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什么是氧化锌避雷器的阻性电流?

发布时间:2021/4/23 9:09:31

氧化锌避雷器是现代电力系统预防过电压的重要保护设备,通常采用在线监测阻性泄漏电流的方法对其运行状况进行判断。结合目前各阻性泄漏电流提取方法的优点,以B相电压过零点为时间参考点的泄漏电流谐波分析法为基础,提出了一种新型阻性泄漏电流的提取方法,并给出了该方法的数学模型。通过仿真计算证明,该方法不仅能够有效地消除电网谐波电压与相间耦合电容的干扰,避免因某相避雷器故障、三相避雷器差异以及电网电压波动等因素给监测带来的影响,还可以准确地提取阻性泄漏电流。

 

氧化锌避雷器具有无间隙、通流容量大、非线性好等优点20世纪 70年代问世以来,氧化锌避雷器以其优越的保护性能逐渐取代了传统的碳化硅避雷器,成为电力系统限制过电压、降低绝缘水平和提高运行可靠性的重要保护单元。

然而,由于在运行过程中长期承受工作电压、冲击过电压和大气环境的电、热、力等诸多因素综合作用,导致避雷器电阻阀片与密封元件逐渐劣化,引起泄漏电流增大而发生热崩溃,严重时甚至会发生爆炸。因此,为了保证电力系统的安全稳定运行,采用合理的方法对氧化锌避雷器的运行状况进行在线监测显得尤为重要。

为了及时准确地发现氧化锌避雷器的故障隐患,国内外开展了大量对其泄漏电流进行在线监测的研究工作。现阶段普遍通过提取阻性泄漏电流的方法,对氧化锌避雷器的运行状况进行诊。目前应用于氧化锌避雷器在线监测的阻性泄漏电流提取方法主要有零序电流法、谐波分析法和容性电流补偿法。

零序电流法是通过测量流经三相氧化锌避雷器的总泄漏电流之和,得出三相阻性电流3次谐波分量和的大小,并以此作为判断避雷器阀片是否发生老化的特征量。该方法原理简单,易于实现,但受电网谐波电压和相间耦合电容的影响较大。谐波分析法是通过对氧化锌避雷器的总泄漏电流信号和工作电压信号进行傅里叶变换,利用三角函数的正交特性直接提取出阻性泄漏电流的基波和各次谐波分量。该方法工程实现较为复杂,没有考虑相间耦合电容的干扰,但却可以有效地消除电网谐波电压的影响。容性电流补偿法是目前应用较为广泛的阻性泄漏电流提取方法,其基本原理是利用氧化锌避雷器的工作电压信号对容性泄漏电流进行补偿从而提取出阻性泄漏电流。以常规补偿法为基础,经过不断的研究发展,逐步发展出3次谐波补偿法、变系数补偿法以及过零点补偿法等,都在不同程度上减弱了电网谐波电压对监测的干扰[18-20],但没有减弱相间耦合电容对监测的干扰。

根据对目前各阻性泄漏电流提取方法优缺点的分析,本文提出了—种既可以避免电网谐波电压影响,又能够消除相间耦合电容干扰的提取氧化锌避雷器阻性泄漏电流的方法。

1基本原理及相关参量数学模型1.1基本原理

 

电力系统中按“—”字排列安装的三相氧化锌避雷器在运行时的等效电路如图1所示。图1所示等效电路是目前普遍采用的电路。其中,ua(t)u(t)uc(t)分别为三相工作相电压; ia(t)it(t)ic(t)分别为三相氧化锌避雷器各相的总泄漏电流;R.RR.分别为三相避雷器阀片的等效非线性电阻;CaCbCc分别为三相避雷器阀片的等效电容;C为三相避雷器相间耦合的等效电容(C并不是一个真实存在的电容,它是等效代替避雷器沿其高度方向上的相间杂散电容的作用,使流过C的电流与实际通过相间杂散电容最终流入到避雷器接地引线上的相间干

扰电流相等)。由于AC两相间隔较远,相间干扰可以忽略不计,因此只考虑ABBC之间的相间耦合电容。对于电压等级比较高的系统,330kV及以上,由于其避雷器─般都是由多节避雷器单元串联组成—个整体,而且在避雷器安装时并没有在的下连接处对流过避雷器外绝缘的泄漏电流和流过避雷器阀片的泄漏电流采取分离措施,因此,在两节连接处两种泄漏电流被混在了一起,导致无法实现仅针对避雷器阀片泄漏电流的在线检测。因此,1所示等效电路以及本文提出的建立在该等效电路基础上的新型阻性泄漏电流的提取方法不适合这种类型的避雷器。但是,如果对此避雷器在其相邻两节连接处加装两种泄漏电流分离措施(实际是加装外绝乡家泄漏电流导流环),则图1所示等效电路以及本文的新型阻性泄漏电流的提取方法也适合这种类型的氧化锌避雷器。

 

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