科研成果
如何理解避雷器测试仪测试数据的不一致性?
时间：2014-08-05 14:10 阅读： 次
中旭技术部讯: 最近很多电力论坛及用户有人提出这样一个问题：三相直线排列的避雷器测试的阻性电流和有功损耗为什么会有差异？现有很多用户提及这个有代表性的问题，针对这个问题，中旭公司结合ZX3015A氧化锌避雷器测试仪以往的测试数据，给大家分析一下如何理解三相氧化锌避雷器测试数据不一致的现象，并在以后的测试中应怎样有效避免这样的问题。
先说说目前的氧化锌避雷器测试仪的测试原理，熟悉原理的高手可以略过这节。
一、氧化锌避雷器测试原理
氧化锌避雷器测试仪测试数据时需要采集两个电量：施加在氧化锌避雷器上端的电压及流过氧化锌避雷器的电流，电压可以通过PT或无线方式采集，电流则通过串联氧化锌避雷器采集，将两信号进行傅里叶计算及相关分析便可得到以下参数：全电流、阻性电流、容性电流、电压与电流之间的夹角等，根据这些数据可分析出氧化锌避雷器的运行状况。
输入电流电压经过数字滤波后，取出基波，然后用投影法计算出阻性电流基波峰值Ir1p=Ix1p.cosφ，因基波数值稳定，故目前普遍采用Ir1p衡量避雷器性能。
总电流基波峰值Ix1p在电压基波U1(E1)方向投影为Ir1p，在垂直方向投影为Ic1p，φ为电流电压基波相位角，其中包含选定的补偿角度。因此，用φ和Ir1p均能直观衡量MOA性能。
二、现场测试数据的偏差
现场测量时，一字排列的避雷器，中间B相通过杂散电容对A、C泄漏电流产生影响，使A相φ减小，阻性电流增大，C相φ增大，阻性电流减小甚至为负，这种现象称相间干扰，
一种方法是补偿相间干扰：假设Ia、Ic无干扰时相位相差120°，假设B相对A、C相干扰是相同的；
将电压取B相，电流取C相，测得φ1=φcb；再将电流取A相，测得φ1=φab；则C相电流与A相电流之间的相位差φca=φcb-φab；
选择校正角φ=(φca -120°)/2，将此值在ZXZO氧化锌避雷器测试仪主菜单中输入仪器即可；
选择好相序，仪器会根据所选相序自动进行角度补偿(A相加φ，B相不要补偿即选0，C相减φ)。
这种方法实际上对A、C相阻性电流进行了平均，也有可能掩盖问题。因此还是建议考核没有边相补偿的原始数据。现场的干扰可能是复杂的，如果不能进行合理补偿，则建议记录没有补偿的原始数据(即补偿角度为0)，从阻性电流的变化趋势判断避雷器性能。
如果允许，可以只给待测相加电，以取得绝对数据。而试验室测量不必考虑相间干扰。
三、避雷器性能判断
避雷器性能可以从阻性电流基波峰值Ir1p判断，但从电流电压角度Φ判断更有效，因为90°-Φ相当于介损角。如果规定阻性电流小于总电流的25%，对应的φ为75°,那么
无相间干扰时：
有相间干扰时：
实际测量时应考虑此误差影响，尽管有此相间干扰误差，但判断MOA性能还是可行的。如仅用Ir1p判断，在90°附近会有若干倍的变化，此时直接查看角度更合理。
在有线模式测试数据时，仪器输入PT二次电压作为参考信号，同时输入MOA电流信号，经过傅立叶变换可以得到电压基波U1、电流基波峰值Ix1p和电流电压角度Φ。 因此与电压同相分量为阻性电流基波峰值（Ir1p），正交分量是容性电流基波峰值（Ic1p）：
Ir1p=Ix1pCOSΦ Ic1p=Ix1pSINΦ
考虑到δ=90°—Φ相当于介损角，直接用Φ评价MOA也是十分简捷的：没有“相间干扰”时，Φ大多在81°~86°之间。按“阻性电流不能超过总电流的25%”要求，Φ不能小于75.5°，可参考下表对
MOA性能分段评价：
实际上Φ<80°时应当引起注意。
四、数据计算
先定义几个参数：
Ux：参考电压有效值。它仅含基波和 3、5、7 次谐波。计算公式为：
Ux =√((U1)^2+(U3)^2+(U5)^2+(U7)^2 )
变比Ku = 1.000已经乘到 U中，如果Ku 设置为PT变比，将显示母线电压。
U1:为试验电压基波有效值。当谐波含量较小时，U1≈Ux
U3、U5、U7 ：电压的3、5、7 次谐波占电压基波的相对含量，单位为％。
Ix：全电流有效值。它仅含基波和3、5、7 次谐波。
Ixp：全电流峰值，即Ix的峰值。
Ix1、Ix3、Ix5、Ix7:全电流1、3、5、7次有效值。
Ir：阻性电流有效值。它仅含阻性电流基波和阻性电流3、5、7次谐波。 Irp：阻性电流峰值，即Ir 的峰值。
Ir1p：阻性电流基波峰值。
Ic1p：容性电流基波峰值。
MOA全电流既含有 MOA非线性产生的高次谐波，也含有母线电压谐波产生的高次谐波。与Irp 相比 Ir1p 更加稳定真实。因此建议用 Ir1p作为阻性电流指标。
采用投影法计算：
Ir1p = Ix1p sinΦ
Ic1p = Ix1p cosΦ
图七其中Φ 为电流超前电压角度，其中已经包含补偿角度Φ0。
注意：
（1）Φ 超过 90°Ir1p 为负值，超过 180°Ic1p 也为负值。
（2）如果 Ix 波形是平顶的，Ic1p可大于Ixp。
P：有功功率。
说明：
（1）Ku 应设置为 PT 变比以获得运行电压下 MOA 功耗。
（2）如果参考电压是线电压方式，U1 还除以√3。
（3）感应板方式假定U1=1000V，功率名称改为Pkv，可以乘实际电压（以kV为单位）以获得运行电压下MOA功耗。
Cx：MOA电容量。计算公式如下：
Cx = Ic1/(2πf U1)
Ic1为容性电流有效值，U1 是基波电压有效值，f是电网频率。
说明：
（1）Ku 应设置为 PT 变比以获得运行电压下 MOA 电容量。
（2）如果参考电压是A-B或C-B方式，U1 还除以√3。Ir3p、Ir5p、Ir7p：3、5、7次阻性电流谐波峰值。
说明：Ir3p、Ir5p、Ir7p 与谐波算法有关。因此 Ir、Irp 和阻性电流波形都受到谐波算法影响。
Φ：电流超前电压角度，其中已经包含补偿角度Φ0。
五、总结
通过以上数据的分析，在电压等级小、干扰相应小的电站测试氧化锌避雷器数据时可以根据阻性电流来判断氧化锌避雷器的性能，但在干扰大，如500kV变电站测试数据时就要注意了，不能简单的以各相测到的阻性电流、有功损耗来判断避雷器的劣化程度，而应当以阻性电流、有功损耗的变化量来判别。
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