金屬氧化鋅避雷器(簡稱MOA)是確保電力系統安全、穩定運行的關鍵設備之一。為保障電力系統的安全和穩定,每年很有必要對避雷器進行計劃性的檢修與試驗。本篇將從在線洩漏監測技術採用的測量方法,並結合實際案例出發,分析此種技術的在現場應用的有效性。
氧化鋅避雷器在線監測技術有效性分析(精英版),民熔
常見避雷器:
民熔 HY5WS-17/50 氧化鋅避雷器
10KV高壓配電型
A級複合避雷器
參數:
產品型號: HY5WS- 17/50
額定電壓: 17KV
產品名稱:氧化鋅避雷器
直流參考電壓: 25KV
持續運行電壓: 13.6KV
方波通流容量: 100A
防波衝擊電流: 57.5KV(下殘壓)
大電流衝擊耐受: 65KA
操作衝擊電流: 38.5KV(下殘壓)
注:高壓危險!進行任何工作都必須先切斷電流,嚴重遵守操作規程執行各種既定的制度慎防觸電與火災事故。
使用環境:
a.海拔高度不超過2000米;
b.環境溫度:最高不高於+40C- -40C;
C.周圍環境相對溼度:平均值不大於85%;
d.地震強度不超過8級;
e.安裝場所:無火災、易燃、易爆、嚴重汙穢、化學腐蝕及劇烈震動場所。
體積小、重量輕,
耐碰撞運輸無碰損失,
安裝靈活特別適合在開關櫃內使用
發電廠、變電站、輸電線路是雷擊災害的高發區,無論是直擊雷還是感應雷,都可能給區內的設備造成損壞,同時也對與其相連的的外部設備帶來衝擊。因此電力系統中最常見的就是利用避雷器將此種雷擊的損害減至最小。
避雷器的種類繁多,最為常見和應用範圍最廣的是MOA氧化鋅避雷器。此種避雷器的推廣提高了電力系統運行的穩定性,產生了巨大的經濟效益。在交流電壓作用下,避雷器的總洩漏電流包含阻性電流(有功分量)和容性電流(無功分量)。正常運行情況下,流過避雷器的主要是容性電流,阻性電流只佔很小一部分,約為10%~20%。當閥片老化,避雷器受潮,內部絕緣部件受損以及表面汙穢時,容性電流變化不多,而阻性電流大大增加。
從而在其電阻閥片上產生熱量,隨著工作時間的延長,溫度的的升高會造成避雷器電阻閥片的老化,從而使阻性電流持續增大惡性循環。一旦系統中有過電壓產生,將會使避雷器產生的熱量急劇積累無法消散而導致爆炸的危險,從而使避雷器失去保護的作用。因此為了確保避雷器能夠正常的發揮作用,需要對避雷器定期進行計劃性檢修。
但是海南地區負荷缺口較大,計劃性的停電檢修時間較短,導致避雷器有效的檢查與試驗得不到保障。因此通過在線監測技術,定期測量避雷器的全電流和在線洩漏電流的變化趨勢,也可以及時了解避雷器的健康狀態,有效的彌補避雷器計劃性停電檢修時間較短的難題。
1 氧化鋅避雷器在線監測的方法
氧化鋅避雷器在線監測技術研究在很早之前就開展了,但是受制於當時計算機的計算能力,此種技術沒有得到大範圍的推廣。隨著科技的不斷進步,計算機技術也得到了快速的發展。大容量、高性能、小型化計算機的出現,很好地解決了氧化鋅避雷器在線監測技術在硬體上的缺點,因此出現了很多種類型的氧化鋅避雷器在線監測儀器。雖然檢測方法多種多樣,但是基本上都是以測量洩漏電流基礎。目前國內外採用的主要方法有以下幾種:
1.1總洩漏電流法
總洩漏電流法是以氧化鋅避雷器洩漏電流的容性電流分量保持不變為基準,排除其他因素的幹擾,簡單的認為總洩漏電流的增加,在一定程度上可以反映出其阻性分量電流的增長情況。目前大多數避雷器底座接地引下線上加裝一個微安表,以此來觀察洩漏電流的變化。就是採用此種測量方法。此種方法的優點在於設備簡單、投資少、觀察直觀,對受潮劣化的判斷靈敏。缺點在於它反應避雷器老化,尤其是早期的老化不靈敏。此種方法只是作為一種輔助手段,作為平時巡檢時的參考,不作為判斷避雷器健康狀態的最終依據。
1.2阻性電流三次諧波法
阻性電流三次諧波法是將全電流經帶通濾波器檢出三次諧波分量,根據氧化鋅避雷器的總阻性電流與三次諧波阻性電流分量的一定比例關係,計算而得到阻性電流峰值。其優點是只需取氧化鋅避雷器的總洩漏電流,不需要參考電壓,比較方便。
缺點是由於閥片規格與特性的不相同,導致三次諧波峰值與阻性電流峰值之間的函數關係不一樣,而且三次諧波峰值與阻性電流峰值函數關係又與閥片的老化而變化,氧化鋅避雷器的端電壓中的諧波含量也對測量結果產生影響,此外氧化鋅避雷器的受潮、表面汙穢情況它也是無法反應。當系統電壓中含諧波分量較大時,則電容電流也含有3次諧波,使測量存在較大的誤差,不利於對設備健康程度的判斷。因此阻性電流三次諧波法不能客觀的反應氧化鋅避雷器的實際運行工況,無法為判斷避雷器健康狀態提供準確可靠的數據。
1.3補償法測量阻性電流
補償法認為導致閥片發熱而產生有功損耗的原因是阻性電流分量,所以是通過外加容性電流來抵消與母線電壓成π/2相位差的容性電流分量,從而獲得阻性電流的方法。其優點在於它可以測量總洩漏電流,阻性電流分量及功率損耗,而且其測量效果、測量精度均滿足要求,使用也很方便。缺點是此種方法只有在總洩漏電流中的阻性電流與容性電流成π/2相位差時,才能真實反映閥片老化的情況。在測試現場有幹擾而三相成固定排列時,由於相間雜散電容的幹擾,容性電流與電壓不成π/2相位差,測試儀器不能將容性電流完全補償掉,從而產生誤差。
1.4諧波分析法監測阻性電流基波值
諧波分析法認為,用阻性電流基波來研究氧化鋅避雷器的小電流特性更合理,因為在正弦波電壓作用下,氧化鋅避雷器的阻性電流中既有基波,也有高次諧波。但只有基波電流能做功產生熱量,諧波電流不做功,也不產生熱量。在各種氧化鋅避雷器阻性電流值相等的情況下,因不同氧化鋅避雷器的阻性電流基波與諧波的比例往往不同,則其發熱、功耗也就不同
對於相間雜散電容的影響,可以利用諧波分析技術中測出的兩個變相洩漏電流的相來糾正。此種方法測量精度高,數據準確可靠。但是缺點在於此種方法設計較為複雜,投資成本較大,在實驗室中常使用此種方法。