氧化鋅避雷器帶電測(cè)量原理

陳饒　張麗?！●R永軍　何臨虹　瞿西江

摘要：本文首先介紹了氧化鋅避雷器帶電測(cè)量原理，分析了氧化鋅避雷器帶電測(cè)量的理論依據(jù)，探討了影響測(cè)量結(jié)果的因素。

[關(guān)鍵詞]氧化鋅避雷器帶電測(cè)試工頻泄露電流阻性電流

1測(cè)試工頻參數(shù)的必要性

絕緣電阻和直流泄露電流需要停電，測(cè)試周期較長(zhǎng)，而受潮和污穢故障的產(chǎn)生速度快。停電測(cè)試周期不能滿足。工頻條件下阻性電流測(cè)量無(wú)需停電，測(cè)試方便，每年可在雷雨季節(jié)前后進(jìn)行兩次測(cè)試。

2避雷器測(cè)試項(xiàng)目

絕緣電阻（2500M91000M9）

直流泄露參數(shù)：包括直流1mA下的電壓UIma和75%UImA下的泄露電流（滿足GB/T11032-2000，U1mA變化小于5%泄露電流小于50μA）

工頻泄露參數(shù)：可以對(duì)避雷器在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行全電流和阻性電流測(cè)量，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部絕緣受潮及閥片老化等危險(xiǎn)缺陷，其原理是通過(guò)對(duì)被測(cè)設(shè)備的電壓、電流信號(hào)的精確采樣，運(yùn)用傅立葉級(jí)數(shù)技術(shù)和數(shù)字濾波等計(jì)算方法。

3工頻泄露電流的形成

氧化鋅避雷器總的泄漏電流由阻性分量和容性分量組成，其中除了基波外，包含高次諧波含量。阻性分量被稱為阻性電流，阻性電流主要由非線性電阻片（閥片）的電阻特性，閥片表面的沿面泄露，以及瓷套內(nèi)外表面的沿面泄露，絕緣支撐件的泄露構(gòu)成。

測(cè)試符號(hào)所代表的參數(shù)含義：

Ix：全電流有效值

Vx：系統(tǒng)電壓有效值

Irp：阻性電流峰值

I1rp：基波阻性電流峰值

φd：電壓電流相位差

P：有功功率

I3rp：三次阻性電流峰值

I5rp：五次阻性電流峰值

I7rp：七次阻性電流峰值

Icp：容性電流峰值

避雷器運(yùn)行中存在的全電流，有兩部分組成，阻性電流Ir和容性電流Ic，阻性電流對(duì)閥片的初期老化、受潮反映比較靈敏。

所以以，上測(cè)試數(shù)據(jù)中尤為重要的是全電流，阻性電流。其它包括波形僅做參考。

4避雷器的伏安曲線

避雷器上所施加的電壓持續(xù)增加，增加到其非線線性區(qū)之后，電流會(huì)突然增大，電壓被限制在一定高度，不再成比例增長(zhǎng)。紅色線為故障避雷器伏安曲線，相同的電壓下，其泄露電流I2增大。如圖1所示。

5避雷器的等效電路

避雷器可以等效為一個(gè)非線性電阻和電容的并聯(lián)。

避雷器在工作電壓下，泄露電流主要為容性電流分量，一般不大于五分之一為阻性電流分量。在運(yùn)行電壓下流過(guò)避雷器的泄漏全電流包含了阻性泄漏電流分量、容性泄漏電流分量?jī)刹糠?。在避雷器處于正常運(yùn)行電壓狀態(tài)下阻性電流分量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于容性分量，一般阻性泄漏電流分量占全電流的比例不會(huì)超過(guò)10-15%的數(shù)值，所以阻性分量即使增加一倍，全電流的變化不會(huì)超過(guò)5.0%。所以采用全電流的測(cè)量方法，就不能有效監(jiān)視避雷器的內(nèi)部性能劣化的趨勢(shì)。

6阻性電流測(cè)測(cè)量原理

補(bǔ)償法（又稱二次法）測(cè)試儀采用應(yīng)用最為廣泛數(shù)字信號(hào)處理（DSP技術(shù)）和傅立葉變換（FFT）技術(shù)，通過(guò)諧波分析和數(shù)字濾波等抗干擾方法，使得測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

通過(guò)對(duì)避雷器的泄露電流波形，和PT二次側(cè)電壓波形進(jìn)行采樣，二次電壓法是被公認(rèn)的最為準(zhǔn)確的測(cè)量方法：通過(guò)采樣得到全電流有效值Ix，通過(guò)傅里葉變換去掉諧波，三角函數(shù)計(jì)算電流和電壓的相位角φ，根據(jù)圖2可得到阻性電流

Ir=IxCOSP，

或者Irp=1.414IxCOSφ

其中：Ir—阻性電流有效值;

Irp—阻性電流峰值;

Ix—全電流有效值;

φ—電壓電流相位角。

7影響測(cè)量結(jié)果的因素

（1）電壓因素在運(yùn)行電壓下的測(cè)量，由于運(yùn)行電壓的變化幅度會(huì)大于5%以，上，所以產(chǎn)生的全電流由于避雷器工作在線性區(qū)的線性變化，故測(cè)量結(jié)果也有5%以上幅度的變化，此因素影響不可忽略，可以參考運(yùn)行電壓的變化情況分析電流的變化。

（2）干擾因素。避雷器帶電測(cè)試中，

ABC三相的全電流數(shù)據(jù)基本相差不大，而阻性電流數(shù)據(jù)往往差異性很大，其原因主要是受相鄰母線電壓對(duì)避雷器底座形成的空間容性電流干擾所致。

（3）瓷瓶污穢因素。瓷瓶的外表面在無(wú)污穢，輕微污穢，嚴(yán)重污穢情況下，測(cè)得阻性電流會(huì)完全不同，可根據(jù)實(shí)際情況定性分析。

（4）溫濕度因素。不同的外界環(huán)境，尤其是大氣濕度會(huì)影響測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（5）相間干擾因素。以A相為例：在假設(shè)不受到相間干擾的情況下，A相理論全電流如圖中黃色實(shí)線所示，在B相空間干擾（如圖中短棕色線）的作用下，根據(jù)向量加法的平行四邊形法則，A相實(shí)測(cè)全電流如圖中黃色虛線所示。C相的分析方法相同，如圖3所示。

8結(jié)語(yǔ)

在相間干擾的作用下，A相相位角變小，A相阻性電流變大;C相相位角變大，C相阻性電流偏小。