关于金属氧化物避雷器带电测试的干扰分析

刘旭强

摘要：金属氧化物避雷器带电测试相比传统的停电直流测试具有极大的优势,但周围带电设备对被试避雷器的影响以及避雷器自身存在的相间干扰则是目前带电测量方式遇到的最大困扰。本文首先对相关内容做了概述，分析了其测量原理，并结合相关实践经验，就运行中三相MOA相间干扰对带电测试的影响展开了研究，阐述了个人对此的几点认识与观点，望有助于相关工作的实践。

关键词：金属氧化物；避雷器；带电测量；干扰

作为一项实际要求较高的工作，金属氧化物避雷器带电测量相间干扰的关键性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对该项问题的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化其最终整体效果。

1概述

金属氧化物避雷器（MOA）以其优越的非线性特性，在电力系统得到了广泛的应用，MOA中的氧化锌电阻片作为电力设备的过电压保护元件，要耐受各种过电压冲击，事故损坏率较高。为了及时消除缺陷，确保电力系统的安全运行，按惯例每年必须进行一次预防性试验，但因其量多，且需要对线路停电进行实验，不仅轮流测试的工作量大，而且测试周期长，不能及时发现缺陷。因此，国内外许多研究单位和厂家纷纷推出MOA性能带电测量的方法和仪器来对正在运行的MOA进行带电性能检测，以期望简单快速地判断出MOA运行时的性能状况，但周围带电设备对带电测量的结果存在严重的干扰，使得测量值难以真正反映MOA的真实运行状况，特别是难以发现MOA的早期故障。

2测量原理

2.1投影法测量

针对目前变电站内常用的无间隙MOA，其等值电路可以近似由非线性电阻R和电容C构成的并联电路来表示。Ix为运行状态下的交流泄漏电流；Ic为容性电流分量；Ir为阻性电流分量；φ为持续运行电流与电压的夹角。在正常运行情况下，流过避雷器的电流主要为容性电流，阻性电流所占比例很小。当出现氧化锌阀片老化、避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面严重污秽等情况时，阻性电流则大大增加。因此，测量阻性电流的变化是监测避雷器设备特性的主要方法。现场测试中，在线测量时将电压信号输入接到与被测避雷器位于同相的PT二次侧，电流信号输入端连接到避雷器的计数器两端，仪器的接地端接至计数器的下端即与地相连，保证测试人员及设备的安全。

当参照上述接线方式正确接线时，仪器输入PT的二次电压作为参考信号，MOA中流过输入的电流信号，仪器经过傅立叶变换可以得到电压基波U1、电流基波峰值I1P和电流电压夹角φ。测量过程中，MOA全电流中含有由于氧化锌非线性特性以及母线电压谐波等因素产生的高次谐波，由于与全电流峰值Irp相比，阻性电流基波峰值Ir1p更加稳定真实，因此测量时采用Ir1p作为阻性电流指标。

2.2单相金属氧化物避雷器阻性电流Ir1p与φ的关系

仪器采用投影法进行计算时，根据前面阐述的阻性电流变化三角关系可知，对于单相避雷器来说：阻性电流基波值Ir1p=Ix1p*sinφ；容性电流基波值Ic1p=Ix1p*cosφ。

因此φ的测量对阻性电流Ir1p的测量起着决定性的作用，如果能够准确测得φ角，就可以得到准确的阻性电流值，从而比较精确地判断避雷器的受潮及老化。但是带电测量时由于强电场的干扰，φ的测量必然受到一定影响。当测量不考虑“相间干扰”时，φ大多在81°～86°。按照“阻性电流不能超过总电流的25%”规定的要求，φ角不能小于75°。在实际测量中当出现φ<80°时应当引起注意，说明此时阻性电流分量相对较大，可以考虑氧化性避雷器的受潮老化性能出现了下降现象。但是如果在测量中不考虑“相间干扰”，以其测量的结果来分析阻性电流的大小会导致对避雷器实际的受潮或老化现象判断有一定的误差。因此应综合分析测试环境中各影响因素的作用，尽可能排除干扰源后再进行测量。

3运行中三相MOA相间干扰对带电测试的影响

在不考虑相间干扰影响并假设三相避雷器特性相同的情况下，各相电压及持续运行电流的夹角应保持三相一致，而三相“一”字形排列的避雷器在运行状态下，相邻相电压会对本相避雷器产生相间容性耦合，耦合电路非常复杂且耦合电压并非恒定值，因此这种耦合现象比较复杂。为简化分析，针对实际工程应用中普遍的“一”字形排列的避雷器，仅考虑同一间隔中邻相干扰时的等值电路，耦合干扰用电容电流来表示。当只存在本间隔邻相的耦合干扰情况下，每一相避雷器实际所测的电流值为本相容性电流、阻性电流及邻相耦合过来的干扰容性电流值的合成值。假设三相避雷器性能相同的理想情况下，仅考虑邻相之间的耦合干扰时，B相对A，C两相的干扰影响基本一致，即B相对A相的耦合电流与B相对C相的耦合电流幅值大小相同且向量关系平行，A，C两相对B相的耦合干扰对称。

准确测定持续电流中的阻性分量的前提就是获得正确的持续电流的幅值和T，然而附近带电设备特别是邻相带电设备对被测MOA的持续电流产生的耦合干扰影响，使得被测MOA的持续电流的幅值和T都发生了复杂的变化，并且带电设备种类繁多，有本组的MOA，还有非本组的耦合电容器、断路器、隔离开关、垂直导线、水平导线、母线等，因此耦合干扰的电容电流变化较大，耦合的电容电流在相位上和本相待测MOA中的阻性电流和容性电流均不一致，致使所测持续电流的幅值与电压的夹角变化很大，并且很难得到定量的统一规律。因此，在对MOA运行性能进行带电测量时，欲得到准确的持续电流的阻性分量是不可能的。而且，对MOA进行带电测量的目的是判断MOA性能的好坏，不是要得到准确的阻性电流值，因此要求准确测量阻性电流也是不必要的。因此，可以通过在相同的周围环境下，对MOA进行正常的带电测量，但是判断MOA性能的好坏不是根据测量得到的阻性电流值，而是根据阻性电流的增量来判断。

结束语

综上所述，加强对金属氧化物避雷器带电测量相间干扰的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施过程的科学性。

参考文献

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