避雷器相間耦合電容干擾屏蔽方法研究

引言

在三相避雷器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境中,由于場(chǎng)地和布置方式的限制,每相氧化鋅避雷器(簡(jiǎn)稱M0A)都不可避免地受到其他兩相M0A的影響,由相間電容耦合所形成的干擾電流使得全電流的相位發(fā)生偏移,使計(jì)算出的阻性電流分量產(chǎn)生誤差。由于實(shí)際的阻性電流本身很小,上述誤差足以造成測(cè)量結(jié)果嚴(yán)重失真,導(dǎo)致無(wú)法正確判斷M0A閥片的劣化狀況。而該相間耦合電容與避雷器的電壓等級(jí)、型號(hào)、安裝位置、距離等因素有關(guān),因此屏蔽避雷器相間耦合電容的干擾具有重要意義。

1避雷器相間干擾模型

鑒于避雷器的非線性特性,可以等效為一個(gè)非線性電阻和電容并聯(lián),單相避雷器在工頻交流電壓下的等值電路通過的全電流Ix包括非線性的阻性電流IR和閥片的電容電流IC。電流矢量的阻性電流與電壓同相位,容性電流超前電壓90"。測(cè)試A相時(shí),A相流過的電流包含其本體交流泄漏電流和B、C兩相引入的耦合電容電流。

相間電容干擾全電流示意圖如圖1所示。根據(jù)平行四邊形法則,A相實(shí)測(cè)全電流相位向B相方向偏移,造成A相相位角91偏小,計(jì)算出的阻性電流偏大。同理,C相全電流相位受到B相相間耦合電容的影響,全電流相位向B相偏移,造成C相的相位角92偏大,計(jì)算出的阻性電流偏小。有時(shí)可能出現(xiàn)相位角大于90",阻性電流為負(fù)值,不具備可信度。

通過上述分析可知,相間耦合電容干擾對(duì)避雷器阻性電流測(cè)試結(jié)果的影響不可忽略,直接影響對(duì)避雷器運(yùn)行狀態(tài)的判斷。

2避雷器相間耦合電容干擾屏蔽方法

本文提出一種避雷器相間耦合電容的測(cè)量方法,通過采用屏蔽測(cè)量的方法,配合微電流精確測(cè)量技術(shù)和強(qiáng)抗干擾選頻測(cè)量技術(shù),可提升對(duì)避雷器相間耦合電容干擾的屏蔽水平。

(1)對(duì)微電流信號(hào)采樣。本文通過采用高精度微電流互感器對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行采樣,并采用特殊的全金屬屏蔽結(jié)構(gòu),可抵抗外界的強(qiáng)工頻干擾。

(2)濾波處理。CPU對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行小波變換分析,從復(fù)雜的波形中濾除工頻背景噪聲,分離測(cè)量出特定頻率的異頻信號(hào)的大小和相位。

(3)現(xiàn)場(chǎng)空間干擾和測(cè)試線感應(yīng)屏蔽處理。由于需要測(cè)試的電流信號(hào)非常微弱,而現(xiàn)場(chǎng)存在空間電磁場(chǎng),測(cè)試線也可能產(chǎn)生耦合,造成測(cè)試結(jié)果的誤差,因此需要盡量縮短電流測(cè)試線,將電流測(cè)試線保證足夠大的間距,同時(shí)測(cè)試線采用屏蔽線,屏蔽層直接接地,這樣能最大限度地減少空間干擾和測(cè)試線自身耦合感應(yīng)的影響。

3屏蔽方法案例分析

按照上述方法,本文測(cè)量了多個(gè)變電站內(nèi)的110kV、220kV、500kV等級(jí)的避雷器的相間耦合電容干擾。

某220kV主變變高側(cè)避雷器,三相避雷器呈一字排列,避雷器相間距離3.53m,避雷器高度2.55m,通過對(duì)B相避雷器頂端分別施加異頻正弦波信號(hào),測(cè)量A相和B相的耦合電容電流干擾情況,測(cè)量結(jié)果如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)可知,在不同頻率、電流大小的測(cè)量下,避雷器的相間耦合電容干擾測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性非常好,說明測(cè)量的數(shù)據(jù)真實(shí)可信。

通過測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),對(duì)B相加壓的時(shí)候,A相和C相的耦合電容干擾達(dá)到B相泄漏電流的20%左右,實(shí)際運(yùn)行過程中三相的泄漏電流比較平衡,耦合電容電流占到實(shí)際泄漏電流的20%左右,產(chǎn)生的相位影響不可忽略。異頻測(cè)試方法在不同電流大小的測(cè)試下重復(fù)性非常好,其不受工頻信號(hào)干擾的影響。

4結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí),避雷器帶電測(cè)試結(jié)果往往出現(xiàn)很大的誤差,甚至阻性電流出現(xiàn)負(fù)值,從而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)相間耦合電容干擾器進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)試,剔除其對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,可保證對(duì)避雷器狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷。采用屏蔽測(cè)試的方法,結(jié)合微電流測(cè)量技術(shù)和抗強(qiáng)干擾選頻測(cè)量技術(shù),可實(shí)現(xiàn)對(duì)三相避雷器相間耦合電容的準(zhǔn)確測(cè)量,為排除避雷器的相間耦合電容干擾提供了準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)。