)做好测量前的准备工作,确保正确选择输入方式
4)带电试验时,注意参考电压的选取,一般取与被测避雷器同相的PT二次侧电压作为参考电压。当由于接线错误造成短路时,与测试仪配套的三根电压信号线上保险管会起到保护PT二次短路的功能。所以,当试验电压不正确时,如果输入变比正确,那么问题可能出现在保险管上。保险管可能出现击穿、烧毁。
2.11试验结果分析
1)仪器打开后,界面显示通道获取的电压、电流的原始波形。如果仪器接线不良,显示屏上会出现凌乱的杂波。仪器的这个特点还便于利用此方法检查接线是否可靠,接线是否良好。因此,针对试验现场试验引线接触不良的问题,首先利用仪器排查此类问题,以免影响试验结果。此外,电压波形一般要滞后电流波形90度以内,否则,可能是电压线接反了,带电测试接电压信号时,一定要引入电压信号的中性点,取的是相电压信号。
2)在波形显示区,可以看到体现相位关系的电压曲线和全电流曲线,以及可以反映阀片性能的关键数据阻性电流曲线。因此,界面曲线是定性的,可以判断范围,并非定量的,没有标尺。
3)仅仅看氧化锌避雷器测试结果的绝对值是否合格,对于分析设备状态意义有限。还需要跟踪近几年设备中该值的变化方向,利用曲线图观察和分析近儿年避雷器性能上到底出现了怎样的问题。
4)计算氧化锌避雷器的测试阻性电流值和全电流的比值。如果比值在0.1～0.2之间,初步认为氧化锌避雷器运行状态正常。
5)计算氧化锌避雷器的测试阻性电流值和全电流的比值。如果比值在0.25～0.4之间,要增加试验次数,跟踪变化方向。另外,需要分析试验数据结果。
6)计算氧化锌避雷器测试的阻性电流值和全电流的比值,如果比值大于1.4以上,状态检修决策应当使其退出运行,分析故障原因。
7)计算氧化锌避雷器测试的阻性电流和全电流的比值,如果比值显著变大,且基波的增长变化明显,谐波的增长变化不大,那么氧化锌避雷器污秽严重的可能性大,也可能是其内部受潮。
8)计算氧化锌避雷器测试的阻性电流和全电流的比值。如果比值明显增长,且谐波的增长变化较大,基波的增长变化不大,那么氧化锌避雷器老化的可能性大。
3 结语
氧化锌避雷器故障及性能分析 篇8
关键词：氧化锌避雷器,故障,性能
氧化锌避雷器在电力系统中的应用比较广泛,防雷过程中受到电压的干扰,避雷器的结构部件均受到很大的压力,很容易出现故障风险。氧化锌避雷器一旦出现故障,直接引起大范围的故障危害,如功率损耗、爆炸等,增加了电网系统防雷的危险系数。氧化锌避雷器的故障与性能存在直接联系,应该严格的控制氧化锌避雷器的故障及性能,提高其在电网系统内的防雷能力。
1 氧化锌避雷器的特性分析
氧化锌避雷器在电网系统内起到防雷与保护的作用,其在电网系统防雷中表现出了非线性的特性,电网系统正常工作时,氧化锌避雷器不会泄露太多电流,防雷时遇到过电压,避雷器的阻值会降低,具有良好的保护特性,广泛应用在电网系统内,发挥优质的防雷保护作用 [1]。氧化锌避雷器在电网系统的防雷工作中,面临着比较严重的故障问题,引起大面积的爆炸事故,需要采取科学的保护措施,才能提升氧化锌避雷器的保护水平。根据氧化锌避雷器的特性,辅助分析避雷器的故障和性能,利用性能表现识别并判断氧化锌避雷器的故障,提前做好预防工作,以免氧化锌避雷器在电网系统内出现质量问题。
2 氧化锌避雷器的故障分析
氧化锌避雷器的故障类型比较多,主要是受到电网系统环境及外界因素干扰引起的。结合氧化锌避雷器在电网系统中的应用,分析典型的故障表现,如下 :
2.1 阀片受潮
氧化锌避雷器在电网系统安装到应用的过程中,密封性损坏后致使避雷器的阀片出现深层次的裂缝,防雷时雨水会沿着裂缝渗透到阀片内部,进而对氧化锌避雷器产生影响,促使整个避雷装置均面临受潮的风险。氧化锌避雷器阀片受潮故障的影响性比较大,阀片受潮后无法保障防雷的性能,避雷器本身的绝缘能力会明显降低,避雷器部分位置的阻性电流持续升高,温度囤积到一定程度并超出氧化锌避雷器的承受标准后,会发生严重的爆炸故障。某电力企业统计电网系统内氧化锌避雷器的故障,其中阀片受潮占有高达70%的比重。
电力企业非常重视氧化锌避雷器阀片的防潮处理,做好阀片密封性的处理工作,防止阀片受潮并降低故障发生率,电力企业应安排人员在雷雨天气前后,实行有效的监测,利用红外热像仪监测避雷装置内的温度,着重分析热像图谱,如果发现氧化锌避雷器的温度出现不均匀分布,应立即采取检修措施,重点排查阀片是否受潮,找出阀片受潮位置后立即进行维护,解决阀片受潮的问题。
2.2 阀片老化
电网系统内,氧化锌避雷器处于持续工作的状态,当工频电流不断在经过氧化锌避雷器时,会受到阀片老化的影响。老化的阀片不具备避雷的效果,影响避雷器的电位分布,可以很明显的监测到各个阀片的电位分布不均衡,而且氧化锌避雷器在防雷的过程中,容易出现偏重性影响,个别阀片的老化程度过高,影响非常大,由此降低氧化锌避雷器的防雷能力,最主要的是引起恶性循环,进而干预整个氧化锌避雷器的效果。
针对氧化锌避雷器阀片老化的问题,电力企业应合理安全检修周期,尤其是在雷雨季节前期,全面排查氧化锌避雷器的质量,及时更换掉阀片老化的避雷器或部件,防止避雷器在防雷击时出现故障,强化氧化锌避雷器的基本性能。
3 氧化锌避雷器的性能分析
根据氧化锌避雷器在电网系统防雷保护中的故障表现,采用相关的措施分析氧化锌避雷器的性能。具体的性能分析如下 :
3.1 全电流
全电流属于氧化锌避雷器的主体性能,表达了氧化锌避雷器的基本状态。全电流性能可以反馈氧化锌避雷器的运行情况,但是在避雷器故障方面并不是非常敏感,主要是由于全电流在氧化锌避雷器整体电流中的占比较低,在故障方面不具备代表性,全电流对故障的反应状态直接被掩盖,因而准确的故障。全电流在氧化锌避雷器中,属于不可缺少的性能,主要用于体现规模较大的故障,以免氧化锌避雷器安全事故。
3.2 阻性电流
当氧化锌避雷器在电网系统内潜在老化故障时,阻性电流会明显增大,因为氧化锌避雷器老化时,非线性特性变化显著,直接表现为阻性电流增加,所以在氧化锌避雷器工作的过程中,检测电流内阻性电流的含量,通过阻性电流特性判断避雷器是否出现老化故障。
3.3 电流峰值
氧化锌避雷器电流峰值性能是指阻性电流峰值,此类电流不具备正弦波的特点,基本是由基波与谐波混合组成,避雷器在电网系统内保持平稳的工作状态时,电流峰值可以达到100-200μA,如果氧化锌避雷器发生阀片受潮或老化,电流峰值会超出标准的限制,此项性能对氧化锌避雷器故障的反应比较大。一般电力企业检测到电流峰值超过标准限制1倍时,需要安排停电检查,电流峰值不仅仅反应了氧化锌避雷器的故障,同时也是一项评价指标,表明氧化锌避雷器的防雷性能是否正常。
3.4 相角差
阻性、容性电流是氧化锌避雷器全电流性能中的两大内容,避雷器正常的运行中,电流、电压之间的相角应该在80° -90°之间,如果氧化锌避雷器发生故障,相角差也会表现出变动,阻性增加而容性减少,此时相角差会在80°的水平以下,可以评价氧化锌避雷器的应用,体现性能的作用。
3.5 温度性能
温度是氧化锌避雷器的综合性能,受到避雷器各项电气参数的影响。氧化锌避雷器运行中出现任何问题,都会影响温度性能,而温度性能成为评价避雷器综合性能的标准。监测氧化锌避雷器的温度,热像异常或热场不均匀等,都能说明氧化锌避雷器潜在故障隐患。
4 结束语
氧化锌避雷器在线检测数据分析 篇9
关键词：金属氧化物避雷器,泄漏电流
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, 在电力系统中被广泛使用。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以及受潮程度。老化或受潮越严重, 泄漏电流阻性分量增长越快, 加速MOA的劣化。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的击穿损坏甚至爆炸。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, 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 数据分析探讨
这里主要探讨通过利用TV二次法测量运行中的MOA阻性电流数据来判断MOA质量状况的心得。现在MOA泄漏电流测量主要有三种方法:
1) 采用TV二次电压做参考的二次法;
2) 采用电场强度信号做参考的感应板法;
3) 谐波分析法。由于现在没有一个针对阻性电流的绝对值的相关标准或规范要求, 且现场带电测试泄漏电流受现场环境干扰比较大, 所以很难根据试验数据准确的下结论。以下是两个变电站MOA的测试数据, 通过这两组数据的分析对判断运行中MOA质量好坏有一定的参考作用。
表1和表2分别是同一变电站#1、#2主变中压侧MOA的泄漏电流测试数据。通过在线检测其阻性电流及时发现其严重受潮。该数据是利用目前应用较广、精度较准的二次电压法测量的。仪器输入35 k V母线TV二次电压作为参考信号, 同时输入MOA电流信号测试。由于是第一次测试, 也没有初始值可以参考。
3 数据分析方法参考
1) 相角度分析:按照一般经验, 二次法测得的相角θ在80~86°之间, MOA的质量状况较好;θ在75~80°间说明MOA质量较差, 有劣化或受潮的趋势, 应该引起足够的重视, 缩短周期加强监测。当θ小于75°说明MOA质量状况较差, 应该尽快安排停电检查确认;而当θ大于86°时, 说明测试结果存在干扰, 需慎重利用所得的数据分析判断。
2) 阻性电流分析:还有一项重要指标是分析阻性电流分量。一般情况下, 阻性电流不能超过全电流的25%, 即Ir/Ix不大于25%。实际上Ir/Ix的值一般与测得的θ值是对应的变化关系, 我们应该更多关注阻性电流的增量。
3) 与历史数据对比:与历次测试数据相比, 阻性电流增长过快时应引起重视, 《电力设备预防性试验规程Q/CSG114002-2011》规定:当阻性电流与初始值相比增加50%时, 应分析原因加强监测, 适当缩短检测周期;当阻性电流增加1倍时, 必须停电检查。
4) 绝对值比较:有些单位根据自己多年的运行经验, 总结制定了一些判断标准。测试仪中测得的阻性电流峰值 (Irp) 由于可能受谐波的影响而不准确, 建议以阻性电流基波峰值 (Ir1p) 为主要的阻性电流分析数据。因为Ir1p比较稳定, 有确切来源。运行、检修经验丰富的单位可以根据实际运行经验制定适合自己的判断标准。
5) 综合分析:由于现有的泄漏电流测试设备在现场抗干扰性能上还不够理想, 所以仅以相角度和阻性电流这两项常用指标判断还不一定准确。比如, 我们在某500 k V变电站母线避雷器阻性电流测试过程中发现, 与历年数据相比B相避雷器相角减小了6°左右;阻性电流峰值增加1倍多;阻性电流占总电流的19.2%, 各项指标常规判断说明该避雷器有问题。但是当停电检查时, 各项常规试验数据正常, 该避雷器没有问题。所以说, 我们还应该综合分析测得的其他各项数据。由表3可以看出, 疑似有问题的B相避雷器, 虽然测得的阻性电流有明显增大1倍多, 但是其测得的总泄漏电流、容性电流与往年比并没有增加。而且2010年测试之前该组避雷器上方增加了一条500 k V出线, 改组避雷器所在的电、磁场环境发生了大的变化, 所以可以怀疑该数据是受干扰的, 没有可比性。对于这种情况, 因为其数据绝对值不是特别差, 可以一、两个星期后再来测量数据对比。如果是MOA内部真有问题, 那它的阻性电流还会继续明显增大。由表1、表2的数据看出, 当MOA内部受潮后其阻性电流与总电流都是同时增加的。也就是说, 虽然阻性电流是我们判断MOA质量的主要判据, 但是必须先要通过其他数据先判断测得的阻性电流是否是其真实值。
另外, 取不同二次参考信号测试也是确认测试数据准确性的方法之一。
6) 其他分析方式
a) 横向对比:三相之间相互比较、同厂家、同批次、同型号的产品数据相互比较。当发现有问题时, 还应该将其与同厂家、同批次的产品数据相对比。
b) 外部观察:确保数据的可比性, 要求每次测试的外部环境应该差不多。第一, 气候条件:温、湿度是否差不多, 长时间雨后和长时间日晒后测得的数据肯定有差异。所以一般要求阻性电流测试在雨季前进行。第二, 避雷器表面脏污情况。因为避雷器的泄漏电流不光包括其内部通过阀片的电流, 还包括瓷套表面通过的电流。在污染严重的地方, 表面通过的电流可能对测试结果影响较大。
c) 红外测温:由于避雷器老化或受潮后阻性电流明显增加, 阻性电流是有功分量, 会使避雷器发热, 尤其是受潮严重的避雷器较为明显。根据对故障避雷器红外测温结果发现, 正常时同相的上下温差约1~2°, 且故障相的温度肯定比非故障相温度高。对阻性电流测试数据有怀疑时可以通过红外测温的结果来帮助判断, 此方法对受潮的避雷器故障发现比较有效。
d) 在线监测仪:对受潮严重的避雷器, 由于其泄漏电流增长比较大, 在带电流监测的放电计数器上可以发现其电流变化情况。通过测试仪测得的泄漏电流与放电计数器上显示的电流还是基本能够一一对应的。比如表1、2中的两组避雷器在放电计数器上可以观测到的数据见表3.
其实这两组避雷器已经是受潮很严重了, 在正常的运行电压波动下计数器就动作了, 而且指针摆动说明避雷器内部已经有放电了。
4 结束语
综上所述, 加强避雷器的在线监测, 提高避雷器的在线检测能力, 有助于减轻定期预防性试验中对避雷器的检修工作量。避雷器的运行质量状况确认从停电试验为主到在线监测、检测为主的转变是可能的。
参考文献
[1]DL/T 474.5-2006现场绝缘试验实施导则第5部分:避雷器试验[S].
[2]Q/CSG114002-2011电力设备预防性试验规程[Z].