MOA避雷器帶電測試干擾的消除

鄭哲中

（銅陵供電公司，安徽 銅陵 244000）

MOA是電力系統(tǒng)中較為重要的防雷保護(hù)和過電壓保護(hù)設(shè)備，已經(jīng)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的運(yùn)用，從而使得電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠性大為提高。為了保證MOA在系統(tǒng)運(yùn)行電壓下安全可靠地運(yùn)行，就必須對MOA進(jìn)行帶電測試，檢查其阻性電流IR和全電流IX的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否合格，對電氣設(shè)備和電網(wǎng)的安全運(yùn)行是否有影響。由此可見，合格健康的MOA不僅降低了設(shè)備成本，為生產(chǎn)企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，在電力系統(tǒng)保護(hù)安全運(yùn)行方面也起著至關(guān)重要的作用。

1.MOA工作原理

在系統(tǒng)運(yùn)行電壓作用下，MOA長期有工作電流通過。MOA等效電路如圖1所示。

圖1 MOA等值電路 圖

MOA電壓電流向量圖

圖中U為系統(tǒng)電壓，R表示氧化鋅非線性電阻，C表示晶界電容。從圖中可看出，流過MOA的總泄漏電流可分為阻性電流和容性電流兩部分，即由圖2知，測出Φ角和就可以計算出

MOA不僅具有良好的非線性電阻特性，而且具有穩(wěn)定的介電系數(shù)，所以MOA內(nèi)部閥片又具有較大的固定電容。可見，MOA的泄漏電流包括非線性的阻性分量和線性的容性分量兩部分。

正常情況下，在系統(tǒng)電壓作用下，流過MOA的電流僅為微安級。由于MOA一般無串聯(lián)間隙且具有良好的非線性特性，易產(chǎn)生劣化或內(nèi)部閥片受潮現(xiàn)象，引起MOA電阻特性的變化和全電流的增加，阻性分量產(chǎn)生有功損耗將導(dǎo)致閥片溫度上升而發(fā)生熱崩潰，造成MOA爆炸事故。因此，對MOA泄漏電流進(jìn)行準(zhǔn)確提取并進(jìn)行早期故障診斷意義重大，可以實(shí)時、有效地了解其運(yùn)行狀況。

2.MOA現(xiàn)場帶電測試

在交流電壓下，MOA的全電流IX是阻性電流IR和容性電流IC的總和。當(dāng)MOA在正常運(yùn)行的情況下，通過MOA內(nèi)的電流大部分為無功分量的容性電流IC，有功分量的阻性電流IR值在MOA正常運(yùn)行情況下僅占MOA的全電流IX值的10%～20%。但是，當(dāng)MOA內(nèi)部受潮或絕緣部件受到損壞時，MOA內(nèi)的無功分量的容性電流IC值的變化是較小的，而MOA內(nèi)的有功分量的阻性電流IR值的增長量可為正常值的幾倍或幾十倍。因此，在對MOA帶電測量試驗(yàn)時主要目的是測量MOA的全電流IX和有功分量的阻性電流IR是否在正常值范圍內(nèi)。

在生產(chǎn)現(xiàn)場對MOA帶電測量試驗(yàn)是使用專業(yè)廠家生產(chǎn)的MOA阻性電流測試儀，對運(yùn)行時MOA全泄漏電流IX、有功分量的阻性電流IR、無功分量的容性電流IC進(jìn)行獲取。其工作原理是以MOA的端電壓U為基準(zhǔn)向量，再將MOA全電流IX和MOA端電壓U的相位進(jìn)行比較，把MOA全電流IX中的阻性分量IR與容性分量Ic分離出來，從而根據(jù)阻性電流IR的變化量的大小來判斷MOA的運(yùn)行狀況。對試驗(yàn)中的電流信號取自于MOA放電計數(shù)器兩端，因放電計數(shù)內(nèi)阻較大，故可不計分流，即可獲得MOA的全電流IX;電壓信號的獲取專用設(shè)備儀器的電壓隔離器并聯(lián)接入到設(shè)備所在的母線電壓互感器二次電壓端子上，即可獲得母線電壓相位。MOA帶電測試儀就是通過比較阻性電流和容性電流的相位來判斷MOA的運(yùn)行情況。

3.MOA相間干擾的消除

一般變電所里對MOA帶電測試準(zhǔn)確性的影響因素有很多，如生產(chǎn)現(xiàn)場的電磁干擾、系統(tǒng)電壓的波動、MOA表面的臟污程度不同、每次測量時溫、濕度的不同等都會造成不一樣的測量結(jié)果，其中干擾因素最為嚴(yán)重的是MOA間的相間干擾。[1]變電所內(nèi)的MOA排列一般都為一字排列，MOA在運(yùn)行時產(chǎn)生的雜散電容通過各相間的相互作用，使得的兩邊相（一般為A、C兩相）的MOA全電流IX發(fā)生相位變化，這樣就會引起被測相的MOA電壓基波與總電流基波相位發(fā)生位移[2]，使測量的MOA帶電測試參數(shù)偏離了實(shí)際值，給測量的數(shù)據(jù)帶來了誤差。

在生產(chǎn)現(xiàn)場對MOA帶電測試的實(shí)際測量，因?yàn)槿郙OA中的B相所處位置在中間，受A、C兩相的電磁場的干擾基本上相互抵消了，所以B相的MOA帶電測試參數(shù)阻性電流IR測試結(jié)果基本上是正確的。可是兩個邊相（A、C兩相）由于受到電磁場的干擾和相間的相互干擾等影響，給試驗(yàn)參數(shù)的測試結(jié)果帶來了較大的誤差，實(shí)踐證明，干擾會造成MOA的C相試驗(yàn)參數(shù)偏大，A相的試驗(yàn)參數(shù)偏小。造成這種結(jié)果的主要原因是MOA的電容量較小，很容易受到因鄰近設(shè)備和出線線路對其產(chǎn)生的雜散電容影響。由此可見，相間干擾補(bǔ)償法是生產(chǎn)現(xiàn)場對MOA帶電測試中消除誤差的一種行之有效的方法之一，其基本理念是：以中間相B相的Φ（Φ是總泄漏電流IX與阻性電流IR之間的夾角）為準(zhǔn)，邊相A相的Φ減少的角度差基本上等于邊相C相的Φ增加的角度差，這樣就可以估算出MOA相間干擾的角度，方法是:先測量MOA相間干擾夾角，然后對A、C相進(jìn)行補(bǔ)償后再測量，如A相Φ偏小1.0°，C相Φ偏大2.0°，則相間干擾大致為1.5°。用補(bǔ)償法測量時應(yīng)將A相的Φ增加1.5°，B相的Φ不變，C相的 Φ 減少1.5°。具體步驟如下：

（1）以B相電壓為參考電壓；

（2）輸入C相電流，得到一個角度 ΦC；

（3）輸入A相電流，得到一個角度ΦA(chǔ)；

（4）A 相補(bǔ)償角度 ΦOa=(ΦC-ΦA(chǔ)-120)/2；

C 相補(bǔ)償角度ΦOc=-(ΦC-ΦA(chǔ)-120)/2=-ΦOa；

（5）輸入補(bǔ)償后重新測量A、C相。

下面以500kV官山變500kV永官和220kV陳朱及110KV朱新線路避雷器帶電測試來說明此干擾消除措施的有效性和正確性。

表一 500kV永官5337線路避雷器帶電測試試驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償前后數(shù)據(jù)

表二 220KV陳朱2883線路避雷器帶電測試試驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償前后數(shù)據(jù)

表三 110KV朱新467線路避雷器帶電測試試驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償前后數(shù)據(jù)

由以上幾個表格可以看出，經(jīng)過角度補(bǔ)償前后測得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是有較為明顯的差別，校正后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)都在合格范圍內(nèi)，進(jìn)一步證實(shí)了此方法的有效性和正確性。在避雷器安裝位置固定的情況下，如果干擾存在的話，干擾基本上是恒定不變的。基于這一點(diǎn)，我們可以通過比較一年內(nèi)幾次測量數(shù)據(jù)的增長率來比較MOA阻性電流的發(fā)展趨勢，如果趨勢穩(wěn)定，即使相位角超出規(guī)定范圍也不能說明避雷器存在某種缺陷，而是干擾所導(dǎo)致的，這樣可以對避雷器加強(qiáng)監(jiān)視和檢測，特殊情況下可用紅外測試或停電試驗(yàn)來綜合診斷MOA的運(yùn)行健康狀況。[3]

4.結(jié)論

(1)為消除MOA相間雜散電容影響，采用補(bǔ)償技術(shù)是可行有效的；

(2)可以將MOA帶電測試的試驗(yàn)參數(shù)值作為一個指標(biāo)值，通過其增長率來判據(jù)來判斷運(yùn)行中MOA的健康狀況；

(3)除了對MOA使用帶電測試外，還可進(jìn)行紅外測溫的檢測，進(jìn)一步完善對MOA的運(yùn)行狀況的監(jiān)視和檢測。

[1]李建明等.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]周志敏.氧化鋅避雷器運(yùn)行中的監(jiān)測與防爆[J].高壓電器，2001,37(2)：46-48.

[3]江蘇省電力公司.江蘇省電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[R].2001.