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避雷器在线监测


避雷器在线监测试验
一、 避雷器在线监测的意义

避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一。 避雷器长期承受系统运行 电压的作用,会逐渐劣化或因结构不良、密封不严使内部结构和阀片受潮,严重 时将导致避雷器损坏或爆炸,可能导致母线短路,影响系统安全运行。避雷器预 试必须停运主设备, 有时因为运行方式限制无法停运主设备,特别是高电压等级 设备, 从

而导致避雷器无法按时试验,所以采用带电在线测试手段来及时掌握氧 化锌避雷器的实际运行状况具有非常重要的意义。

二、氧化锌避雷器原理 氧化锌避雷器相当于一个电阻和电容组成的混联电路, 其等效电路和向量图如图

由图可见,氧化锌避雷器全电流 IX(持续泄漏电流)是线性的容性分量 IC 和非线性的阻性分量 Ir 构成。由于阀片的介电常数很大(ε r=500-2000) ,故 氧化锌阀片具有相当大的电容量,通过阀片电容C的电流IC在几百 μA以上, 一般在正常情况下,容性电流IC占全电流的比例要比阻性电流Ir 大得多,故以 容性分量 IC 为主。阻性分量仅占 10%-20%。

三、氧化锌避雷器泄漏测试仪介绍 HD-Z10A 氧化锌避雷器泄漏测试仪在设备运行状态下,可测量氧化锌避雷器

的全电流,阻性电流及谐波、工频参考电压及谐波、有功功率及相位差,并运用 数字波形分析技术,采用谐波分析和数字滤波等软件抗干扰方法使测量结果准 确、稳定。并分析出基波和 3-7 次谐波和含量,并能克服相间干扰影响,正确测 量边相避雷器和阻性电流,及时发现设备内部绝缘受潮及阀片老化等危险缺陷。 现场测试接线如图所示。

四、测量在线运行试品的测试接线方法及使用方法 接 PT 的测试接线方法及使用方法 (1) 接线方法,见图 ①先把仪器可靠接地 ②将仪器的电压测试线(黑线)连接到与被测避雷器同相的 PT 的二次绕组, 红色夹子夹绕组的相线,黑色夹子夹中性点。 ③将仪器的电流测试线 (红线) 连接到被测避雷器的雷击计数器的上下两端, 先将黑夹子夹到避雷器接地引下线上(即雷击计数器的下端) ,然后通过 绝缘操作杆将红夹子夹到雷击计数器的上端。 ④将电压、电流测试线的航空插头接到仪器的接线端子上。 ⑤打开仪器电源开关,使仪器处于待机状态。

(2) 使用方法 ① 开机后,仪器进入主菜单,如图

在此界面下可选择仪器测试状态和设定被测试品的参数,测量方式有两 种选项: “接 PT”和“无 PT” ,选择电压和相别。 ② 如选“接 PT” ,相别选择 B,因为对 B 相测量不存在相间干扰的问题,所 有按“测试”键后直接进入测试状态,几秒钟后显示测量数据。 ③ 如选“接 PT” ,相别选择 A,因为存在相间干扰,所以按“测试”键后进 入菜单,如图六

*如果不想用补偿法测量,则选择“否” ,按“测试”键直接进入测试状 态,如图七

几秒钟后显示没有经过补偿的测量数据。 *在测量一字排列的三相避雷器时,测量边相 A 相和 C 相时,会受到 B 相 的干扰,可以用补偿相间干扰法进行测量。如果想用补偿法测量,需要先

测量相间干扰。具体的接线方式如下: 将仪器的电压测试线(黑线)接到与被测避雷器 A(或 C)同相的 PT 的二 次绕组,红色夹子夹绕组的相线,黑色夹子夹中性点。将仪器的电流测试 线(红线)接到 B 相避雷器的雷击计数器的上下两端,先将黑夹子夹到避 雷器接地引下线上(即雷击计数器的下端) ,然后通过绝缘操作杆将红夹子 夹到雷击计数器的上端。仪器菜单进行到图六时,选择“是” ,然后按“测 试”键,进入菜单如图八

几秒钟后,仪器显示出干扰角的数值,如图九,此时,Ф 角为 A 相电压 和 B 相电流之间的夹角。 测 A 相时夹角通常为-30°~-50°之间, C 相时夹角通常为-150°~ 测 -170°之间。 然后回复常规接线,即将电流测试线(红线)接到与被测避雷器计数器 的上下两端,然后 按“测试”键,几秒钟后仪器显示补偿相间干扰后的 测量数据。如接线没有恢复(角度没有明显的变化) ,测试后又回到图九 的状态。

无论采用何种方式测量,当测量数据显示在液晶屏上时,按“选择/ 打印”键都可以打印测试数据,液晶屏上显示的电压和电流的波形只作 为参考,不进行打印。 如果不选择补偿相间干扰的测试方法,测试数据通常是 A 相的阻性

电流大于 B 相的阻性电流,B 相的阻性电流又大于 C 相的阻性电流;如果选 择补偿相间干扰的测试方法,则测试数据应该三相基本相同。如不符合以上 常规情况,则试品的数据可能与出厂值有变化。

五、测试数据说明: Ux : 工频电压有效值,此电压为实测电压 U1 : 工频电压基波有效值 U3 : 工频电压三次谐波有效值 U5 : 工频电压五次谐波有效值 U7 : 工频电压七次谐波有效值 Ix : 全电流有效值 Ir : 阻性电流峰值 Ir1 : 阻性电流谐波峰值 Ir3 : 阻性电流三次谐波峰值 Ir5 : 阻性电流五次谐波峰值 Ir7 : 阻性电流七次谐波峰值 P Ф : 有功功率 : 基波电流超前基波电压的相位差

波形 Ux,Ix 为工频电压和全电流的真实波形,它既能反映电压和电流的相位 差,又能反映电源质量。 六、避雷器性能判断 6.1、电流电压相位差φ 分析氧化锌避雷器性能 由于氧化锌避雷器全电流包含阻性电流和容性电流, 带电测试仪通过专用的电流 测量仪获得避雷器运行的全电流 IX,以避雷器的母线电压 U 为基准向量,通过比 较 IX 与 U 的相位。当氧化锌避雷器老化和受潮时,阻性电流增加,而容性电流 变化很小,因此,电流电压相位差φ 会下降。因此从电流电压相位差 Ф 判断更 为有效,判断方法如下: Ф 性能 <75° 差 75°~79° 中 79°~83° 良 83°~87° 优

在用补偿法测量时,认为 A 相和 C 相对 B 相的干扰相等,即 B 相不受干扰, 这样在测量时可能出现 1°~2°的误差。 6.2、全电流 IX 分析氧化锌避雷器性能 氧化锌避雷器全电流 IX 是氧化锌避雷器必需检测的电气基本参数。测量全 电流能够发现氧化锌避雷器的显著劣化, 但全电流对早期的老化或受潮反映不灵 敏, 这是因为全电流值中阻性电流所占的成分很小,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。 全电流是反映氧化锌避雷器的一个重要数据。 单看全电流数值是不能判断氧 化锌避雷器的好坏,测试时的系统电压、温度、湿度都会影响全电流值。氧化锌 避雷器全电流 IX 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 量与之比较,若测量全电流值比初始值增加 1 倍,则应停电检查试验。 6.3、阻性电流分析氧化锌避雷器性能 氧化锌避雷器的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。其表现为系统电压下的阻性电流增大。因此,检测氧化锌避雷器运行是否正 常的关键是正确确定泄露电流中的阻性电流增量。 6.3.1、阻性电流峰值Ir 分析氧化锌避雷器性能 阻性电流Ir 由基波Ir1 和各奇次谐波电流组成的组性电流为正弦波,用峰 值来表示。 在系统持续运行电压下,正常 110KV 氧化锌避雷器的组性电流峰值在 几十至百μ A 级,在氧化锌避雷器受潮、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氧化锌避雷器 性能的变化比较灵敏。 阻性电流峰值是对氧化锌避雷器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、表面泄漏电流的影响。因此,仅靠 它分析判断氧化锌避雷器的实际电气特性是不够的。 6.3.2、测量阻性电流谐波分析氧化锌避雷器性能 氧化锌避雷器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判别氧化锌避雷器性能下降的原因。 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 波是反映氧化锌避雷器电气特性的重要参数。


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