交流泄漏电流

2024-08-04

交流泄漏电流（精选7篇）

交流泄漏电流篇1

电动机的绝缘预防性试验是保证电动机运行稳定性、安全性的重要措施。通过试验, 可以掌握电动机的绝缘情况, 及时发现其缺陷, 以便进行维护与检修, 防止电动机在运行中被击穿, 造成事故。直流耐压和交流耐压试验是一种破坏性试验, 这类试验能有效地揭露危害性较大的集中性隐患和缺陷, 是电动机预防性试验不可缺少的环节, 对预防绝缘事故的发生有着重要的作用。同时, 直流耐压试验和交流耐压试验以其性质的差异, 在电动机预防性试验中担负着不同的作用。

定子绕组泄漏电流测量及直流耐压是电动机绝缘试验中必不可少的项目。它不仅可以从电压和电流的对应关系中判断主绝缘的状态, 而且大多数情况下, 在绝缘尚未击穿以前, 能够发现和找出缺陷, 同时在试验时还能够较交流耐压试验更为有效地发现端部缺陷和间隙性缺陷, 所以必须认真研究电动机的直流耐压试验方法和外部条件对试验结果的影响。

1 试验方法和注意事项

(1) 试验原理图。图1为直流耐压试验原理图。图中, K为刀闸;TYB为自耦调压器;SB为试验变压器;D为高压硅堆;R1、R2为保护电阻;V1为电压表;V2为静电电压表;μA为微安表;A、B、C均为定子绕阻。

(2) 试验步骤:

(1) 按照被测电动机铭牌参数 (额定电压UN、额定电流IN) 要求选择电压表和电流表的量程, 电动机定子绕组按铭牌要求采用星形或三角形接法, 根据《电力设备预防性试验规程》规定, 选定直流耐压值为3UN (全部更换绕组时为3UN;大修或局部更换绕组时为2.5UN) 。

(2) 对试验相定子绕组测量绝缘电阻, 其值应大于1000MΩ。

(3) 按照试验原理接线图接好线, 并检查无误。

(4) 将三相交流调压器调至电压为零, 接通电源开关K, 调节调压器的输出, 将试验电压按每级0.5UN分阶段升压 (即0.5UN、1UN、1.5UN、2UN、2.5UN、3UN6段) , 并每阶段停留1min。如果泄漏电流随电压升高而不成比例显著增加时, 应立即停止试验, 降低电压至0, 并对绕组充分放电, 分析原因后才能继续升压。

(5) 在进行直流耐压过程中, 为保证设备的安全, 泄漏电流超过3m A时, 应立即停止试验, 查明原因后再进行试验。

(6) 最后将试验测量记录、绕组温度、环境温度和湿度计入表1中。

(3) 试验规定。在规定的试验电压下, 泄漏电流应符合下列规定:

(1) 各相泄漏电流的差别不应大于最小值的100% (交接时为50%) , 当最大泄漏电流在20μA以下, 各相间差值与出厂试验值及历次测试结果比较不应有明显差别。

(2) 泄漏电流不应随时间延长而增大。

(3) 泄漏电流随电压不成比例地显著增长。

(4) 任一级试验电压稳定时, 泄漏电流的指示不应有剧烈摆动。

(4) 试验注意事项。泄漏电流测量和直流耐压试验是用来检查设备绝缘缺陷的试验。当试验电压加至规定电压值时, 保持规定的时间后, 如试品无破坏性放电, 微安表指针没有突然向增大方向摆动, 则可以认为直流耐压试验合格。需要注意的是, 泄漏电流的数值不仅和绝缘的性质、状态有关, 而且和绝缘的结构、设备的容量、环境温度、湿度, 设备的脏污程度等有关。因此不能仅从泄漏电流绝对值的大小来判断绝缘是否良好, 重要的是观察其温度特性、时间特性、电压特性以及与历年试验结果比较;与同型号设备互相比较;同一设备相间比较来进行综合判断。

当出现以下情况时, 应引起注意:

(1) 泄露电流过大应检查试验回路设备状况和屏蔽是否良好, 消除客观因素的影响;泄露电流过小则应先检查接线是否正确, 微安表回路是否正常。

(2) 测试中若发生微安表指针来回摆动, 摆动幅度比较小, 则可能有交流分量流过, 应检查微安表的保护回路和滤波电容;若指针发生周期性摆动, 幅度比较大, 则可能试品绝缘不良, 发生周期性放电, 应查明原因。

(3) 若试验过程中, 指针向减小方向摆动, 可能电源不稳引起波动;若指针向增大方向突然摆动, 则可能是被试品或试验回路闪络。

(4) 若读数随时间逐渐上升, 则可能是绝缘老化。

(5) 如果在热状态下测得的各相泄漏电流不平衡度较大, 而常温下测试结果基本平衡或不平衡程度较小, 说明绝缘有隐形缺陷。在以后的运行中应加强监视, 缩短试验周期, 及时查找出缺陷。

2 影响泄漏电流测试准确性因素

(1) 测试接线的影响。测试时, 微安表应接在高电位处, 并对出线套管表面加以屏蔽, 以消除表面泄漏电流和杂散泄漏电流的影响。

(2) 温差的影响。由于温度对泄漏电流值影响较大, 所以多次测量应在相近的温度下进行测试。对不同温度下的测试结果进行比较时, 应进行温度换算。

(3) 交流与直流耐压顺序的影响。经验表明, 在同一温度下, 交流耐压前后的直流泄漏电流测试结果是有差别的, 在绝缘受潮情况下, 差别更加明显, 但这种差别没有规律, 有的变大, 有的变小, 每相变化也不一致。目前, 一般先做直流耐压试验, 再做交流耐压试验。在必要情况下, 也可以在交流耐压前后各进行一次直流耐压, 以利于分析。

(4) 绕组引出线端子板的影响。经验表明, 绕组引出线端子板对测试结果也往往会产生影响, 尤其在环境较潮湿时更严重。因此, 可以采取烘干、拆除等措施, 以排除影响。

(5) 中断试验的影响。应尽量避免在试验过程中中断试验, 因为如果在短期内重新升压试验, 即使经过了放电, 也会使泄漏电流有所变化。

3 案例分析

如某大型电动机大修前, 在2.5UN下测得A、B、C三相泄漏电流分别为65μA、6600μA、4000μA。计算相间泄漏电流差别分别为:

因△I1和△I2均远大于100% (△I1和△I2为相间泄漏电流差别) , 可见B、C相绕组绝缘存在严重问题, 其原因为:

(1) 该电机曾在线棒端部表面不恰当地喷涂了半导体漆层, 降低了它的绝缘性能。

(2) B、C相绕组的线棒端部锥体接缝处裂纹受潮, 引起泄漏电流明显增加。经过大修后, 三相泄漏电流基本平衡。

电缆泄漏电流和直流耐压试验分析篇2

1 试验方法

1.1 试验接线及设备

泄漏电流试验与直流耐压试验的接线及所用设备相同, 均采用高压半波整流电路, 并根据微安表在线路中的位置, 分为微安表在低压侧和高压侧2种接线, 如图1所示。接线图1 (a) 微安表处于低压侧, 读数比较方便。但当试验电压较高时, 由于高压引线与试验品各部分之间的电流都流经微安表, 从而引起测量误差, 温度较高时尤为明显。所以, 更多采用如图1 (b) 接线, 即把微安表接于高压侧, 且放在屏蔽罩内, 并用金属屏蔽线作为试验仪器至试验品之间的引线。图中Vx是高压硅堆, 最高电压不得超过其额定反峰值电压的1/3～1/2, 为了在一定程度上消除由于寄生电容的存在而导致的高压硅堆在串联时不均匀的电压分布, 应在其两端并联均压电阻, 均压电阻一般选2.4MΩ左右, 其具体数值由试验决定。图中R为限流电阻, 用于限制试验品击穿时的短路电流, 以保护试验设备, R阻值的选择原则是, 在试验品发生击穿时, 能将短路电流限制在硅堆的容许电流之内, 一般取每伏10～20Ω。C为滤波电容器, 其作用是为了减小整流输出直流电压的脉动, 其耐压强度必须能承受最大直流电压, 其容量应选择在0.1μF左右。

由于试验回路采用的是半波整流, 因而微安表将会有一定的交流分量通过, 尤其是在试验过程中, 试验品可能出现放电甚至击穿, 微安表将遭受脉冲电流或击穿电流的冲击, 故应采用图2所示的保护电路对微安表进行保护。图中滤波电容C1用来滤掉测量回路中的交流分量, 并使放电管FD放电时较为稳定。当回路中出现微安表所不能容许的电流时, 放电管FD迅速放电, 以短接方式使微安表得以保护, FD可用氖灯、VR-105放电管或晶体稳压管进行选择配置。由于放电管放电电压较高, 因此还应在微安表支路中串接1个适当的增加电阻R1, 其数值为式中:UFD—放电管实际放电电压 (V) ;IμΑ—微安表电流满刻度值 (μΑ) 。图中L是防止冲击电流流入微安表的应用元件, 即电抗线圈, 约1H左右。

1.2 操作方法

(1) 试验前在试验地点周围做好防止闲人接近的措施, 如设遮拦、悬挂警示牌等。 (2) 将试验电缆接地, 充分放电。 (3) 按图接线, 经专人检查后暂不接试验电缆。 (4) 根据试验标准计算好低压侧的加压值, 并按试验电压的25%、50%、75%和100%分成4个等级逐级加压。 (5) 检查调压器是否在零位, 各指示仪表是否指零位, 微安表短路开关是否合上。 (6) 合上电源开关, 按预先计算好的4个电压等级升压, 并先进行试验工具的泄漏电流试验。 (7) 将调压器降至零位, 切断电源开关, 并用接地棒进行充分放电。 (8) 将高压引线接至试验电缆, 再合上电源开关, 缓慢调节调压器, 分别按4个电压等级升压, 每个电压等级停留1min, 并读取泄漏电流值, 各级泄漏电流值须在电流稳定后读取, 读取后立即将微安表短路开关合上。 (9) 每相试验完毕, 调压器应降至零位, 切断电源开关, 检查电源确实断开后, 用绝缘棒进行充分接地放电, 然后再试另一相。 (10) 同时记录试验时的环境温度和天气情况。

1.3 注意事项

试验过程中, 如遇下列情况应立即采取相应的措施:

(1) 微安表指针来回抖动。可能是微安表有交流分量通过, 应检查微安表保护回路中的滤波元件是否完好。

(2) 微安表指针周期性摆动。可能是回路在反充电或电缆绝缘不良引起, 应查明原因, 加以解决。

(3) 微安表指针突然冲击。当给电缆加压微安表有指示后, 如果指针突然向小冲击, 可是电源引起;如果向大冲击, 则可能是试验回路或电缆出现闪络, 或电缆断续放电引起。如有闪络或击穿等异常情况发生, 应立即降压, 查明原因, 处理完毕后再做试验。

(4) 微安表指针所指数值随时间发生变化。若逐渐下降, 可能是充电电流在继续减小尚未达到稳定;若逐渐上升, 往往是电缆老化引起。出现上述情况时, 可根据需要在不同电压下读取, 以便作出泄漏电流与电压之间的关系曲线, 供分析电缆绝缘状况时参考。

2 试验结果的分析判断

电缆通过直流耐压试验而未发生击穿现象, 可认为该电缆的绝缘合格, 可投入运行。当试验结果不能完全符合试验标准时, 就应对试验结果进行分析、判断, 并作出是否投入运行的决定。

(1) 电缆经直流耐压试验后绝缘击穿。不能投入运行, 应立即找出击穿点并进行抢修。

(2) 泄漏电流值随电压增大而急剧上升。这种缺陷不能投入运行, 一般应人为地加高压使之击穿, 找出击穿点, 进行抢修。

(3) 耐压试验后泄漏电流值比试验前升高。由于电缆泄漏电流中包含了随加压时间延长而减小的充电电流和吸收电流, 故试验后泄漏电流有所减小是正常的。一般充电电流下降很快, 吸收电流下降较慢, 一根绝缘良好的电缆, 试验前的泄漏电流与试验后的泄漏电流之比约为1.3～1.5, 有的甚至超过2。对于较短的电缆线路, 其比值往往在1.1～1.2左右。但当电缆由于试验造成的外因或绝缘受潮及有其它缺陷时, 往往产生试验后泄漏电流非但不降低, 反而升高。当消除试验造成的外因后, 再经试验泄漏电流无升高现象时, 则可视为电缆合格。若仍有泄漏电流升高现象, 则应视具体情况酌情提高试验电压或延长试验持续时间, 此时原则上是要使其击穿以找出击穿点。但属于下列情况之一者, 则可让其投入运行。 (1) 如果泄漏电流升高不多, 且没有再上升的趋势, 又暂时无法击穿者, 可让其投入运行, 隔2～3个月后再将其停电进行测试。 (2) 泄漏电流稍有升高, 但泄漏曲线基本良好, 在0.25和0.5倍试验电压下泄漏电流换算为绝缘电阻的数值有所升高, 但在0.75和1.0倍试验电压下的绝缘电阻的数值降低不多, 该电缆可以投入运行, 隔2～3个月后再停电测试。

(4) 在额定试验电压下电缆绝缘有闪络现象。 (1) 若闪络次数不多 (5次以下) , 时间间隔较长, 若再进行持续5min试验, 闪络现象不再出现, 这种情况下可以让该电缆投入运行, 隔半年后再停电测试。 (2) 闪络次数多而后封闭, 原则上使用仪器找出闪络点。若稍等片刻, 待闪络处的绝缘冷却后加上标准试验电压, 闪络次数不多后又封闭, 则可投入运行, 隔半年后再进行测试。以上2种情况, 测试时若无闪络现象复现, 则可不必再列入测试计划内。

(5) 电缆很短, 泄漏电流却很大。若在试验过程中无泄漏电流升高现象, 但试验后的泄漏电流又不下降, 这种电缆虽可投入运行, 但半年至一年后应再进行测试。

(6) 泄漏电流很不稳定。如果这种不稳定不是由于试验电源电压波动而引起, 而偏差又不大于±20%时, 可能是电缆内部有微小空隙引起, 应隔半年后进行测试。

(7) 泄露电流三相不平衡系数大于2。电缆三相泄漏电流应基本平衡, 如果某一相泄漏电流特别大, 则说明该相绝缘可能存在一定的缺陷, 但也不能忽视由于现场试验的条件差或试验人员技术水平低的原因而测得泄漏电流不准确的虚假现象。因此, 当测得的不平衡系数偏大时, 首先设法消除外因, 当确定是由电缆内部绝缘缺陷引起时可隔半年后测试。如果泄漏电流最大的一相电流绝对值很小, 对于10kV及以上电缆小于20μA, 6kV及以下电缆小于10μA时, 则不必列入测试计划, 可直接投入运行。

绝缘子泄漏电流去噪研究篇3

绝缘子泄漏电流是监测绝缘子状态的重要手段。然而,泄漏电流中往往含有噪声,比如文献[1]通过大量现场数据说明了噪声对泄漏电流分析的影响。然而,除了该文献提到的典型噪声、故障噪声和单点噪声外,还存在其他的噪声,比如:数据采集系统产生的固有频率干扰、白噪声等。

已提出的去除绝缘子泄漏电流噪声的方法存在缺陷。文献[1]给出了去除故障噪声和单点噪声的方法,但并没有讨论其他的去噪问题。文献[2]比较了采用小波变换去除安全区绝缘子泄漏电流(<50m A)噪声时四种阈值的去噪效果,但这四种阈值有可能消除部分周期分量;此外,通过徐水某输电线路上绝缘子泄漏电流的去噪结果得出,当信号中的噪声分布较为均匀,没有明显的突变值时,该文献提到的四种阈值的去噪效果均不佳。文献[3]采用自适应对消的方法消除泄漏电流的噪声,该方法在硬件上要求有两个传感器,分别采集泄漏电流信号和噪声信号。而输电线路绝缘子数量巨大,该方法在经济上增加了成本,安装也不方便。文献[4]采用经验模式分解对泄漏电流进行去噪,经试验验证,该方法的去噪效果不及小波去噪效果好,且难以预计固有模态函数的频率范围,增加了去噪效果的不稳定性;此外,此去噪方法有可能去除部分周期分量。

绝缘子泄漏电流包含可作为特征的周期分量和非周期分量。周期分量主要体现在基波、谐波处[5,6,7,8]。非周期分量主要体现在泄漏电流突变值上,这是由于绝缘子受潮后可能会发生放电[9,10,11],放电会导致泄漏电流上出现突变值[12]。小波变换非常适合提取这些突变值[13,14,15]。例如,文献[16-17]分别采用小波变换的方法分析了泄漏电流高频特征。泄漏电流中的周期分量和非周期分量的频率分布较广,往往和噪声的频带相混叠,若采用带通/带阻滤波器对泄漏电流去噪,可能会丢失有用成分;若直接采用小波去噪,则可能会消除周期分量。研究一种既能保留泄漏电流有用成分又能有效去噪的方法,对泄漏电流分析具有重要的价值。

论文分析了现场采集的绝缘子泄漏电流和试验中采集的泄漏电流的噪声,根据泄漏电流既含有周期分量,又含有突变值的特点,提出傅里叶变换和小波变换相结合的泄漏电流去噪方法。分析了该方法中需解决的关键问题,并给出了这些关键问题的解决办法。以现场数据和试验数据为分析对象,采用文中所提出的方法对这些数据进行了去噪。

1 噪声分析

如图1(a)所示为2011年初秋傍晚,以项目组开发的绝缘子泄漏电流传感器在徐水某输电线路上采集到的泄漏电流,此时空气稍微有点湿润。采样频率fs=300 k Hz。图1(b)和图1(c)分别为图1(a)的部分幅度谱。从图1(a)可以看出,泄漏电流中含有大量噪声。从图1(b)和图1(c)可以看出,泄漏电流在基波和30 k Hz处有明显的周期分量,其中,30 k Hz是采集设备的固有频率干扰。图1(d)为提取基波和30 k Hz之后剩下的成分,主要是噪声成分。图1(e)是图1(d)的幅度谱,分布较为均衡。

为了研究泄漏电流中的噪声,在高压试验室中进行绝缘子泄漏电流采集试验。接线原理图如图2所示。采用FXBW4-110/100/大小伞复合绝缘子,YDJ-900/150试验变压器。污秽模拟过程中,可溶性物质用Na Cl,不溶性物质用硅藻土,污秽度为ρESDD/ρNSDD=0.4/2 mg/cm2,将污秽均匀涂刷到清洁干净的绝缘子表面,至干燥通风地方约24 h待用。将绝缘子放入雾室,经过长时间迁移,在连续起雾6 h后,以1 k V/s的速率加压。以fs=10 k Hz采样率采集泄漏电流。

在试验中,当存在电晕放电时,采集的泄漏电流如图3(a)所示,含有明显突变值。图3(b)为图3(a)的幅度谱,含有基波、谐波等周期成分,且幅度较高的值分布于2 000 Hz之下。提取图3(b)中较为突出的值,以考察泄漏电流特征,如图3(c)所示。剩下成分的时域如图3(d)所示。图3(e)是图3(d)的幅度谱,可以看出,图3(d)中的信号中含有周期分量,但其幅度较低,无法明显标识泄漏电流的特征,可将其去除。即,在分析泄漏电流时,图3(d)中非突变值可视为噪声,并加以去除,以平滑泄漏电流。

2 去噪方法

2.1 去噪过程概述

根据绝缘子泄漏电流中包含周期分量和非周期分量的特点,采用傅里叶变换和小波变换相结合的方法进行去噪。具体过程如下。

(1)采用傅里叶变换将绝缘子泄漏电流变换到频域,以分离有用的周期分量和小波去噪的输入数据。具体步骤如下:

(i)将泄漏电流变换到频域后,提取泄漏电流的周期分量。

(ii)对于提取的周期分量,判断基波周期是否和电压周期一致,若偏离较大,则认为是故障噪声,丢弃该泄漏电流信号;若一致,则去除周期分量中的固有频率噪声,剩下的成分为有用的周期成分,其时域表示记为r(周期分量的逆傅里叶变换的实部)。

(iii)提取周期分量之后剩下成分的时域表示记为z(逆傅里叶变换的实部),作为小波去噪时的输入信号。

(2)采用小波变换对(1)中的信号z去噪。具体步骤如下:

(i)选择合适母小波将信号z分解为合适的层次。

(ii)选择合适的阈值对分解后的小波系数进行量化,并重构后实现信号z的去噪,记去噪结果为t。

(3)由信号r和t叠加得到原始绝缘子泄漏电流的去噪结果y。

2.2 去噪过程中需解决的关键问题

在2.1节的去噪过程中需要解决如下几个关键问题:

(1)如何选择周期分量?泄漏电流中的周期分量较多,选取合适的周期分量非常关键。

(2)如何去除周期分量中的固有频率噪声?若某一频率处含有固有频率噪声,不能简单地将其归零,因为这一频率处可能是噪声频率和有用成分的叠加结果,所以,应进行截断处理。

(3)小波去噪时,如何选择母小波?母小波不同去噪效果有差异,如何选择最佳母小波是小波去噪时需考虑的参数之一。

(4)小波去噪时,应分解为几层?分解层数不同去噪效果不一样,分解层数是小波去噪时需考虑的又一参数。

(5)小波去噪时,如何选择阈值?绝缘子泄漏电流的波形多样,采用的阈值会影响不同波形下的去噪结果。

2.3 周期分量的选择

选择周期分量的思路有:保留指定频率处的周期分量;通过阈值筛选周期分量。绝缘子泄漏电流中的周期分量分布较广[5,6,7,8],且各分量在绝缘子受潮过程中的表现不一样,若选择固定成分的频率值,可能会忽略某些特征。因此,此处采用阈值的方法选择周期分量。

为了设置该阈值,需要判断原始泄漏电流中的成分经傅里叶变换之后的变化。根据第1部分的讨论,可将绝缘子泄漏电流表示为

其中:n=0,1,2,…,N-1,N为离散信号的长度;s为泄漏电流中的离散周期分量;e为固有周期频率噪声;g为离散白噪声;a为其他噪声;h为局部突变值。

对于公式(1)中的离散白噪声g(n),可用离散高斯白噪声近似。根据离散高斯白噪声和离散傅里叶变换的性质可知:离散高斯白噪声序列由离散傅里叶变换到频域之后,仍为离散高斯白噪声序列(这一结论已在众多书籍中进行了证明)。

对于公式(1)中的噪声a(n),由第1部分讨论可知,经傅里叶变换之后其幅度远低于有用的周期分量,所以,可以通过在幅度上设置阈值的方式将其分离出来。

对于公式(1)中的h(n),其在在波形上可表现为:(1)窗口内某点处幅值的绝对值远高于其他点处幅值的绝对值;(2)窗口内有限点处幅值的绝对值远高于其他点处幅值的绝对值。

当为情况(1)时,不失一般性,可记ni处的绝对值远远高于其他处的绝对值,为了简化处理,可令ni之外点处的幅值为0。根据傅里叶变换的过程可知

因此,|H(k)|=|h(n i)|,即其傅里叶变换之后的幅度为一常数。

当为情况(2)时,可令ni1,ni2,ni3,…,nM处幅值的绝对值远大于其他处幅值的绝对值,这几处的分布不呈现周期性且数量有限。为了简化处理过程,令其他点处的幅值为0。根据傅里叶变换的过程可知,此时,|H(k)|的取值根据ni1,ni2,ni3,…,nM点处的取值在一定范围内波动。

可见,局部突变信号h(n)经傅里叶变换之后的取值与突变值的幅值有关,且其幅度在一定范围内波动,可通过对幅度设置阈值实现这些成分的分离。

由以上分析可知,公式(1)中的信号g(n)、a(n)和h(n)经傅里叶变换之后,幅度均分布在一定范围内,可通过采用合适的阈值将其分离出来。

由于g(n)经傅里叶变换之后仍为白噪声,所以,可仿照小波去噪时的阈值设置,构造从|X(k)|分离|G(k)|时的阈值,其中,|X(k)|为泄漏电流x(n)经傅里叶变换之后的幅度。又由于信号x(n)中还可能存在a(n)和h(n),且二者经傅里叶变换之后,均可限制在一定的范围内,因此,此处设置分离周期分量的阈值为

其中:k为调节因子,可控制周期分量的个数;N是信号长度;(28)median(|X(n)|)/0.6745,用以计算噪声方差的估计值,X(n)为泄漏电流x(n)的傅里叶变换结果,median表示取中值。

2.4 消除固有频率噪声

在干燥情况下采集的绝缘子泄漏电流主要含有基波分量,在潮湿环境下污秽绝缘子会出现谐波分量[9,10]。因此,可取干燥情况下的绝缘子泄漏电流中明显的非基波分量作为固有频率噪声,并依此对潮湿情况下采集泄漏电流做截断处理,以消除干扰。

2.5 母小波的选择

在提取放电分量时,非对称小波比对称小波更适合提取放电分量[18],而db小波系非常好的满足该条件。因此选择db小波系作为选择母小波的集合,从中选择最佳母小波。由于所研究的课题要求去噪时消耗的时间不能过长,所以,在选择母小波时,还要考虑时间消耗。为了简化,截取图3(a)的部分泄漏电流如图4所示,在该波形的26 ms处有明显的幅值突变。当db小波取不同的阶数时,所消耗的时间如图5所示。其中,计算消耗时间时的硬件环境为Intel(R)Core(TM)2 Duo CPU E7500@2.93GHz(2 CPUs)、2G DDR内存;软件环境为Microsoft Windows XP professional(版本2002)、Matlab Version 7.6.0.324(R2008a)。从中可以看出db2~db9小波消耗时间较少。分别选择db2、db4、db8小波分解图4的波形,结果分别如图6~图8所示。由图6可以看出,图4的波形经db2小波分解后在3个细节上的26 ms处均有明显的局部突变值,反映了图4在26 ms处的突变特征;由图7可以看出,图4的波形经db4小波分解后,细节cd1和细节cd2在26 ms处的幅值与其他位置处的幅值相比并不特别突出,只有细节cd3在26 ms处有明显的突变值;由图8可以看出,图4的波形经db8小波分解后,细节cd1和细节cd2在26 ms处的幅值较之其他位置处的幅值也不突出,只有细节cd3在26ms处有局部突变值。再综合与其他小波的比较,db2小波更能从各个细节上反映出图4的波形在26 ms处的突变值。因此,采用db2小波作为去噪时的最佳母小波。

2.6 小波分解层数的确定

分解层数对小波去噪的结果影响重大。应根据信号的自然特性或合适的标准选择分解层数[19,20,21]。虽然有文献提出了计算分解层数的方法[22,23],但实际对信号z去噪效果表明,这些方法均存在一定的缺陷。

信号z的小波分解示意图如图9所示。其中,cdi为细节,cai为概貌,i=1,…,m,m为分解层数。图9中标记出了各个细节分量cdi和概貌cam所对应的频率范围。可见,cd1~cdm、cam的频率范围构成了整个可分辨的频率区间。

为了评价去噪效果,记

其中:di为信号z去噪后i处的幅值;zi为信号z在i处的幅值。R值反映了去噪后损失的噪声能量。

为了分析信号z的R值和分解层数的关系,根据图3(d)的产生过程,可令z为图3(d)表示的信号。图10为采用db2小波将图3(d)的信号分解为不同层数时,按照公式(3)计算R的结果。

由图10可以看出,图3(d)的信号经小波去噪之后,去除的噪声的能量变化并不是随着分解层数的增加而提高的,而是当分解为6层时R的取值成为一个拐点。可见,可以依据R的值作为判断分解层数的依据。然而,计算R的值需要先去噪,然后计算能量损失,这消耗太多的时间,在实际应用中并不方便。因此,希望能够有更加简洁的算法实现分解层数的计算。

为了弄清楚分解为6层之后能量损失逐渐平衡的原因,建立图3(d)信号分解为不同层数时,最后一层概貌能够识别的上限频率和R之间的对应关系,如表1所示。从表1中可看出,当分解层数高于6时,概貌能够识别的频率范围均在50 Hz之内。放大图3(e)的低频部分的幅度,如图11所示。由图11可以看出,在50 Hz附近的幅度为0,究其原因是由于原始泄漏电流在50 Hz附近的周期分量很突出(可由图3(b)观测出来),提取周期分量时这些成分被分离到周期分量的范围内,导致了图11中大量0值的出现。因此,当图3(d)的信号经小波分解后,若最后一层的概貌的上限频率在50 Hz附近后,即使再增加分解层数,去噪效果也不会有明显的提高。故,对于图3(d)表示的信号,可以将最后一层概貌能够识别的上限频率为50 Hz作为停止分解的频率值。

更具一般性,将50 Hz以变量fm代替,表征停止分解的频率。根据图9所示的分解示意图,可得出小波分解停止的依据如结论1所述。

结论1:采用小波变换去除信号z中的噪声时,若绝缘子泄漏电流采样率记为fs;小波分解层数记为m,且m>0;停止分解的频率记为fm,且fm>0。判断m是否为最佳值的依据是:

由结论1可以得到小波变换去除信号z中的噪声时,分解层数的计算公式,如推论1中的公式(4)所述。

推论1:采用小波变换去除信号z中的噪声时,若绝缘子泄漏电流采样率记为fs;停止分解的频率记为fm,且fm>0。小波分解层数m的计算公式为

证明:

又因为m为非负整数,所以公式(4)必成立。

2.7 小波阈值的选择

绝缘子泄漏电流的波形较为多样,比如:当绝缘子没有发生放电时,泄漏电流提取周期分量后,剩下的成分主要为噪声,没有明显的突变值;当绝缘子发生放电时,由于放电的冲击,有可能产生明显的突变值,应该予以保留。即,对于不同的泄漏电流波形应采用不同的阈值进行去噪。对图1(a)的泄漏电流去噪,由于此时没有放电冲击导致的突变值,应设置小波系数为0,这等效于直接将信号z归零。即,此时不必在进行小波变换。对于图3(a)的泄漏电流阈值,由于有放电冲击导致的突变值,就不应该将小波系数设置为0,而应根据泄漏电流的特征选择合适的阈值。经过比较,试验中采集的泄漏电流存在突变值时,采用sqtwolog阈值去噪时效果较好。

3 去噪效果验证

按照第2部分所述的方法对图1(a)的泄漏电流去噪。

首先,采用快速傅里叶变换将图1(a)的泄漏电流变换到频域。

其次,根据公式(2)设置阈值提取周期分量。其中,令调节因子k=1。提取出来的周期分量的幅度谱主要为基波分量和30 k Hz处的固有频率噪声。消除固有频率噪声后的波形如图12(a)所示。

提取周期分量之后剩下成分的时域波形如图1(d)所示。由图1(d)可知,这一部分成分没有值得保留的突变分量,按照2.7节对小波阈值的讨论,将小波系数设置为0进行去噪。即,将这一部分归零。因此,图12(a)即为去噪的结果。

为了对比,采用sqtwolog阈值对图1(d)的信号进行去噪。首先,采用db2小波对图1(d)信号进行分解。fs=300 k Hz,由图1(b)可知,图1(a)的周期分量集中于50 Hz处,因此,取fm=50 Hz。将fs和fm的取值代入公式(4),计算得到分解层数m=11。即,将图1(d)的信号分解为11层,得到11个细节和第11层概貌。取sqtwolog阈值,并根据对各个细节噪声方差的估计,进一步调整sqtwolog阈值后,对每个细节进行硬阈值处理,得到量化结果。由量化后的细节和概貌重构得到z的去噪结果,如图12(b)所示。由图12(a)的信号和图12(b)的信号叠加得到最终去噪结果如图12(c)所示。

由图12(c)可知,去噪后的泄漏电流仍然含有大量的噪声,而图12(a)的去噪效果平滑的多。即,图12(a)的去噪结果更加可取。这也验证了所提方法的有效性。

按照第2部分所述的方法对图3(a)的泄漏电流去噪。

首先,采用快速傅里叶将图3(a)的泄漏电流变换到频域,其幅度谱如图3(b)所示。

其次,根据公式(2)设置阈值提取周期分量。其中,令调节因子k=19。周期分量的幅度谱如图3(c)所示。由图3(c)可以看出,周期分量主要为基波和奇次谐波,其中的固有频率噪声被阈值去除了。图3(c)的时域波形如图13(a)所示。

提取周期分量之后剩下的成分如图3(d)所示。由图3(d)可以看出,成分中包含了明显的突变值。因此,采用sqtwolog小波阈值对图3(d)的信号去噪。采用db2小波对图3(d)的成分进行分解。fs=10 k Hz,由图3(b)可知泄漏电流在50 Hz处存在较大的周期分量,因此,取fm=50 Hz,将fs和fm的取值代入公式(4)得分解层数m=6。即,将图3(d)的信号分解为6层,得到6层细节和第6层概貌。取sqtwolog阈值,并根据对各个细节噪声方差的估计,进一步调整sqtwolog阈值后,对每个细节进行硬阈值量化。由量化后的细节和概貌重构得到z的去噪结果,如图13(b)所示。由图13(a)和图13(b)的信号重构泄漏电流信号得到图3(a)的去噪结果,如图13(c)所示。

为了对比,图3(d)的信号在小波去噪时设置小波系数为0,最终的去噪结果就是图13(a)所示的波形。

由图13(a)和图13(c)可以看出,图13(c)的去噪结果含有明显的突变值,反映了放电的冲击结果。而图13(a)的去噪结果却大量的消除了这些成分,因此,图13(c)的去噪结果更可取。这也验证了所提方法的有效性。

4 结论

交流泄漏电流篇4

一般试验接线, 是由自耦调压器、试验变压器、高压二极管和测量表计组成半波整流线路或倍压半波整流线路。根据微安表在试验回路中所处的位置不同, 可分为两种基本接线方式, 分述如下:

微安表接在高压侧的接线, 如图1所示。试验变压器Bs的高压端接至高压二极管D的负极, 由于二极管的单向导电性, 在其正极就有负极性的直流高压输出。为了减小直流电压的脉动, 在被试品Cx上并联稳压电容器C, 电容值一般不小于0.1微法, 对于电容量较大的被试品, 如发电机、电缆等可以不加稳压电容。当直流高压的脉动足够消失, 其电压的峰值、有效值和平均值是很近似的, 可用高静电电压表V2来测量。泄露电流用串接在被试品Cx高压端的微安表测量。这种接线的特点是微安表处于高压端, 对地绝缘, 因此不受高压对地杂散电流的影响, 测量的泄漏电流比较准确。但微安表及从微安表至被试品的引线应加屏蔽。由于微安表处于高压, 故给读数及切换量程带来不便。

2 直流高压电源的获得

前述的简单整流电路中, 最大支流输出只能接近验变压器的峰值电压Umax, 欲获得更高的直流电压, 常用倍压整流来实现。输出电压接近试验变压器高压侧峰值高压的两倍, 适合于一端接地的被试品。这种线路要求高压试验变压器Bs高压绕组的两个引出端对地绝缘, 一个端头对地能承受试验变压器的最大峰值电压Umax, 另一个端头对地承受2Umax。

3 直流电压和泄漏电流的测量

3.1 直流电压的波形和脉动电压的测量。

如果被试品及承受直流高压的各部分都不产生泄漏, 则被试品将被充电到电源电压的峰值。事实上, 泄漏电流总是存在的。因此, 存在着充放电的过程, 在t1这段时间内, 变压器通过高压二极管向电容C充电;在t2这段时间内, 电容C经负载电阻R放电, 使电容器C上的电压达不到试验变压器电压的峰值, 也不能保持恒定, 而只能达到充电与放电相平衡的稳定状态, 此时的直流电压在平均值Uav的上下波动。

3.2 直流高压的测量

3.2.1 高电阻串联微安表测量。

电压测量原理:被测直流电压加在高值电阻R上, 则R中便有电流产生于R串联的微安表的指示, 即为在该电压下流过R的平均值电流。因此, 可根据微安表指示的电流值, 来表示被测直流电压的数值。这种测量电压的方法, 是将微安表的电流刻度直接换成相应的电压刻度;或事先校验出直流电压与微安数的关系曲线, 使用时由微安表的数值, 在这条曲线上查出相应的电压值。3.2.2在试验变压器低压侧测量。当试验电源为正弦波时, 可根据试验变压器的变比, 将低压侧电压的有效值折算到高压侧的有效值, 然后将其有效值乘 , 即为被测的直流电压值。这种计算方法, 只有当被试品的泄漏电流很小, 在保护电阻上产生的压降可以忽略不计, 才可以认为, 被试品上所加的电压, 就是试验变压器高压侧输出电压的峰值。

3.3 泄漏电流的测量。

用直流微安表测量被试品的泄漏电流时, 要使测量安全可靠, 除需要对微安表进行保护外, 还应消除杂散电流的影响。

3.3.1 微安表的保护。

如前所述, 严格说来, 试验电压总是脉动的。脉动成分加在被试品上, 就有交流分量通过微安表, 因而使微安表指针摆动, 难于读数, 甚至使微安表过热烧坏。试验过程中, 被试品放电或击穿都有不能容许的脉冲电流流经微安表, 因此需对外安表加以保护。3.3.2消除杂散电流对测量的影响。在试验中除被试品的体积泄漏电流之外, 还有其他电流流过微安表而造成测量误差, 这些电流称为杂散电流。消除杂散电流是提高试验准确的关键。根据被试品的情况, 尽量选择能反映被试品本身泄漏电流的试验接线。这种接线由于对处于高压的微安表及引线加了屏蔽, 基本上能消除杂散电流的影响。试验回路中其他设备的接地线应接至试验变压器的低压端, 使这些设备的泄漏电流不经过微安表, 从而提高了测量的准确度。

4 注意事项

4.1 高压回路限流电阻的选择原则:应将短路电流限制在二极管短时容许电流的范围内, 又不致造成过大的压降, 并能保证过流机电器可靠动作。当被试品击穿时, 过流继电器应在0.02s内切断电源。

4.2 二极管工作电压的选择, 在上述半波整流线路中, 最高试验电压不得超过其额定值的一半。

4.3 微安表接于高压侧时, 绝缘支柱应牢固可靠、防止摇摆倒塌。

4.4 试验设备的布置要紧凑、连接线要短, 宜用屏蔽导线;既要安全又便于操作;对地要有足够的距离, 接地线应牢固可靠。

4.5 应将被试品表面擦拭干净, 并加屏蔽, 以消除被试品表面脏污带来的测量误差。

4.6 能分相试的被试品应分相试验, 非试验相应短路接地。

4.7 试验电容量小的被试品应加稳压电容。

4.8 试验结束后, 应对被试品进行充分放电, 最好通过电阻放电。

4.9 试验必须符合电气安全规程的要求, 试验中使用的绝缘工具必须经试验合格。

5 异常情况的分析

5.1 从微安表反应出来的现象

5.1.1 指针来回摆动。可能有交流分量通过微安表, 读数取平均值, 若无法读数, 则应检查微安表保护回路, 或加大滤波电容C, 必要时改变滤波方式。5.1.2指针周期性的摆动。可能是被试品绝缘不良, 产生周期性放电, 应查明原因, 并加以消除。5.1.3指针突然冲击。向减小方向, 可能是电源回路引起;向增大方向, 可能是试验回路或试品出现闪络, 或内部断续性放电引起。5.1.4指针所指数值随时间变化。若逐渐下降, 可能是充电电流减小或被试品表面绝缘电阻上升引起;若逐渐上升, 可能是被试品绝缘化引起。

5.2 从泄漏电流数值上反应出来的情况

5.2.1 泄漏电流过大。应先检查试验回路各设备状况和屏蔽是否良好, 在排除外因之后, 才能对被试品做出正确的结论。5.2.2泄漏电流过小。应检查接线是否正确, 微安表保护部分有无分流与断线。

参考文献

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交流泄漏电流篇5

某500kV变电站的35kV避雷器型号为YH5WZ-51/134,于2012年6月投运,交接试验数据合格。某日,B相避雷器泄漏电流突增至0.5mA,约为正常相的2倍(A、C相避雷器泄漏电流为0.23mA)。当晚即对该故障相避雷器和正常相避雷器进行了红外测温和全电流、阻性电流试验。全电流、阻性电流试验结果见表1。

由表1可知,B相避雷器全电流约为A、C相的2倍,阻性电流约为A、C相的20倍。由此可初步判断,避雷器内部受潮导致绝缘降低。

由红外图谱(如图1、图2所示)可知,B相避雷器最高温度为21.1℃,热像特征为局部发热,存在明显发热点;而正常相(A相)最高温度为16.3℃,热像均匀,无明显发热点。

综上,可判定B相避雷器存在阀片受潮或老化缺陷。由于情况紧急,因此当晚即将故障避雷器退出运行。

2 故障查找及原因分析

2.1 试验数据分析

2.1.1 红外图谱分析

B相避雷器的温升为:

相对温升为:

式中,τ1为发热点温度;τ2为正常相对应点的温度。

根据DL/T 664—2008《带电设备红外诊断应用规范》中关于金属氧化物避雷器的电压致热型缺陷诊断判据的描述,当温升K>1℃,相对温升δt>20%时,即可判定避雷器阀片受潮或老化。

2.1.2 避雷器全电流、阻性电流试验数据分析

由表1可知,B相(故障相)避雷器的全电流为正常相平均数的1.8倍,阻性电流为正常相平均数的19.5倍。根据国家电网公司颁布的《避雷器管理规范》,当测量运行电压下全电流、阻性电流增加1倍时,即可判定避雷器存在内部受潮故障,应停电检查。

2.1.3 避雷器绝缘试验数据分析

停电后对避雷器进行了绝缘试验,发现绝缘电阻只有205MΩ,远小于《避雷器管理规范》中要求的2 500MΩ,这表明避雷器内部受潮导致绝缘电阻降低。

2.2 解体检查分析

为了进一步确认故障原因,对故障避雷器进行了解体检查。该避雷器为有机复合外套氧化锌避雷器,外套由有机复合物浇筑而成,内部是绝缘筒,材质为环氧树脂。绝缘筒内部由11个氧化锌阀片自上而下串联构成,顶部有1个长约10cm用来支撑、固定氧化锌阀片的金属垫高件。绝缘筒内部没有压紧弹簧,氧化锌阀片的压紧是由绝缘筒上下的2个圆柱形端子通过螺纹拧紧来实现的。避雷器内部结构如图3所示。

此外,绝缘筒内部的金属垫高件内壁上有水珠,阀片有受潮痕迹。进一步解体发现,避雷器顶端的有机复合物较薄(约2mm),未将绝缘筒完全浇筑在有机物内;绝缘筒与圆柱形端子之间靠螺纹接触,是硬接触,不能完全阻止水汽进入;避雷器底部的有机复合物较厚(约8mm)。

综上,生产过程中绝缘筒浇筑时定位发生偏差,导致避雷器顶部有机复合物厚度过小,底部厚度过大(按工艺要求,顶部与底部的浇筑厚度以5mm为宜),阴雨天气时,避雷器不能起到防潮作用,水汽进入使阀片受潮,导致极间绝缘电阻骤降,最终致使泄漏电流突增。若内部受潮继续加重、极间绝缘电阻继续降低,则会造成避雷器击穿甚至爆炸。

3 结论和防范措施

确定B相避雷器存在故障后对其进行了更换,投运后测得其泄漏电流为0.24mA,运行正常。该35kV避雷器故障的直接原因是密封不良导致阀片受潮,反映出生产厂家在制造工艺方面存在不足,浇筑过程中对绝缘筒没有采取可靠的定位措施,致使该批次避雷器都存在密封不良的隐患,具有家族缺陷产品的特征。为此,建议厂家严把质量关,从制造工艺、产品设计等方面采取有效措施确保制造质量。为了避免再发生此类事故,采取以下防范措施。

(1)对运行中的硅橡胶避雷器特别是该型号、该厂家产品进行重点巡视,尤其是潮湿天气后应加强对泄漏电流的监视,重点关注泄漏电流突增的避雷器,并利用红外成像仪加强对硅橡胶避雷器的带电检测,若发现发热现象则应及时上报,以防故障进一步发展。

(2)做好该型号避雷器备品备件的管理,确保故障发生后能够及时消缺,及时恢复设备正常运行。

摘要：介绍某500kV变电站35kV氧化锌避雷器泄漏电流突增情况,通过分析避雷器红外图谱和阻性电流试验数据,结合避雷器解体检查结果,认定泄漏电流突增原因是避雷器内部受潮,并提出防范措施。

关键词：氧化锌避雷器,泄漏电流,内部受潮

参考文献

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交流泄漏电流篇6

但是仅仅依靠泄漏电流的数值来确定绝缘子表面的污秽情况并预报污闪是不可行的。而且在众多的泄漏电流检测分析中, 如何优选出最具代表性最合理的预测依据特征量, 一直是困扰研究人员的难题。泄漏电流时域特征量提取通常采用泄漏电流有效值、泄漏电流最大值以及临闪前最大泄漏电流等。其中泄漏电流有效值是所有泄漏电流特征参量中最容易检测和处理的, 也是被大家广泛认同的最有效特征量之一。本课题主要研究了泄漏电流的有效值, 提取出三个有效值特征量, 分别是泄漏电流有效值均值Ime, 泄漏电流有效值的最大值Imaxe, 泄漏电流有效值的标准差 σ。因此, 本文以人工污秽试验为基础, 使用XP-70 和XWP2-70 两种型号绝缘子, 对比研究了泄漏电流的有效值均值、最大值及标准差三个特征量与绝缘子表面污秽状态的数学关系。然后利用人工神经网络初步建立基于泄漏电流三个有效值特征量的绝缘子污秽状态预测模型, 并确定初步分析了泄漏电流三个特征量在绝缘子污秽状态预测模型中的权重, 为输电线路绝缘子的清扫提供参考。

1 基于泄漏电流的神经网络预测

1.1 建立模型

因为不同的绝缘子在同一泄漏电流特征值信息下的污秽度是不同的, 所以对于不同的绝缘子, 必须建立其各自的人工神经网络模型。

对于70k N的普通型绝缘子XP-70 和防污型绝缘子XWP2-70, 其相同状态下的输入参量是不同的, 但他们之间有一定的回归拟合关系, 可以类推。因此本文以XP-70 绝缘子为对象建立污秽预测模型, 输入则为泄漏电流的三个特征量, 输出为污秽度, 模型为BP神经网络, 采用有监督学习方式, 在学习过程中通过误差对隐层神经元个数进行调整, 最后得到一个最优的人工神经网络模型, 其预测模型示意图见图1。

网络的神经元结构如图1 所示。图1 中x1, x2, …, xn为神经元的输入, w1, w2, …, wn为相应输入的权值, b为神经网络的阈值, 则

1.2 归一化处理

本模型输入量为实验室饱和湿润下的3 片XP-70 绝缘子耐压试验所测的泄漏电流有效值提取出的3 个特征量泄漏电流有效值均值Ime, 泄漏电流有效值最大值Imaxe和泄漏电流有效值标准差 σ。为了统一量纲和防止因净输入的绝对值过大而使神经元输出饱和, 继而使权值调整进入误差曲面的平坦区。BP神经网络的训练样本在输入网络之前要进行必要的归一化, 也就是通过变换处理将网络的输入、输出数据限制在[0, 1]或[-1, 1]区间内。因此本课题把3 个输入参量进行归一化处理, 归一到区间[0, 1]里, 归一化处理按以下方式进行:

设x为某一泄漏电流有效特征值信息, xmax为此特征值信息中最大的量值 (可以是根据现场情况而得的估计值) , xmin为此特征值信息中最小的量值, 那么对于任意的环境信息x, 按以下方式进行归一化处理:

其中xmin、xmax分别为Ime和Imaxe的最小值和最大值, 其中 σ 本身就在[0, 1]区间内, 无需再做归一。对于Imaxe而言, 通过试验验证在安全区区间断的泄漏电流最大有效值一般在250m A以内, 故对于Imaxe仍可以采用公式 (2) 的归一化方法, 而不必加以区段化。

1.3 网络训练与结果

根据实验室实测的普通型绝缘子XP-70 和防污型绝缘子XWP2-70 泄漏电流有效值三特征量的回归拟合公式, 选择50 个点进行网络学习训练。在此过程中调整隐含神经元的个数, 最后用实验实测的10 组数据验证网络性能优劣, 得到两种绝缘子污秽状态的最优人工神经网络预测模型。此模型输入为3 个信息向量Ime、Imaxe和 σ, 输入层有3 个神经元, 隐含层有7 个神经元, 输出层有1 个神经元即污秽等级ESDD。

2 基于泄漏电流的污闪预警判据

2.1 三个特征量权重的比较分析

为了进一步分析由泄漏电流有效值而提取的三个特征量与绝缘子表面污秽度之间的关系, 从而更深入地验证三个特征量的有效性和可用性, 以XP-70绝缘子污秽预测网络为例, 采用固定三个特征量中的一个, 把另外两个作为网络输入, 即可获得两个参量同时变化时污秽度的变化趋势。为了求取三个特征量对污秽预测影响的大小提供一个趋势分析, 将三个特征量的变化范围比实际测量值适当放大一些, 以便更适合从理论上来分析三个特征量对污秽预测的影响。

2.2 确定预警判据

大量的试验比较研究表明:泄漏电流有效值 (1 分钟积分) 变化区间性明显, 可以划分为3 个区段, 即安全区、预报区 (即一级预警区) 和危险区 (即二级预警区) 。

在安全区、预报区和危险区内, 泄漏电流有效值均值Ime和有效值与均值的标准偏差 σ 也表现出较明显的分段性, 各污秽等级下20 分钟泄漏电流有效均值在安全区、预报区和危险区分段为0~30m A, 30m A~85m A, >85m A;各污秽等级下20 分钟泄漏电流有效值与均值标准偏差在安全区、预报区和危险区分段为0~12%。

3 结论

以大量人工污秽试验数据为基础, 利用人工神经网络的方法, 本文深入研究了绝缘子表面污秽度与泄漏电流有效值特征量之间的关系, 主要得出结论有:

3.1 泄漏电流有效值均值、最大值及标准差这三个特征量随着等值盐密的增加均呈上升趋势, 且拟合度均在0.95 以上。

3.2 以泄漏电流的有效值均值、最大值及标准差三个特征量作为输入变量建立的绝缘子污秽状态人工神经网络输出误差在8%以内, 满足工程要求。

3.3 泄漏电流三个特征量与污秽度的相关程度依次为有效值均值、最大值及标准差, 该结果可作为确定污闪预警特征量不同权重的依据。本文根据试验数据给出了一种基于泄漏电流的污闪预警初步判据。

摘要：污秽度和潮湿是影响输电线路绝缘子耐污闪性能的基本因素。潮湿属于不可控因素, 因此实时掌握绝缘子表面污秽度的状态对防污闪工作, 有针对性地制定清扫计划, 保障电网安全运行有重要意义。本文以人工污秽试验为基础, 使用XP-70和XWP2-70两种型号绝缘子, 着重对比研究了泄漏电流的有效值均值、最大值及标准差三个特征量与绝缘子表面污秽状态的数学关系。主要得出:泄漏电流这三个特征量随着等值盐密的增加均呈上升趋势;以泄漏电流的有效值均值、最大值及标准差三个特征量作为输入变量建立的绝缘子污秽状态人工神经网络输出误差在8%以内;泄漏电流三个特征量与污秽度的相关程度依次为有效值均值、最大值及标准差, 该结果可作为确定污闪预警特征量不同权重的依据。

关键词：绝缘子,泄漏电流,污秽,预测

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交流泄漏电流篇7

金属氧化锌避雷器以其优异的技术性能逐渐取代了其他类型的避雷器, , 近年来在电力系统中得到广泛应用。但是如果避雷器本身存在问题, 如内部绝缘下降等就会对系统造成极大的危害, 会造成母线、主变、进线停电, 因此, 监测运行中氧化锌避雷器的工作情况, 对正确判断其质量状况是非常必要的, 现场一般通过氧化锌避雷器泄漏电流表的指示是否正常来判断避雷器的工作状况。文章对氧化锌避雷器泄漏电流异常实例进行分析, 提出运行中的注意事项, 希望对安全生产有裨益。

1 氧化锌避雷器泄漏电流表回路的工作原理

如图1所示:氧化锌避雷器泄漏电流回路主要由避雷器、屏蔽环、Zn O电阻、泄漏电流表等组成。在氧化锌避雷器运行当中, 内部原因和大部分的外部原因都可以通过泄漏电流表来监视。

氧化锌避雷器的泄漏电流分为内部泄漏电流和外部泄漏电流, 内部的泄漏电流主要是通过避雷器内部、上底座、引线接入泄漏电流表内, 外部泄漏电流主要是通过避雷器瓷套外部、屏蔽环、绝缘衬套、下底座引入地下。因此正常情况下, 泄漏电流表监视的是内部泄漏电流, 当内部出现受潮导致绝缘被击穿或是下降时, 泄漏电流表会异常增大, 甚至满偏, 并伴有异常声响。此时若不立即停运避雷器, 就会扩大为事故。但有时氧化锌避雷器的泄漏电流不是异常增大, 而是异常减小, 甚至为零, 这就为运行人员正常监视避雷器带来了困难, 因为这时如果出现内部故障, 泄漏电流增大, 正好会出现在正常范围内, 会造成值班人员的误判断。

2 氧化锌避雷器泄漏电流异常实例

(1) 2008年1月10日, 漫天大雾, 某变电站内场外设备放电声音异常响, 值班员在巡视过程中发现1号主变220k V侧避雷器A.C二相泄漏电流为0.4m A, 而B相为0.1m A, 两相之间差距超过20%, 当即汇报上级, 决定暂时加强监测 (每小时观察一次) , 同时检修人员因大雾交通不便只能次日来检查处理。次日, 天气晴朗, 避雷器A.B.C三相泄漏电流自动恢复为0.1m A, 检修人员经过仔细的检查试验, 发现避雷器一切正常。 (2) 2006年4月12日, 220k V某操作班运行人员在巡视、抄录避雷器泄露电流表过程中, 及时发现并处理了某35k V路线B相避雷器接地引排断裂隐患 (见图2) , 避免了一起可能发生的避雷器爆炸。

3 氧化锌避雷器泄漏电流异常原因分析

3.1 潮湿天气会使得内部受潮, 绝缘下降, 泄漏电流指示增大, 但由于底座的绝缘也会降低, 分流作用会使得读数接近正常值, 产生误判。

图3粗略显示了避雷器泄漏电流测量的原理, 其中R1表示的底座的绝缘电阻, R2表示底座与屏蔽线间的绝缘电阻, A表示泄漏电流表R1与R2的电阻均在500兆欧以上, 泄漏电流表的电阻一般为几千欧到几十千欧。当雨、雪等导致避雷器受潮时, 首先使得R1和R2绝缘电阻下降, 此时R1与R2中分得的电流增加, 电流表测得的电流降低。

然后电流表内部也因为受潮导致绝缘下降, 电阻降低, 假设R1、R2和电流表电阻下降的幅度差不多, 由于电流表电阻远小于R1和R2, 此时电流表分得的电流大于正常工作时的电流, 表记指示变大。

所以, 由于电阻绝缘受潮降低的先后顺序以及电流表电阻和绝缘电阻在数量级上的差别, 造成了电流表读数在雨雪天气下可能会出现先降低后升高的现象, 前面的实例之一就是这样的原因。

3.2 避雷器底座绝缘降低 (绝缘衬套受潮或脏污)

图3中R1表示的底座的绝缘电阻, R2表示底座与屏蔽线间的绝缘电阻, A表示泄漏电流表。当R2降低时, R2中分得的电流增加, 电流表测得的电流降低。

3.3 其它原因

3.3.1 避雷器屏蔽环软线的滑落。

为了使避雷器的外绝缘爬距降低不多, 屏蔽环多加在最末一级磁裙下, 由于固定不良, 使得屏蔽环可能会滑落碰触避雷器底座造成毫安表短接, 泄漏电流表指示降低或无指示。

3.3.2 泄漏电流表表计卡涩、引排断裂。

由于电流表机械机构问题, 造成卡涩, 或者引排断裂都可能使得泄漏电流表指示为零或是指示没有变化。

3.3.3 避雷器内部绝缘受潮。

氧化锌避雷器内部受潮, 会造成绝缘下降, 泄漏电流表指示异常增大或满偏。

4 运行注意事项